Проектування електродвигуна тепловоза потужністю 1000 кВт

Міністерство інфраструктури України

Українська державна академія

залізничного транспорту

 

 

Кафедра "ЕРРС"

 

 

 

 

ПРОЕКТУВАННЯ ЕЛЕКТРОДВИГУНА ТЕПЛОВОЗА 

ПОТУЖНІСТЮ 1000 кВт

 

 

 

Пояснювальна записка  та розрахунки до курсового проекту 

з дисципліни «ППЕТ»

 

КМП 520.94.00 ПЗ

 

 

 

 

 

                                                                                 Перевірив: викладач

                                                                                                               Харламов П.О.

                                                                                            Розробила: ст. гр. 8-V(III)-Лc

                                                                                                              Агатьєва А.В.

                                                                                                     Шифр 540

 

 

 

 

 

 

2011

Зміст

 

Вступ   

1 Визначення основних параметрів електричної передачі                        5

1.1 Визначення потужності тягових  електричних машин                          5

2 Визначення тягових параметрів  тепловоза                                               7

 3 Побудова зовнішньої вольт-амперної характеристики тягового генератора                                                                                                                  8

              4 Визначення електричних параметрів тягового електродвигуна           13

5 Визначення основних параметрів тягової передачі                         15           

6 Розрахунок приведеного об'єму тягового електродвигуна                    22

7 Розрахунок обмотки якоря і розмірів паза                                              24

8 Вибір числа і розмірів щіток і визначення робочої довжини колек-

тора                                                                                                                 32

9 Розрахунок магнітного кола двигуна                                                       33

10 Визначення коефіцієнта  корисної дії тягового двигуна                       43

11 Розрахунок магнітної характеристики                                                   46

12 Розрахунок робочих  характеристтик                                                     48

12.1 Вибір схеми регулювання тягового генератора                                 52

13 Розрахунок тягової характеристики тепловоза                                     55     14 Гальмові характеристики електричної передачі потужності тепло-

воза                                                                                                                 56

 

Список використаних джерел           

 

 

 

Вихідні дані:

 

Тип тепловоза                                                                      Маневровий

Осьова формула                                                                   3₀-3₀

Ефективна потужність, Ne,                                                 1000 кВт

Зчіпна маса тепловоза, Рзч                                                 120 т

Кількість тягових електродвигунів С,                                6

Діаметр рушійних коліс  Дк,                                               1050 м

Максимальна швидкість  тепловоза                                    80 км/год

                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Залізничний транспорт є однією із важливих складових частин щодо забезпечення життєдіяльності багатогалузевої економіки України. На протязі всього періоду проведення в країні економічних реформ залізниці працюють стабільно, для більшості регіонів країни вони є практично єдиними надійними транспортними комунікаціями. Основна задача транспорту - своєчасне та повне задоволення потреб народного господарства та населення в перевезеннях, підвищення економічної ефективності його роботи.

Серед основних задач  діяльності українських залізниць, розв’язання яких сприятиме удосконаленню економічної політики держави, посиленню міжнародних зв’язків України, чільне місце посідає своєчасне і якісне забезпечення пасажирських і вантажних перевезень сучасним рухомим складом.

Вже більш десяти років  живемо та працюємо в незалежній Україні. Вперше за її історію залізничний транспорт знаходиться під її  безпосереднім керівництвом. Корінні зміни у загально-політичному та економічному житті нашої держави, які сталися за останні роки торкнулися і колективів залізниць.  Незважаючи на економічні труднощі, наші залізничники багато зробили, щоб не лише забезпечити перевезення вантажів та пасажирів, а також вирішували важливі проблеми – здійснили реконструкцію мережі залізниць України, створили національну промислову базу, яка дозволяє розробляти і випускати нові зразки рухомого складу і різноманітної техніки.  Завданням  же залізничного транспорту на даному етапі розвитку - є зниження тарифів на перевезення, а також підвищення якості обслуговування. На цьому етапі галузь потребує оновлення локомотивного та вагонного парку тому, що більшість локомотивів та вагонів вже відпрацювали свій ресурс. Укрзалізниця  вже здійснює закупку нового обладнання та нових типів рухомого складу.[3].

1 Визначення основних параметрів електричної передачі

1.1 Визначення потужності  тягових електричних машин

Потужність, яка віддається дизелем генератору N_есв, кВт визна-чається за формулою:

                                 

,                            (1.1.1)

 

 де ΔN – витрата потужності на привід допоміжних агрегатів тепловоза, кВт.

