Нагрузки в раме тележки при работе ТЭД

При работе электровоза в режиме тяги на раму тележки передаются нагрузки, вызванные тяговым моментом, развиваемым ТЭД. Эти нагрузки зависят от способа подвески ТЭД к раме тележки и от конструкции тягового привода. При расчете данной нагрузки рассмотрим наиболее тяжелый режим, а именно первую по ходу движения тележку при пуске электровоза, так как в этом случае тяговый момент двигателей имеет максимальное значение и, следовательно, вызванные им нагрузки также будут иметь максимальные значения. Расчетная схема рамы тележки имеет вид, показанный на рисунке 7.1.

Сила тяги, развиваемая одной колесной парой при пуске и приложенная к головке рельса в точках контакта колес, определяется по формуле:

 

где коэффициент сцепления колес с рельсами.

На раму тележки сила тяги колесной пары передается через кронштейны крепления букс в виде нагрузок  Рама, объединяющая колесные пары, выполняет роль сумматора сил тяги отдельных колесно – моторных блоков. В результате на кузов через шкворень передается сила  на высоте  относительно уровня головки рельсов.

Развиваемый ТЭД момент передается на колесную пару через тяговый редуктор и в точках подвешивания двигателя к раме тележки (точки и ) возникает реакция, которая определяется:

 

 

Рисунок 7.1 – Расчетная схема рамы тележки при работе ТЭД

 

Так как тележка двухосная и двигатели опираются на среднюю балку тележки, усилия  у обоих двигателей направлены в противоположные стороны и создают момент, который определяется

 

 

расстояние между опорными точками двигателей на рамном креплении.

Этот момент направлен против часовой стрелки и вызовет изменение нагрузок колесных пар, а именно первая колесная пара догрузится, вторая разгрузится на величину , которая определяется:

 

 

В свою очередь, момент силы тяги тележки, развиваемой двумя колесными парами и передаваемой через буксы на раму на высоте , а от рамы тележки на кузов на высоте  определяется:

 

 

Этот момент направлен по часовой стрелки и вызовет разгрузку первой колесной пары и догрузку второй на величину , которая определяется:

 

 

Из направления векторов нагрузок и  видно, что для первой и второй колесных пар тележки изменения нагрузок  и  имеют различные знаки. В связи с этим реакция каждой рессорной подвески или пружины буксового подвешивания, передающаяся на раму тележки, для первой колесной пары:

 

 

 

для второй колесной пары

 

 

Из этих формул видно, что нагрузка первой колесной пары уменьшается, а второй – увеличивается.

Силы тяги отдельных тележек электровоза, приложенные на высоте , передаются на раму кузова, которая их суммирует. В результате через автосцепку, расположенную на высоте  относительно уровня головок рельсов, на состав передается сила тяги электровоза, а к кузову приложена сила сопротивления от состава . Разница высот  и  приводит к возникновению момента, вызывающего изменение нагрузок тележек на величину . Определим эту нагрузку для электровоза с осевой формулой  

Момент, изменяющий нагрузки тележек:

 

 

Момент стремится повернуть кузов по часовой стрелке, при этом через опоры кузова на заднюю тележку передается догружающая сила , а на переднюю – разгружающая сила . Со стороны тележек на кузов действуют силы  и  направленные в противоположную сторону. Составим уравнение моментов относительно точки  Уравнение будет иметь вид:

 

 

Определим силу :

Нагрузка  будет определяться по аналогичной формуле, поэтому . Если электровоз имеет другую осевую формулу, то выражение (7.11) примет вид:

 

 

где исло колесных пар; 

  число секций.

Изменение нагрузки  приводит к уменьшению нагрузок опор первой тележки и к увеличению нагрузок опор задней тележки, равному:

 

Формула (7.13) справедлива в том случае, если на локомотиве не используется противоразгрузочное устройство (ПРУ). Если в конструкции локомотива используется ПРУ, то на переднюю поперечную балку раму тележки действует нагрузка и формула (7.13) примет вид:

 

где расстояние между работающими ПРУ локомотива;

усилие противоразгрузочного устройства,

Для оценки неравномерности вертикальных нагрузок от осей тягового подвижного состава на рельсы применяют коэффициент использования сцепного веса:

 

 где допускаемое техническими условиями относительное отклонение нагрузки колесной пары; обычно

       наибольшая из  разгрузка оси;

      статическая нагрузка от оси на рельсы.

Значение коэффициента использования сцепного веса зависит от расположения и способа подвешивания тяговых двигателей, конструкции рессорного подвешивания и устройств для передачи сил тяги и торможения. 

К недостаткам противоразгрузочных устройств следует отнести их инертность и большой разброс характеристик. В результате выравнивание достигается лишь на некоторых позициях контроллера машиниста. Кроме того, элементы этих устройств (ролик, валик, пластины на тележках и даже рычаг) подвергаются интенсивному износу, в результате чего могут вызывать заклинивание тележек при вписывании в кривые.

Заключение

 

В данном курсовом проекте я составил схему трехосной тележки электровоза, определил ее габаритные размеры, выбрал конструкцию буксового рессорного подвешивания. Для листовой рессоры выполнил упрощенный и уточненный расчет основных характеристик. Определил основные характеристики цилиндрических пружин буксового подвешивания, рассчитал нагрузки, возникающие в раме тележки при различных режимах ее работы.

Основные технико-экономические характеристики электровоза:

1) Сцепная масса локомотива М_сц = 137,755 т.

2) Диаметр колеса колесной пары по кругу катания D_к = 1250 мм.

3) Мощность: в часовом режиме Р_час = 4650 кВт в продолжительном режиме Р_ном = 4050 кВт.

4) Скорость: в часовом режиме V_час = 50,6 км/ч в продолжительном режиме V_ном = 53,3 км/ч.

5) Сила тяги: в часовом режиме F_час = 423 кН в продолжительном режиме F_ном = 386 кН.

6) Жесткая база локомотива L_б = 12,62 м.

7) Жесткая база тележки 2а_т = 2,78 м.

8) Длина рамы или тележки l_т = 4,3 м.

9) Длина кузова l_к = 19,58 м.

 

 

Список используемой литературы

 

1. Механическая часть тягового подвижного состава / под ред. И.В. Бирюкова. – М.: Транспорт, 1992. – 440 с.

2. Медель, В.Б. Проектирование механической части электроподвижного состава / В.Б. Медель. – М.: Всесоюзн. изд.- полиграф. объед. МПС, 1963. – 424 с.

3. Разработка эскизного проекта тележки электровоза. Методическое пособие к выполнению учебно-исследовательской курсовой работы. Буйнова Н.П., Капустина Е.П., Милованова Е.А., Чупраков Е.В.–Иркутск: ИрГУПС 2008.–56 с.

4. Трофимович, В.В. Механическая часть подвижного состава: курс лекций. В 2 ч. Ч. 2 / В.В. Трофимович. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006.

5. Руднев В.С. Выбор основных параметров экипажной части и компоновочной схемы тепловоза: Методические указания. – М.: МИИТ, 2013. – 56 с.

6. Камаев А.А. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. М., "Машиностроение", 1981, – 351 с.

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: