Быстрый поиск

Курсовая работа: Выбор основных параметров, расчет и конструирование тепловозов

Раздел 7.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЦЕПНОГО ВЕСА ТЕПЛОВОЗА

Схема экипажа с двумя 2–осными тележками, двухступенчатым рессорным подвешиванием и наклонными тягами для передачи силы тяги с тележек на кузов. Подвешивание тяговых электродвигателей опорно-осевое. Две тяги в каждой точке располагаются таким образом, чтобы линии их действия между рамой кузова и тележкой пересекали поверхность катания колёс на уровне головки рельсов в середине тележки. Тем самым достигается такой же эффект, как если бы точка пересечения тягового усилия была расположена на уровне головки рельса. Благодаря этому не возникает перераспределения нагрузок между отдельными колёсными парами тележек, а образуется лишь сравнительно небольшая разница в нагрузках обеих тележек, вызванная перераспределением нагрузок от опор кузова на тележки.

Если обозначить и высоту расположения точек А и В над головкой рельса, то суммарная продольная сила от 2х колёсных пар одной тележки передаётся на тележку на высоте букс, равной . Эта сила вызывает в наклонной подвеске на высоте силу . Горизонтальная составляющая этой силы:

где - угол наклона тяг

Одновременно в точке А действует вертикальная составляющая этой силы -

Момент , создаваемый работающими тяговыми электродвигателями вызывает перераспределение нагрузок между осями колёсных пар величиной в . В противовес этому моменту действует момент от силы относительно средней поперечной оси тележки, расположенной на высоте букс колёсных пар.

где - расстояние точки А (прикрепление тяги к тележке) до её середины.

Учитывая, что и , получаем:

Таким образом, при выбранном направлении продольных сил тяг момент их сил полностью компенсирует момент сил, вызванных передачей силы тяги на тележку на высоте букс колёсных пар.

На раму кузова от каждой тележки передаётся усилие . Суммарная горизонтальная составляющая этих сил уравновешивается сопротивлением движению поезда , а вертикальные составляющие действуют относительно тележки на плече . Сила , воспринимаемая тягой передней по ходу движения тележки, приложена к кузову в точке на расстоянии , а у задней в точке на расстоянии до середины кузова образуется момент:

где - база локомотива

Этот момент вызывает разгрузку передней по ходу движения локомотива тележки и такую догрузку задней на величину:

Таким образом, у передней тележки обе колёсные пары разгружаются в зависимости от величины силы тяги и соотношения , в зависимости от величины угла наклона продольных тяг, но при непременном условии, что их направления пересекаются посредине тележки на уровне головки рельсов.

Величина разгрузки колёсных пар передней тележки:

Аналогично, перегрузы 3ей и 4ой оси:

Коэффициент использования сцепного веса:

Раздел 8.

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ВПИСЫВАНИЕ ЭКИПАЖА В КРИВУЮ

При исследовании движения локомотива в кривых приходится решать ряд чисто геометрических задач. Прежде всего необходимо определить, вписывается ли экипаж проектируемого тепловоза в кривую заданного радиуса.

Для решения указанной задачи необходимо прежде всего рассмотреть геометрические соотношения между размерами рельсовой колеи и локомотивного экипажа. Правила технической эксплуатации устанавливают, что при укладке рельсов в кривых, радиус которых меньше 350 м, уширение колеи δ составляет 10 мм, а при радиусе менее 300 м δ=15 мм.

Для упрощения чертежа на нем изображаются лишь внутренние грани головок рельсов. Расстояние между ними принимается равным суммарному зазору между гребнями бандажей и головками рельсов в кривой, радиус которой менее 300 м, т.е. 29 мм. Соответственно и экипаж локомотива изображается в виде одной линии. Точки на этой линии изображают оси колесных пар, а расстояния от этих точек до кривых, представляют собой зазоры между гребнями колесных пар и головками рельсов. Поэтому крайние колесные пары трехосной тележки прижаты к головкам рельсов, а внутренняя колесная пара имеет относительно них зазор. Для того, чтобы этот зазор можно было измерить непосредственно в мм, при вычерчивании база тележки уменьшается в n раз, а радиус кривой в n2 раз.

Точные значения могут быть получены, если выбрать разные, не связанные друг с другом масштабы my и mx. При этом окружность, изображающая рельс, преобразуется в эллипс, который на участке, необходимом для вписывания локомотива, с большой точностью может быть заменен параболой.

Уравнение параболы, изображающей на чертеже наружный рельс:

При построении принимаем масштабы my=1:1, mx=1:100.

Заданный радиус кривой: , получаем:

Подставляя в это выражение величину Х, получим координаты параболы. Если эту параболу сдвинуть параллельно самой себе на 29мм, получим изображение внутреннего рельса. Координаты парабол наружного и внутреннего рельсов представлены в табл.8.

Таблица 8.

Значения координат парабол внутреннего и наружного рельсов

х, мм	0	10	20	30	40	50	60	70	80
yн, мм	0	4	16	36	64	100	144	196	256
yв, мм	29	33	45	65	93	129	173	225	285

Результат построений показывает, что проектируемый локомотив почти вписывается в кривую R = 125 м . Для его вписывания можно сместить рельс на 2 мм, но в принципе можно сказать, что он вписывается в кривую заданного радиуса, и тележки повернуты относительно рамы тепловоза на угол:

– передняя тележка

– задняя тележка

Раздел 9.

СРАВНЕНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА С ТЕПЛОВОЗОМ, ИСПОЛЬЗУЕМЫМ В КАЧЕСТВЕ ПРОТОТИПА

За прототип в данном курсовом проекте был выбран серийный пассажирский тепловоз ТЭП60 с Ne=2206 кВт.

Сравнение тяговых и удельных характеристик:

где – расчетный коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами.

где – коэффициент сцепления колес локомотива с рельсами в соответствии с ПТР;

коэффициент, учитывающий новые технические решения, увеличивающие тяговые свойства локомотива.

Таблица 9.

Тяговая характеристика проектируемого локомотива

V, км/ч	0	5	10	20	30	40	50	60	70
Fk, кН	384,8	348,9	322,6	286,5	209,4	157,1	125,6	104,7	89,7
V, км/ч	80	90	100	110	120	130	140	150	160
Fk, кН	78,5	69,8	62,8	57,1	52,4	48,3	44,9	41,9	39,3