Политическая философия Томаса

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью данного курсового  проекта является изучение теоретических  основ проектирования основных параметров тепловоза. В ходе работы необходимо изучить конструкцию тепловоза, его основные характеристики, а также  методы проектирования. Работа состоит  из определения электромеханических, тяговых и экономических характеристик  проектного тепловоза, динамического  вписывания в заданную кривую, а  так же расчета охлаждающего устройства.

При расчёте охлаждающего устройства нужно определить количество секций радиатора, температуры охлаждающих  жидкостей и воздух на выходе из секций, требуемый расход воздуха  через секции, а так же основные параметры вентилятора – создаваемый  напор, требуемую подачу, диаметр  колеса, частоту вращения, потребляемую мощность.

 

 

 

1. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТНОГО ТЕПЛОВОЗА ТЭП 60

1.1 Расчет параметров тягового редуктора

 

Передаточное число зубчатой передачи , определяемое при длительном режиме работы рассчитывается по формуле

 (1)

где   –  максимально допустимая частота вращения якоря ТЭД,   

                    принимаем в расчетах равной 2200 об/мин [2];

   – диаметр колеса равный 1,05 м;

  –  конструкционная скорость движения тепловоза равная

          170 км/ч (по заданию).

Тогда, по формуле (1) определяем

Окончательное значение передаточного  числа устанавливается с учетом принятой длины централи А, мм, которая показывает расстояние между осями ТЭД и колесной пары

 (2)

где – число зубьев ведущей шестерни;

                    – число зубьев ведомого зубчатого колеса;

                   – модуль зубчатого зацепления, принимаем равным 10 мм [2].

Для проектного тепловоза  ТЭП 60 величина централи принимается равной 520 мм [2].

Число зубьев шестерни и колеса определяется из совместного решения двух уравнений

      (3)

 (4)

В результате преобразований получаем

 (5)

Окончательно принимаем  число зубьев шестерни

Из уравнения (4) выразим  число зубьев колеса

 (6)

Принимаем

Уточняем значение передаточного  числа по формуле

 (7)

Уточним максимально допустимую частоту вращения якоря ТЭД, используя выражение (1)

                       (8)

 

Учитывая, что КМБ имеет  габаритные ограничения, проверяем  возможность размещения в нижней части габарита подвижного состава  ведомого зубчатого колеса с кожухом  по условию

 (9)

где –  диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм

 (10)

 – расстояние от торца зубьев ведомого колеса до нижней

       поверхности кожуха, принимаем равным 20 мм [2].

Проверяем выполнение условия (9)

Условие выполняется, что  подтверждает правильность расчетов.

 

1.2 Расчет электромеханических и электротяговых характеристик

      колесно-моторного блока (КМБ)

 

Электротяговыми характеристиками КМБ называют зависимости касательной силы тяги , развиваемой тяговым электродвигателем на ободе колеса, и скорости движения тепловоза от величины тока нагрузки :

Для расчета электротяговых характеристик используются величины передаточного отношения тягового редуктора и электромеханические  характеристики тягового электродвигателя, которые представляют зависимости  крутящего момента и частоты  вращения якоря ТЭД от тока нагрузки:

Электромеханические характеристики тягового электродвигателя могут быть получены расчетным путем с использованием универсальных характеристик тяговых  машин: генератора и электродвигателя [2].

Универсальные (безразмерные) характеристики тяговых электрических  машин показывают зависимости между  величинами, отнесенными к их длительным значениям.

Для тягового генератора

 (11)

 (12)

Для тягового электродвигателя

 (13)

 (14)

Находим длительную мощность генератора P_г∞, кВт, по формуле

 (15)

где   –  эффективная мощность дизеля, составляет 2500 кВт

               (по заданию);

 – КПД генератора, принимаем равным 0,96 [2];

         –  коэффициент, учитывающий затраты мощности на

               вспомогательные нужды; определяется из выражения

 (16)

где –  мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных

                   агрегатов,

                   кВт; приближенно составляет 8–10% от эффективной мощности

                 [2].

Тогда, формулу (16) запишем в виде и вычислим

 (16а)

Согласно выражению (15) рассчитываем

                                         Р_г¥=2500×0,96×0,92 = 2208 кВт.

Определяем длительное напряжение тягового генератора U_г∞, В,

 (17)

где –  максимальное напряжение генератора, В, принимаем равным

                750 В [2];

–  относительное значение максимального напряжения.

Для определения  находим относительные значения максимальной скорости движения тепловоза, при которой используется полная мощность дизеля

 (18)

где   – максимальная скорость движения, км/ч; =160 км/ч;

  –  длительная (расчетная) скорость, км/ч; =53 км/ч

                 (по условию).

Тогда, по формуле (18) рассчитываем

По универсальной характеристике ТЭД [2] для значения по кривой полагая, что , для максимального значения ослабления магнитного поля находим значение , при котором используется полная мощность дизеля. Для полученного значения =0,87 по универсальной характеристике генератора [2] определяем

Таким образом, по формуле (17) рассчитываем

Длительный ток генератора I_г∞, А,

                                                                (19)

Действительную внешнюю  характеристику генератора при известных  длительных значениях  и получим путем пересчета безразмерной универсальной характеристики по формулам

 (20)

 (21)

где , – относительные значения напряжения и тока, взятые из

                     безразмерной универсальной характеристики [2].

