Определение размеров тележки электровоза

На первой стадии разработки эскизного проекта механической части электровоза необходимо определить основные размеры тележки:

- жесткую базу тележки (расстояние между осями крайних колесных пар тележки);

- длину, ширину и высоту тележки;

- размеры балок, образующих раму тележки.

 

Рисунок 2.1 – Вариант опорно-осевого расположения тяговых двигателей на трехосной тележке

 

Для определения основных размеров тележки можно использовать расчётную схему, приведённую на рисунке 2.1.

Жёсткая база тележки определяется по формуле:

 

 

где расстояние между точками подвешивания тягового двигателя на раме тележки,

ширина средней поперечной балки рамы тележки,

зазор между опорными кронштейнами и поперечной балкой рамы,

Расстояние от геометрической оси колесной пары до торца концевой поперечной балки рассчитывается по формуле:

 

 

ширина концевых поперечных балок рамы тележки, рекомендуется принять в интервале от 0,1 до 0,25 м;

расстояние между гребнем бандажа и поперечной концевой балкой рамы тележки, рекомендуется принять в интервале от 0,05 до 0,3 м.

По рекомендации [1, стр. 18], принимаем ширину концевых поперечных балок м и расстояние между гребнем бандажа и поперечной концевой балкой рамы тележки

Длина рамы тележки рассчитывается по формуле:

 

 

 

Высоту тележки от уровня головки рельса до верхней горизонтальной плоскости рамы  рекомендуется принять в интервале от 1,16 до 1,215 м, а ширину рамы тележки по осевым линиям боковин в интервале от 2,1 до 2,2 м.

Длина концевой части боковины рассчитывается по формуле:

 

 

а длина средней части боковины – по формуле:

 

 

Тогда длина переходной части боковины может быть определена по формуле:

 

 

После выполненных округлений необходимо уточнить длину рамы тележки по формуле:

 

 

 0,43

Длина рамы кузова электровоза определяется по формуле:

 

 

Расстояние от торцов рамы кузова до торцов рам крайних тележек электровоза по [1, с.21]

Расстояние между смежными тележками электровоза (секции) – по формулам:

 

 

расстояние от торцов рамы кузова до торцов рам крайних тележек электровоза (секции) рекомендуется принять в интервале от 1,42 до 1,55 м.

Полученное расстояние  поэтому корректировку не производим.

Уточнённая жёсткая база электровоза:

 

 

 

 

Рисунок 2.2 – Эскиз экипажной части электровоза

3 Конструкция рамы тележки и назначение основных ее элементов

 

 

Рисунок 3.1 – Рама тележки электровоза, изображенная в аксонометрии XYZ:

1 – балка концевая; 2 – боковина; 3 – балка средняя; 4,7 – кронштейны тормозной системы; 6 – кронштейн тягового устройства; 8 – опора люлечной подвески; 11 – кронштейн буксовый большой; 12 – кронштейн буксовый малый.

Рисунок 3.2 – Рама тележки:

1 – балка концевая; 2 – боковина; 3 – балка средняя; 4, 7, 13 – кронштейны тормозной системы; 5 – кронштейн подвески тягового редуктора; 6 – кронштейн тягового устройства; 8 – опора люлечной подвески; 9, 14 – кронштейн тягового двигателя; 10 – фланец вертикального гидродемпфера; 11 – кронштейн буксовый большой; 12 – кронштейн буксовый малый.

 

 

Кузов каждой секции электровоза ВЛ60к опирается на три двухосные тележки, тяговые и тормозные усилия от которых передаются к кузову с помощью наклонных тяг. Средняя тележка может перемещаться в поперечном направлении по отношению к кузову при прохождении электровозом кривых участков пути. Происходит это за счет изменения длины и положения стержней, через которые часть веса кузова передается на среднюю тележку. Каждая опора средних тележек состоит из двух стержней и цилиндрической пружины.

Механическая часть электровоза ВЛ60к спроектирована таким образом, что под кузов электровоза можно подкатить тележку как с опорно-осевым, так и с опорно-рамным подвешиванием электродвигателей.

На каждой секции электровоза установлены тяговый трансформатор ОНДЦЭ-10 000/25-82УХЛ2 и три преобразовательные выпрямительно-инверторные установки ВИП-4000, предназначенные в режиме тяги для преобразования однофазного тока в постоянный с плавным регулированием напряжения, а в режиме рекуперативного торможения – для преобразования постоянного тока в переменный частотой 50 Гц. Трансформатор имеет сетевую обмотку (номинальная мощность 7100 кВА, напряжение 25 кВ), три группы тяговых обмоток, состоящих из двух секций каждая (номинальный ток 1700 А, напряжение 1260 В), обмотку собственных нужд (напряжение 630, 405, 225 В и номинальный ток 650 А) и обмотку для возбуждения тяговых электродвигателей (номинальный ток 650 А, напряжение 270 В). Охлаждение трансформатора принудительное масляно-воздушное; масса трансформатора 9900 кг.

Каждая выпрямительно-инверторная установка рассчитана на питание двух параллельно соединенных тяговых электродвигателей, расположенных на одной тележке.

 

 

3.1 Анализ технологичности конструкции тележки электровоза

 

Конструкция тележки, обеспечивает возможность демонтажа тягового двигателя вместе с колесной парой, снятие кожухов зубчатой передачи без поднятия кузова и смену тормозных колодок без смотровой канавы.

