Расчет характеристик локомотива с гидропередачей

Для того чтобы рассчитать тягово-экономические характеристики локомотива с гидропередачей, необходимо построить совмещенные характеристики дизеля и гидромашин, определить передаточные числа осевого и раздаточного редуктора, а в случае гидромеханической передачи — число передач коробки передач и передаточные числа на каждой передаче.

Если вал дизеля соединен непосредственно с валом насосного колеса, то и . При установке между дизелем и гидромашиной повышающего редуктора приведенный к валу дизеля момент насосного колеса

 

. (3.22)

Задаваясь значениями , по формуле (3.22) определяют соответствующие им значения и строят кривые зависимости . Коэффициент находят по приведенной характеристике гидромашины для принятых значений передаточного отношения в диапазоне .

 

При совместной работе дизеля и гидропередачи соблюдается условие

. (3.23)

Совмещая кривые и , получают искомую совмещенную характеристику дизеля и гидромашины. Точки пересечения кривых определяют момент и угловую скорость дизеля при заданном передаточном отношении гидромашины.

Дальнейшие расчеты выполняют по-разному для различных схем гидропередачи.

а) Гидромеханическая передача с гидротрансформатором и коробкой передач. В этой гидропередаче на I передаче используют гидротрансформатор в диапазоне передаточных отношений от до . Повышение скорости движения от до соответствует возрастанию передаточного отношения гидротрансформатора от до . (см. рисунок 61, а). Поскольку на последующих передачах диапазон используемых передаточных отношений выбирают в пределах от до , то

 

(3.24)

откуда число ступеней коробки передач

 

. (3.25)

 

Полученное по формуле (3.25) число передач коробки округляют до ближайшего наибольшего целого числа.

Общее передаточное число от дизеля к колесам тепловоза

 

, (3.26)

где - угловая скорость колеса тепловоза, рад/с;

- передаточное число коробки передач;

- передаточное число гидротрансформатора;

- передаточное число соответственно раздаточного и осевого редуктора.

Передаточные числа механической части силовой передачи определяют следующим образом.

1. Рассчитывают наибольшую угловую скорость ведущего колеса тепловоза (рад/с) по формуле

 

, (3.27)

 

где - диаметр ведущего колеса по кругу катания, м.

2. Определяют общее передаточное число на последней передаче коробки

 

. (3.28)

 

3. Находят общее передаточное число раздаточного и осевого редукторов. Обычно коробку передач конструируют таким образом, что на высшей передаче ее передаточное число . При этом условии из уравнения (3.26) получают

 

, (3.29)

где - минимальное значение передаточного числа гидротрансформатора.

4. Рассчитывают скорости движения тепловоза при переходе с одной передачи на другую: При и равных диапазонах передачи справедливо соотношение

 

.

 

Отсюда диапазон передач

 

 

и скорости движения при переключении передач

 

и т.д. (3.30)

 

5. Определяют передаточные числа передач коробки. Передаточное число п-йпередачи коробки

 

(3.31)

 

где .

 

Значения передаточных чисел уточняют при компоновке раздаточного и осевого редукторов и коробки передач. По уточненным значениям передаточных чисел подсчитывают действительные скорости движения тепловоза при переходе с одной ступени на другую и строят тяговую характеристику тепловоза.

Расчет гидропередачи из нескольких гидротрансформаторов аналогичен расчету передачи, состоящей из гидротрансформатора и коробки передач.

б) Гидропередача, состоящая из гидротрансформаторов и гидромуфт. В практике применяют две схемы такой передачи: с одним пусковым гидротрансформатором и двумя гидромуфтами (гидропередачи УГП350-500 и ГП400); с двумя гидротрансформаторами и одной гидромуфтой (гидропередачи УГП750-1200). В первом случае при низких скоростях используют гидротрансформатор, при средних скоростях - первую гидромуфту, при высоких скоростях - вторую гидромуфту. Во втором случае при низких скоростях включают пусковой гидротрансформатор при средних - маршевый, а при высоких — гидромуфту. Если обеспечить скорость тепловоза при переходе с I передачи на II, а скорость тепловоза при переходе со II передачи на III, то обычно принимают

 

(3.32)

 

Значение 1, 45 берут для пассажирских тепловозов, а 1, 6 - для грузовых и маневровых.