Задаваясь значениями по безразмерной характеристике определяем текущие значения и . Результаты расчета сводим в таблицу.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Результаты пересчета безразмерной универсальной характеристики в действительную внешнюю характеристику генератора

	0,87	1,0	1,2	1,4	1,6
	1,20	1,04	0,84	0,70	0,6
, В	782	665	548	456	391
, А	2947	3387	4064	4742	5419

 

Расчет электромеханических  характеристик ТЭД производим следующим образом. Определяем длительную мощность ТЭД P_д∞, кВт,

 (22)

где – количество тяговых электродвигателей, [4].

По формуле (22) рассчитываем

Длительная сила тяги одного КМБ F_д∞, кН,

 (23)

где  –  КПД электродвигателя при длительном режиме, принимаем

                  равным 0,915 [2].

Тогда, определяем

Длительный вращающий  момент ТЭД M_д∞, кН·м,

 (24)

где   –  КПД зубчатой передачи тягового редуктора, принимаем

                 [2].

Вращающий момент равен

Длительная частота вращения ТЭД n_д∞, об/мин,

 (25)

Длительное значение тока нагрузки ТЭД I_д∞, А,

 (26)

Тогда, длительный ток составляет

Электромеханические характеристики ТЭД тепловоза определяются из соотношений

 (27)

 (28)

 (29)

Задаемся значениями для каждого из которых по универсальным характеристикам ТЭД определяем и . Текущие значения получаем из соотношений (27)–( 29).

Расчет электромеханических  характеристик ТЭД производим для  трех ступеней поля ТЭД ( ).

Для пересчета электромеханических  характеристик ТЭД в электротяговую характеристику КМБ используем следующую  методику. Задаемся рядом значений тока ТЭД в пределах построенных зависимостей. Для принятых значений тока по электротехническим характеристикам ТЭД находим значения и .

Значение силы тяги КМБ F_д, кН, определяется из выражения

 (30)

Скорость движения тепловоза V, км/ч, соответствующая найденному значению находим по формуле

 (31)

Расчет электротяговых и электромеханических характеристик КМБ сводим в таблицу 2, по результатам которого строим соответствующие характеристики изображенные на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Электротяговые характеристики КМБ тепловоза ТЭП 60

 

 

Таблица 2 – Результаты расчета электротяговых и электромеханических характеристик КМБ

	Iд	Режим работы тяговых электродвигателей
		ПП (α = 1,0)				ОП1 (α1 = 0,6)				ОП2 (α2 = 0,25)
		M	n	Fд	V	M	n	Fд	V	M	n	Fд	V
	А	Нм	об/мин	кН	км/ч	Нм	об/мин	кН	км/ч	Нм	об/мин	кН	км/ч
0,87	492	4	812	19,2	62	2,93	1094	14,1	83,6	1,44	2208	6,9	168,6
1	565	4,8	688	22,9	52,5	3,5	908	16,8	69,4	1,92	1624	9,3	124
1,2	678	6,2	516	29,8	39,4	4,37	722	21	55,1	2,6	1204	12,5	92
1,4	791	7,9	420	38	32,1	6,1	564	29,3	43,1	3,5	908	16,8	69,4
1,6	904	9,6	378	46,2	28,9	7,9	468	38	35,7	4,4	722	21,2	55,1

 

1.3 Расчет тяговой  характеристики тепловоза

 

Тяговой характеристикой  тепловоза называют графическую  зависимость касательной силы тяги от скорости движения при заданной мощности силовой установки. Для  ее построения задаемся рядом значений тока нагрузки и по кривым определяем значения касательной силы тяги и скорости движения, соответствующие принятому значению тока нагрузки.

Суммарное значение касательной  силы тяги тепловоза определяется с  учетом числа ТЭД, создающих тяговое  усилие тепловоза, из выражения

                                                          (32)

где К – количество тяговых электродвигателей, К = 6 [3].

Скорости перехода с полного  поля (ПП) на ослабленное поле первой ступени (ОП1) и второй (ОП2) определим по соответствующим соотношениям:

- с ПП на ОП1

 (33)

где    – скорость перехода тепловоза-образца, [4];

         –  передаточное число тягового редуктора тепловоза-образца,

            =2,32 [3];

- с ОП1 на ОП2

 (34)

где    – скорость перехода тепловоза-образца, [4].

По формулам (33) и (34) определяем

Обратный переход (ОП2 –  ОП1 – ПП) происходит при скорости движения на 10 км/ч меньшей, чем прямой переход (ПП – ОП1 – ОП2), т. е.

Расчет тяговой характеристики сводим в таблицу 3.

Для наложения на тяговую  характеристику ограничения колес  с рельсами воспользуемся основным законом локомотивной тяги

 (35)

где – сила сцепления колес с рельсами, кН

 (36)

где  – расчетный коэффициент сцепления;

– сцепной вес тепловоза, кН;

2П– осевая нагрузка, кН; по заданию 2П=215кН;

– количество движущих колесных пар, [3].

 

 

Таблица 3 – Результаты расчета тяговой характеристики тепловоза

Режим работы тяговых электродвигателей
ПП (α = 1,0)					ОП1(α1 = 0,6)				ОП2(α2 = 0,25)
Iд	Fд	V	К	Fк	Fд	V	К	Fк	Fд	V	К	Fк
А	кН	км/ч	шт	кН	кН	км/ч	шт	кН	кН	км/ч	шт	кН
492	19	62,1	6	114	14,1	83,4	6	84,6	6,8	168,6	6	40,8
565	22,7	52,3		136,2	16,9	69,7		101,4	9,5	123,2		57
678	29,8	39,2		178,8	21	55,6		126	12,4	92		74,4
791	38,9	31,6		233,4	29,1	43,1		174,6	16,7	69,8		100,2
904	46,3	28,9		277,8	37,9	36		227,4	21,1	55,6		126,6