,                                    (1.1.2)

 

  де β – коефіцієнт власних потреб, β=0,12.

       N_e=1000 кВт.

 

кВт.

За формулою (1.1) визначаємо потужність, яка віддається дизелем генератору

кВт.

          Потужність тягового генератора на клемах P_Г, кВт визначається за формулою

                            ,                                      (1.1.3)

де η_Г – ККД тягового генератора, η_Г=0,94.

 кВт

        Потужність, яка споживається кожним тяговим двигуном тепловоза    , кВт визначається за формулою:

                                ,                                       (1.1.4)

де с – кількість тягових двигунів секції

кВт

Потужність на валу тягового двигуна P , кВт визначається за формулою

                         

,                                                                               (1.1.5)

 

   де η - ККД тягового двигуна, η =0,92.

 кВт [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Визначення тягових параметрів тепловоза

Дотична потужність тепловоза N_к, кВт визначається за формулою

                      ,                                                              (2.1)

 де η_зп – ККД зубчатої передачі, η_зп=0,97.

 кВт

Розрахункова сила тяги визначається з умови реалізації коефіцієнта тяги на розрахунковому підйомі.

                                        , кН,                                           (2.2)

де Р_зч – зчіпна вага локомотива (Р_зч –120), т;

ψ_кр – коефіцієнт тяги;

ψ_кр=0,19÷0,24 – для вантажних локомотивів;

ψ_кр=0,14÷0,16 – для маневрових локомотивів;

ψ_кр=0,14÷0,15 – для пасажирських локомотивів.

ψ_кр – коефіцієнт тяги (ψ_кр = 0,16);

, кН,

 Швидкість на розрахунковому підйомі

                                         , м/с.                                         (2.3)

 

Для сучасних тепловозів різного роду служби встановлені  такі значення швидкості на розрахунковому підйомі, км/год:

маневрові тепловози - v_p=10–12 км/год;

вантажні тепловози - v_p=25–32 км/год;

пасажирські тепловози - v_p=50–60 км/год.

Приймаємо v_p=12 км/год – для маневрового тепловоза;

                                ,кВт                                                      (2.4)

                                                         кВт. [1].

          3 Побудова зовнішньої вольт-амперної характеристики тягового генератора

 

Вольт-амперна характеристика визначає залежність між напругою і струмом генератора. Оскільки потужність дизеля на певній позиції контролера машиніста не змінна, то в першому наближенні можна прийняти, що і потужність генератора повинна бути постійною.

 

                                 

                               (3.1)

 

Зовнішня вольт-амперна характеристика тягового генератора повинна бути гіперболічний вигляд, її також  називають (рисунок 3.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

О-1 - обмеження максимальної напруги; 1 -2-3 - робоча частина характеристики;

3-4 - обмеження максимального  струму

Рисунок 3.1 - Зовнішня вольт-амперна характеристика генератора

 

 

 

Максимальна напруга  тягових генераторів знаходиться  в інтервалі від 550–800 В. Приймаємо U_{Г MAX}=800 В.

 

При вибраному U_{Г MAX} мінімальний струм генератора I_{Г MIN}, А

 

 

                                    

, А                                     (3.2)

 

А

 

 

Номінальна напруга  генератора пов'язана з максимальною коефіцієнтом регулювання генератора за напругою

                                                                                             (3.3)

 Коефіцієнт К_Г – регулювання головного генератора за напругою знаходиться в межах 1,4÷1,6. К_Г=1,5.

Напруга тривалого режиму U_{г пот}, В

 

                   ,                                                         (3.4)

      

 В

а генератора

                                        ,                                                (3.5)

 А

Максимальний струм  генератора I_{Г  MAX}, А визначається за формулою

                                 ,                                   (3.6) 

де С_Г – коефіцієнт регулювання генератора за струмом, С_Г=2.

 А

Мінімальна напруга генератора U_{Г MIN}, В визначається за формулою:

                                            

,                                         (3.7)

 В

Зовнішня характеристика тягового генератора приведена на рисунку  3.1

Максимальна швидкість  тепловоза, до якої повинна повністю використовуватись потужність дизеля, складає:

для пасажирських – V_{K MAX}=V_КОСТР

для вантажних - V_{K MAX}= (0,9-1,0)V_КОСТР

для маневрових - V_{K MAX}=(0,6-0,8)V_КОСТР

Задаємось величиною коефіцієнта  регулювання генератора К_Г=1,5.

Визначаємо I_ГMIN %

                                       

                                   (3.8)