По соотношению (3.32) определяют скорости при переходе с одной передачи на другую, а по формулам (3.26) ч (3.28) передаточные числа .

Тяговую характеристику локомотива строят следующим образом:

для ряда значений передаточного отношения гидромашины, взятых в рабочей зоне ( ) строят совмещенные характеристики первичного двигателя и гидромашины;

по точкам пересечения кривых и определяют момент и угловую скорость первичного двигателя;

по известным для каждой передачи значениям , и подсчитывают силу тяги

 

; (3.33)

 

Скорость движения тепловоза

 

. (3.34)

 

Мощность первичного двигателя, передаваемую гидропередаче

 

(3.35)

 

и КПД передачи

 

. (3.36)

 

Здесь - КПД гидромашины;

- КПД механической части гидропередачи;

- передаточное число гидромашины;

- передаточное число механической передачи. Для гидромеханических передач ; для многоциркуляционных .

КПД определяют какпроизведение КПД находящихся одновременно в зацеплении всех пар зубчатых колес (включая повышающий редуктор) и КПД карданной (или спарниковой) передачи, Рекомендуется принимать для одной пары цилиндрических зубчатых колес ; для одной пары конических зубчатых колес и для спарниковой или карданной передачи . Взяв таким образом несколько значений для каждой передачи гидропередачи и нанося их в координатах и , строят графики силы тяги в зоне ограничения по мощности дизеля.

 

Пример. Определить основные параметры и рассчитать тяговую характеристику гидропередачи.

Исходные данные: мощность дизеля = 885 кВт; коэффициент свободной мощности дизеля = 0, 92; угловая скорость вала дизеля =104, 5 рад/с; диаметр ведущих колес = 1, 05 м; режим работы тепловоза - маневровый; наибольшая скорость движения = 40 км/ч.

Используем трехциркуляционную унифицированную гидропередачу УГП1200 ( см. рис. 54, д), Состоящую из двухгидротрансформаторов ТО6 ( =0, 642 м) и одной гидромуфты М58 ( =0, 58 м). Передаточные отношения гидромашин .

Примем диапазон регулирования передачи 1, 6 и по формуле (3.30) определим скорости движения тепловоза, при которых переключают передачи. Скорость при переходе от гидромуфты на второй (маршевый) гидротрансформатор

 

км/ч.

 

Скорость при переходе с маршевого гидротрансформатора на пусковой

 

км/ч.

Передаточное число повышающего редуктора по формуле (3.21)

.

 

Совмещенные характеристики дизеля и гидромашин (рисунок 63) строим по формуле (3.22). Значения коэффициента момента для гидротрансформатора берем из графика (см. рис. 62, а), для гидромуфты - из графика (см.рис. 62, ж).

Рисунок 63. Совмещенные характеристики дизеля и гидромашин: 1, 2 - соответственно внешняя ( ) и частичная ; 3-5и 13 – параболы нагружения для гидромуфты и при передаточном отношении 0, 95; 0, 955; 0, 96 и 0, 965; 6-12 – параболы нагружения для гидротрансформатора при передаточном отношении соответственно 0, 2; 0, 3; 0, 4; 0, 48; 0, 6; 0, 7 и 0, 82.

 

Общее передаточное число от дизеля к колесам тепловоза при работе с гидромуфтой и из формулы (3.28)

 

.

Общее передаточное число механической части гидропередачи при работе на II и III передачах по формуле (3.28)

.

 

Общее передаточное число от дизеля к колесам тепловоза при работе с пусковым гидротрансформатором и

.

Общее передаточное число механической части гидропередачи при работе на I передаче

.

 

Результаты расчета тяговой характеристики тепловоза приведены в таблице 11.

 

 

Таблица 17

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: