где 
= 159,7 
– крутящий момент на валу ТЭД , Н·м;
– мощность ТЭД по электрическим переменным проектируемой ЭПМ, кВт;
– КПД ТЭД в проектируемой ЭПМ;
= 0,985 – КПД тягового редуктора.
Касательная сила тяги тепловоза определяется как
Для предварительного определения расчетной силы тяги тепловозов 
в формулу подставляется значение 
при номинальных значениях 
, 
и 
. Значение 
в этом случае определяется по электромеханическим характеристикам ТЭД полного поля при номинальном токе проектируемой ЭПМ.
= 0,92
PТЭД = 431,2 ∙ 687,6 ∙ 0,92 ∙ 10-3 = 272,8 кВт
=8 ∙ 30550,31=244402,48 Н
Тяговая характеристика имеет ограничения по сцеплению колес тепловоза с рельсами и максимальному току ЭПМ.
Ограничение касательной силы тяги по сцеплению определяется в соответствии с Правилами тяговых расчетов (ПТР) выражением
, Н
где 
– коэффициент сцепления колеса с рельсом согласно ПТР.
Расчет 
рекомендуется свести в таблицу 3.
Таблица 3 – Расчет ограничения касательной силы тяги тепловоза по сцеплению
| Скорость, км/ч | 0 | 5 | 10 | 20 | 31,7 |
| 0,299818 | 0,271846 | 0,251333 | 0,223263 | 0,202459 |
| , Н
| 485888,9 | 440557,1 | 407313,8 | 361823 | 328108,2 |
Ограничение касательной силы тяги по максимальному току ЭПМ 
определяется по формуле в которую подставляется значение при максимальном значении 
(и соответственно минимальном значении 
), минимальном значении 
и значении 
, определяемое по электромеханическим характеристикам ТЭД полного поля при максимальном токе проектируемой ЭПМ.
Eпр = 287,5 – (1031,4 ∙ 0,0401 + 2) = 244,14 В
= 0,84
PТЭД = 287,5 ∙ 1031,2 ∙ 0,84 ∙ 10-3 = 249,03 кВт
= 8 ∙ 56964,29 = 455714,36 Н
Соответствующая этому ограничению минимальная критическая скорость 
(км/ч) определяется формулой
По полученным данным строится предварительные ограничения тяговой характеристики тепловоза.
Рисунок 3 – Вид предварительных ограничений тяговой характеристики проектируемого тепловоза – ограничение мощности тепловоза из-за недоиспользования максимального тока ЭПМ.
Построение рациональной тяговой и технико–экономических характеристик
Определение рациональной величины передаточного отношения тягового редуктора
Соотношение значений 
и 
может быть достигнуто за счет установления оптимального значения передаточного отношения зубчатого тягового редуктора 
, которое определяется следующим образом:
где 
– сила тяги проектируемого тепловоза по сцеплению при трогании, Н;
– минимальная частота вращения ТЭД при параметрах 
и 
в проектируемой ЭПМ, с-1;
– мощность ВУ в проектируемой ЭПМ, кВт;
– КПД ТЭД, определяемый по электромеханическим характеристикам при максимальном токе ТЭД в проектируемой ЭПМ.
= 0,84
FКТР = 9,81 ∙ 0,3 ∙ 165,2 ∙ 103 = 486183,6 Н
PВУ = 287,5 ∙ 8251,2 ∙ 10-3 = 2372,22 кВт
Полученное значение 
проверяется по величине минимального коэффициента ослабления поля
где 
– номинальная частота вращения ТЭД при номинальных параметрах 
и 
проектируемой ЭПМ, с-1.
Расчет тягового редуктора
В курсовой работе следует принять опорно-осевую подвеску ТЭД, при которой его размеры ограничиваются расстоянием между внутренними гранями бандажей колесных пар и минимально допустимым расстоянием от станины ТЭД до головки рельса а (рис. 3.1).
Чтобы увеличить это расстояние (и возможные габариты ТЭД) ось ТЭД размещают несколько выше оси колеса. Для тепловозных ТЭД размер Х (см. рис. 3.1) устанавливается в пределах 20…40 мм.
Рисунок 4 – Эскиз опорно-осевой подвески ТЭД
Как известно, передаточное отношение тягового редуктора определяется выражением
где 
– диаметры делительных окружностей большого и малого зубчатых колес;
– числа зубьев большого и малого зубчатых колес.
Максимально возможная величина диаметра 
определяется из соотношения
где 
=121 мм – расстояние от нижней кромки кожуха тягового редуктора до головки рельса;
24 мм – расстояние от делительной окружности большого зубчатого колеса до нижней кромки кожуха (с учетом толщины его листа) тягового редуктора.
DЗ = 1,05 – 2 ∙ (0,121 + 0,024) = 0,76 м
Диаметр делительной окружности малого зубчатого колеса
Задается модуль зацепления зубчатых колес, который определяется из номинального крутящего момента ТЭД при следующих значениях:
Нм, 
= 8…10 мм; 
Нм, 
= 9…11 мм;
Нм, = 10…12 мм.
= 11 мм
Подсчитывается число зубьев малого и большого зубчатых колес
; 
После чего уточняется величина передаточного отношения
Определяется централь, которая при обычно применяемой коррекции зацепления (для большого зубчатого колеса 
, а для малого 
) равна
Вписывание ТЭД в отпущенные для него габариты обеспечивается в случае, если
где 
– диаметр якоря ТЭД
=493 мм
Затем по уточненной величине 
и 
определяется рациональная расчетная скорость тепловоза 
и проверяется допустимая максимальная окружная скорость якоря ТЭД 
, имеющая место при 
, м/с
3.3 Расчет рациональных тяговой и технико-экономической характеристик проектируемого тепловоза
При расчетах тяговой и технико-экономических характеристик КПД серийного ТЭД при его работе в проектируемой ЭПМ определяется по формуле
где 
– напряжение, противо – ЭДС и КПД ТЭД, по данным электромеханических характеристик (серийные значения);
– напряжение и противо – ЭДС ТЭД, при работе в проектируемой ЭПМ.
Касательная мощность тепловоза в кВт определяется выражением
КПД тепловоза рассчитывается по формуле
где 859,1 
– тепловой эквивалент работы;
– часовой расход дизельного топлива, кг/ч;
– удельный расход дизельного топлива;
– теплотворная способность дизельного топлива.
GЧ = 0,204 ∙ 2800 = 571,2 кг/ч
, В
IВ= α ∙ IТЭД, А
, с-1
, км/ч
– мощность ТЭД по электрическим переменным проектируемой ЭПМ, кВт;
= 159,7 
– крутящий момент на валу ТЭД , Н·м;
– касательная сила тяги тепловоза, Н
Расчеты сводим в таблицу 4.
По данным таблицы 4 строятся электромеханические ( 
, 
, 
) и электротяговые ( 
, 
, 
) характеристики ТЭД в проектируемой ЭПМ.
Таблица 4 – Расчет тяговой и экономических характеристик проектируемого тепловоза
| Id, A | 3438,0 | 4263,2 | 5501,0 | 7151,1 | 8251,2 | |
| Ud, В | 690,00 | 556,40 | 431,20 | 331,70 | 287,50 | |
| IТЭД, A | 429,80 | 532,90 | 687,60 | 893,90 | 1031,40 | |
| UТЭД, В | 690,00 | 556,40 | 431,20 | 331,70 | 287,50 | |
| UС, В | 675 | 590 | 490 | 365 | 330 | |
| ПП α=1 rтэд=0,0401 Ом | Е, В | 670,77 | 533,03 | 401,63 | 293,85 | 244,14 |
| IВ, А | 429,80 | 532,90 | 687,60 | 893,90 | 1031,40 | |
| E/n, B c/об | 37,357 | 35,863 | 41,857 | 46,736 | 52,127 | |
| n, c-1 | 17,96 | 14,86 | 9,60 | 6,29 | 4,68 | |
| V, км/ч | 58,74 | 48,62 | 31,39 | 20,57 | 15,32 | |
| 0,955 | 0,945 | 0,92 | 0,875 | 0,84 | |
| ЕС | 653,752 | 566,631 | 460,427 | 327,155 | 286,697 | |
| 0,959 | 0,943 | 0,912 | 0,865 | 0,821 | |
| 284,27 | 279,50 | 270,38 | 256,43 | 243,47 | |
| 2519,96 | 2993,21 | 4485,27 | 6491,56 | 8274,11 | |
| FK | 132420,32 | 157288,86 | 235694,38 | 341122,18 | 434792,52 | |
| NКТ | 2160,71 | 2124,45 | 2055,17 | 1949,10 | 1850,56 | |
| ηТ | 0,316 | 0,310 | 0,300 | 0,285 | 0,270 | |
| ОП1 α1=0,62 rтэд=0,0348 Ом | Е, В | 673,04 | 535,86 | 405,27 | 298,59 | 249,61 |
| IВ , А | 257,88 | 319,74 | 412,56 | 536,34 | 618,84 | |
| E/n, B c/об | 28,535 | 28,473 | 33,386 | 36,877 | 42,964 | |
| n, c-1 | 23,59 | 18,82 | 12,14 | 8,10 | 5,81 | |
| V, км/ч | 77,16 | 61,57 | 39,71 | 26,49 | 19,01 | |
| 0,955 | 0,95 | 0,93 | 0,885 | 0,86 | |
| ЕС | 656,296 | 569,455 | 464,072 | 331,892 | 292,156 | |
| 0,958 | 0,948 | 0,923 | 0,876 | 0,843 | |
|
| 284,13 | 281,07 | 273,64 | 259,78 | 250,08 | |
| 1917,40 | 2377,15 | 3588,02 | 5106,76 | 6851,58 | |
| FK | 100756,67 | 124915,77 | 188545,45 | 268352,72 | 360040,66 | |
| NКТ | 2159,64 | 2136,36 | 2079,89 | 1974,57 | 1900,85 | |
| ηТ | 0,315 | 0,312 | 0,304 | 0,288 | 0,278 | |
Рисунок 5 – Электромеханические ( 
, 
, 
) и электротяговые ( 
, 
, 
) характеристики ТЭД в проектируемой ЭПМ
Дата: 2019-07-30, просмотров: 210.