Тележки отличаются друг от друга исполнением. Крайние имеют опоры кузова в виде люлечных подвесок; средняя тележка – опоры кузова в виде упругих качающихся стержней. Кроме того, крайние тележки отличаются друг от друга наличием на одной из них кронштейна ручного тормоза.

Основными составными узлами тележки являются рама тележки, подвешивание рессорное, пара колесная с электродвигателем, система тормозная.

Рама тележки предназначена для передачи и распределения вертикальной нагрузки между отдельными колесными парами при помощи рессорного подвешивания, восприятия тягового усилия, тормозной силы, боковых горизонтальных и вертикальных сил от колесных пар при проходе ими неровностей пути и передаче их на раму кузова. Рама является связующим, несущим элементом всех узлов тележки.

Недостатки: наличие сварных швов, требует дополнительной обработки.

Большое достоинство электровоза – экономичность. Во время движения под уклон его двигатели работают как генераторы электрического тока, который поступает обратно в сеть. Такой режим называется рекуперационным торможением. Коэффициент полезного действия электровоза при этом достигает 88-90 процентов.

 

 

4 Геометрическое вписывание электровоза в кривую

 

Основное назначение операции графического вписывания тепловоза – проверить возможность прохождения локомотивом кривую заданного радиуса без заклинивания и подреза гребней бандажей колесных пар или разрушения рельсовой колеи, т.е. теоретическим способом определить условия безопасного движения проектируемого тепловоза по кривым участкам пути.

На железных дорогах России согласно действующим «Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» (ПТЭ) формирование колесных пар осуществляется таким образом, чтобы при установке колесной пары строго по оси пути между гребнями колес и внутренними гранями головок рельсов должны быть зазоры s₁ и s₂ (рисунок 4.1).

Минимальная величина суммарного зазора 2s составляет (рисунок 4.1)  без учета погрешностей при формировании колесных пар и укладки пути . Необходимо отметить, что приведенные значения  относятся к локомотивам, имеющим конструкционную скорость до 120 км/ч.

Наличие зазоров  предупреждает заклинивание колесных пар в колее и приводит к произвольным поперечным перемещениям колесных пар и тележек относительно пути из-за конусности рабочих поверхностей бандажей, что в целом уменьшает силы сопротивления движению подвижного состава.

При движении локомотива в кривой радиусом R со скоростью v на него, по сравнению с движением по прямому пути, дополнительно действует центробежная сила  в результате чего тележки поворачиваются относительно оси кузова (рамы тепловоза), а гребни бандажей первой (по ходу) оси каждой тележки прижимаются к внутренней боковой грани наружного рельса.

 

Для облегчения прохождения подвижным составом (локомотивов и вагонов) кривых участков пути ширину рельсовой колеи дополнительно увеличивают на величину  в кривых радиусом до 300 м, а в кривых радиусом 300-350 м – на величину . Таким образом, наличие в кривых зазора 2 +D=29 мм должно обеспечивать свободное и безопасное прохождение тележек локомотива кривых участков пути.

 

Рисунок 4.1 – Центральное (по оси пути) положение колесной пары в рельсовой колее

 

Проведем геометрическое вписывание методом параболической диаграммы (рисунок 4.2):

1. В масштабе вычертим в упрощенной виде схему экипажной части, включающую следующие элементы экипажа одной секции электровоза: раму электровоза, рамы тележек, колесные пары и центры поворота тележек (шкворневые узлы) с указанием основных размеров.

Рекомендуемый масштаб для двухосных тележек

2. Задаемся направлением движения локомотива – вектором скорости v. Обозначаем все колесные пары по ходу движения электровоза.

3. Под схемой экипажной части проводим горизонтальную ось абсцисс х, в середине этой оси отмечаем начало координат О, от которого вниз направляется вертикальная ось ординат у. Обе оси х и у разбиваются на равные отрезки по 10 мм.

4. Рассчитываем координаты (х, у) точек кривой, отображающей ветви параболы наружного рельса по уравнению, мм:

 

 

где координаты точек ветвей параболы, изображающей положение наружного рельса в кривой, мм; при расчетах шаг изменения координаты х можно принять равным 10 мм;

  радиус кривой,  

  масштаб по оси х,

  поперечный масштаб,

Результаты расчета координат точек ветвей параболы наружного рельса представим в табличной форме (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Расчёт координат точек ветвей параболы наружного рельса

		0,5	1,7	3,7	6,7	10,5	15,1	20,5	26,8
	34,02		50,8

 

5. Из точки О (начало координат) по данным таблицы 4.1 строятся обе ветви параболы наружного рельса.

6. Изображение внутреннего рельса В получается при смещении координаты точек наружного рельса по вертикали параллельно самим себе в направлении оси ординат «у» на величину  

7. На параболической диаграмме в зазорах между рельсами строятся линии, изображающие положение рам тележек электровоза в кривой.

Значения углов поворота тележек относительно рамы электровоза ВЛ60к, учитывая то, что масштаб , а  был увеличен ещё в 2 раза, рассчитывается по формуле тангенса.

Точки отрезка, показывающего положение рамы тележки, не оказались вне кривой, т.е. вне параболы, то тележка и электровоз, соответственно, вписываются в кривую, и эксплуатация локомотива с экипажной частью по кривым такого радиуса возможна.

 

 

Рисунок 4.2 – Геометрическое вписывание тепловоза в кривую методом параболической диаграммы

 

 

5 Статическая развеска электровоза

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: