Нагрузки элементов передачи от тягового момента

Рассмотрим силы, действующие на элементы тягового привода первого класса, с двусторонней передачей (рис. 5.1). Приняты следующие допущения: скорость движения постоянна; потерями на трение в узлах экипажа можно пренебречь; момент тягового двигателя на валу якоря равен элек­тромагнитному; вес тел не учитывается с целью упрощения уравнений.

Рис. 5.1. Схема привода 1 класса

На вал якоря действует электромагнитный момент , который передается на шестерни и далее через, большие зубчатые колеса на ось колесной пары.

Передачу тягового момента на колесную пару рассмотрим для каждого элемента привода первого класса.

1. Якорь тягового двигателя с зубчатой шестерней (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема сил, действующих на шестерню

 Выделим из общей схемы тягового привода только якорь двигателя с шестернями (рис. 5.2). На якорь с шестерней действует электромагнитный момент , который уравновешивается моментом от сил в зацеплении (сила со стороны зубчатого колеса)  и реакцией в якорных подшипниках . Из рисунка 4.2 видно, что . Сила в зацеплении  определяется следующим выражением

,                     (5.1)

где  – радиус делительной окружности шестерни.

2. Статор тягового двигателя (рис. 5 .3).

Рис. 5.3. Схема сил, действующих на статор тягового двигателя

Рассмотрим силы, действующие на систему без якоря. Точка А является опорой редуктора и первой опорой двигателя (для привода первого класса) совпадающей с продольной осью колесной пары. Точка В - вторая опора (подвижная) тягового двигателя. На статор тягового двигателя действует момент  равный по величине  но противоположенный по направлению. В подшипниках статора (со стороны якоря) возникает сила . Совместное действие  и  вызывает появление в опорах реакций ,  и . Для определения указанных реакций, запишем уравнения проекций на оси x и y и уравнение моментов относительно точки А.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

,                         (5.2)

где  – угол между линией централи двигателя и плоскостью пути.

 

Так как , то реакция  определяется

.                              (5.3)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

,                    (5.4)

Реакция  определяется

.                        (5.5)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

,                   (5.6)

 

где  – расстояние между точками подвески двигателя.

 

С учетом того, что ,  и выражения 5.1, реакция  определяется

.                        (5.7)

Проверку правильности определения реакций можно провести, соединив расчетные схемы на рисунках 5.2. и 5.3. При соединении двух объектов видно, что силы  и , моменты  и  компенсируют друг друга. В этом случае реакции ,  и  будут определяться выражениями аналогичными формулам 5.3, 5.5 и 5.7.

3. Колесная пара с зубчатым колесом (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Схема сил, действующих на колесную пару с зубчатыми колесами

Момент  передается на колесную пару с зубчатыми колесами в виде силы  от шестерни. При этом на ободе колеса появляется сила , действующая со стороны рельса и сила . Со стороны тягового двигателя действуют силы , . Силы  и  действуют на шейки колесных пар от букс. Запишем уравнения проекций сил на оси x и y.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

.   (5.8)

С учетом выражения 2.3. и  получим

.       (5.9)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

.     (5.10)

Учитывая выражение 5.5. получим

. (5.11)

Уравнение моментов относительно точки А имеет вид

,                      (5.12)

где  – радиус круга катания колеса колесной пары.

Из полученного уравнения можно выразить силу , с учетом формулы 5.1 эта сила определяется следующим выражением

.                        (5.13)

Правильность записи последнего выражения можно проверить путем объединения объектов на рис. 5.2. - 5.4. с последующим составлением уравнений проекций сил и моментов.

4. Рама тележки без колесно-моторных блоков (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Схема сил, действующих на раму тележки

На расчетной схеме обозначено следующее: Ш – шкворневой узел; W – сила сопротивления (от кузова локомотива и состава); h – высота шарового шарнира над уровнем осей колесных пар;  - база тележки; b – расстояние между точками подвешивания двух двигателей.

Принято, что  и  так как считается, что электромагнитные моменты двух двигателей одинаковы т.е. .

Уравнение проекций на ось x имеет вид

.                         (5.14)

С учетом выражений 5.9. и 5.13. получим

.                         (5.15)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

.               (5.16)

Из выражения 5.16. будем иметь

.                           (5.17)

Уравнение моментов относительно точки А₁ имеет вид

. (5.18)

Из полученного уравнения выразим , будем иметь

.                        (5.19)

5. Рама тележки с колесно-моторными блоками (рис. 5.6).

Рис. 4.6. Схема сил, действующих на раму тележки с колесно-моторными блоками

Аналогично, как и в предыдущих случаях можно провести проверку путем объединения объектов на рис. 5.2. - 5.5. В этом случае все внутренние силы компенсируются. Силы тяги , реакции в опорах  и силы сопротивления  являются внешними силами.

Уравнение проекций на ось x имеет вид

.                         (5.20)

С учетом выражения 5.13. имеем

.                     (5.21)

Уравнение проекций на ось y имеет вид

,                       (5.22)

или

.                                    (5.23)

Уравнение моментов относительно точки к₁ имеет вид

.                    (5.24)

Выразим реакцию

.                      (5.25)

Таким образом, величина силы тяги  определяется электромагнитным моментом  и геометрическими параметрами зубчатых колес тягового редуктора (  и ) и радиусом круга катания колеса колесной пары .

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: