ТКЛ КП вар.22. Курсовой проект по дисциплине теория конструкции локомотивов Вариант 22 Выполнил студент гр. 752 Коновалов М. А

• Название: Курсовой проект по дисциплине теория конструкции локомотивов Вариант 22 Выполнил студент гр. 752 Коновалов М. А
• Дата: 16.04.2023
• Размер: 1.26 Mb.
• Имя файла: ТКЛ КП вар.22.doc
• Тип: Курсовой проект; #1065027
• страница: 1 из 3

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра «Локомотивы»


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине:
«ТЕОРИЯ КОНСТРУКЦИИ ЛОКОМОТИВОВ»
Вариант 22

Выполнил студент: гр.752

Коновалов М. А..

Принял преподаватель:

Стришин Ю. С.


Самара 2008

Реферат




Курсовая работа содержит 2 чертежа формата А1: компоновочная схема тепловоза ТЭП70 с размещением основного и вспомогательного оборудования, а так же чертеж тележки тепловоза ТЭП70. Схематичные чертежи оборудования тепловоза, график тяговой характеристики тепловоза. В пояснительной записке выполнено геометрическое вписывание методом параболической диаграммы. Детально рассмотрена общая характеристика тепловоза ТЭП70 и компоновка его экипажной части. Выполнены расчеты: основных размеров и параметров тепловоза, расчет на прочность упругих элементов рессорного подвешивания.

Содержание

Исходные данные
Введение

1. 
   Определение основных параметров тепловоза.
   

1. 
   Определение касательной мощности.
   
2. 
   Определение сцепной массы тепловоза.
   
3. 
   Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза.
   
4. 
   Определение передаточного числа зубчатой передачи.
   

2. 
   Определение основных размеров экипажной части.
   
   1. 
      Определение размеров тележки тепловоза.
      
   2. 
      Определение размеров тепловоза.
      

3. 
   Общая характеристика и описание узлов экипажной части проектируемого тепловоза.
   

4. 
   Выбор схемы и расчёт на прочность упругих элементов рессорного подвешивания.
   

5. 
   Геометрическое вписывание тепловоза в кривые.
   
   1. 
      Выполнение геометрического вписывания методом параболической диаграммы.
      
   2. 
      Определение углов поворота тележек, осевых зазоров и поперечных разбегов средних колесных пар тележек.
      

6. 
   Динамическое вписывание тепловоза в кривые.
   
   1. 
      Определение направляющих, боковых и рамных сил.
      
   2. 
      Построение горизонтально-динамического паспорта тепловоза и оценка динамических качеств проектируемого тепловоза.
      

7. Заключение

8. Список использованной литературы

Исходные данные
Род службы М

Эффективная мощность дизеля N_e, кВт 1400

Максимальная нагрузка на ось 2П, кН 220

Конструкционная скорость v_к, км/ч 110

Расчетная Скорость v_р,км/ч 27

Радиус кривой для геометрического вписывания R_г,м 110

Радиус кривой для динамического вписывания R_д,м 450

Длина рессоры l, м 1,2

Ширина листа рессоры b, м 0,13

Толщина листа рессоры h, м 0,016

Ширина хомута рессоры a, м 0,11

Номинальный статический прогиб f_н(ст), м 0,09

Диаметр пружины D_пр, м 0,2

Наружный диаметр резинового амортизатора D_р, м 0,24

Внутренний диаметр резинового амортизатора d_р, м 0,08

Высота резинового амортизатора Н_р, м 0,04

Введение
В данной курсовой работе приведены методы основных параметров, тяговых характеристик, основные принципы проектирования экипажной части тепловозов, а также методы решения задач геометрического и динамического вписывания тепловоза в кривые заданного радиуса.

1. Определение основных параметров тепловоза.
1.1 Касательная полезная мощность

Касательная полезная мощность тепловоза, реализуемая на ободе колёс при условии установившегося движения, определяется по формуле:
N_k=N_e*β*η_n(1.1)
N_k=1400*0,95*0,857=1140 кВт
где N_e– эффективная мощность дизеля, кВт;

β = 0,95–коэффициент, учитывающий затрату мощности на обслуживание локомотива;

η_n– КПД полезного действия передачи.
По данной касательной полезной мощности выбирается тип тепловоза.

Для тепловоза с электрической передачей постоянного или постоянно-переменного тока:

η_n=η_r* η_g* η_зп* η_ву(1.2)


η_n =0,94*0,94*0,98*0,99=0,857
где η_r = 0,93 ÷ 0,95– КПД главного генератора;

η_g = 0,91 ÷ 0,94– КПД тяговых электродвигателей;

η_зп = 0,98– КПД зубчатой передачи;

η_ву = 0,99– КПД выпрямительной установки (если есть).
1.2 Сцепная масса тепловоза

Сцепная масса тепловоза характеризует его способность развивать необходимую силу тяги без проскальзывания колёс по рельсам:
(1.3)

=220*6/9,81=134,56 кг
где 2П – нагрузка от оси на рельсы, кН;

z – число сцепных осей тепловоза;

g= 9,81 м/с²– ускорение силы тяжести.
Число сцепных осей определяется исходя из касательной мощности тепловоза N_k и номинальной мощности тягового электродвигателя Р_ТЭД:
.(1.4)

Принимаем z=6.
1.3 Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза

Сила тяги тепловоза при трогании с места и до пороговой скорости определяется по формуле:

F_ксц=10*_k*M_сц,(1.5)

F_ксц=10*0,33*134,56=444,037
где _k – коэффициент сцепления колёс с рельсами.

Для тепловозов коэффициент сцепления колёс с рельсами:

,(1.6)



где V – скорость движения тепловоза, км/ч.

Для определения значений _k и затем F_ксц необходимо задаться значениями скоростей от 0 до 30 км/ч, с интервалом 5 км/ч.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты расчета силы тяги ограниченной по условиям сцепления колес с рельсами в функции от скорости

V, км/ч	0	5	10	15	20	25	30
k	0,33	0,29	0,277	0,27	0,266	0,263	0,261
Fксц, кН	444,037	390,214	372,273	363,330	357,92	354,32	351,769

Сила тяги тепловоза при использовании полной мощности дизеля определяется по формуле:

,(1.7)



где N_к – касательная мощность тепловоза, кВт;

V – скорость тепловоза, км/ч.

Задавшись значениями от 10 км/ч до конструкционной, интервалом через 10 км/ч, вычисляем значения F_к. Результаты расчётов вносим в таблицу 2.
Таблица 2

Результаты расчета силы тяги в функции от скорости

V, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110
Fк, кН	513,8	256,9	171,67	128,45	102,76	85,63	73,4	64,23	57,1	51,4	46,71

Определяем скорость порога V_n, т. е. скорость, при которой тепловоз выходит на полное использование мощности и силу тяги при этой скорости.

Скорость порога определяется из равенства:

F_ксц=F_к

откуда

.(1.8)

После преобразований получается квадратное уравнение для определения V_n:

(1.9)





;

откуда находится величина V_n,км/ч (пороговая скорость)и по формуле 1.6 определяется F_кп, кН (сила тяги при пороговой скорости).

Тяговая характеристика, построенная по данным табл. 1 и 2, будет иметь вид графика показанного на рис.1.

Выбор диаметра колеса определяется величиной допустимых контактных напряжений. Практически требуемый диаметр колеса подсчитываем по следующей эмпирической формуле:

,(1.10)



где D_к – диаметр колеса, м;

2П – нагрузка на ось, кН;

Р – допустимая удельная нагрузка в расчёте на 1 м диаметра колеса, которая принимается в пределах: для грузовых тепловозов – 160 ÷ 200 кН/м, для пассажирских тепловозов – 120 ÷ 160 кН/м

Меньшие значения Р берутся для нагрузок 2П=210 кН, большие для 2П>210 кН.

Диаметр колеса округляется до ближайшего стандартного размера. Для тепловозов по стандарту диаметры колес могут быть 950, 1050, 1220, 1320 мм при толщине бандажа 75 мм, а также 980, 1080, 1250, 1350 мм при толщине бандажа 90 мм. Бандажи толщиной 75 мм устанавливают на колесные пары локомотивов осевой нагрузкой до 210 кН; при больших нагрузках используют бандажи толщиной 90 мм.

Принимаем D_k=1350мм
1.4 Определение передаточного числа зубчатой передачи

Одним из основных параметров тягового редуктора тепловоза является передаточное число i, представляющее собой отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущей шестерни:

,(1.11)

где z₂– число зубьев ведомого зубчатого колеса;

z₁– число зубьев ведущей шестерни.

Передаточное число тягового редуктора определяется после выбора тягового электродвигателя (см. табл.4) и расчёта диаметра ведущих колёс. Оно определяется по параметрам основного оборудования тепловоза-образца, т.к. числа зубьев изначально неизвестны. Передаточное число рассчитывается дважды: во-первых по расчетным длительным параметрам основного оборудования i₁, во-вторых из соотношения максимальных частот вращения якоря ТЭД и колесной пары тепловоза i₂.

Передаточное число i₁ определяют из условия движения поезда с заданной скоростью V_p на расчётном подъёме по формуле:

(1.12)



где F_– длительная сила тяги одного колёсно-моторного блока, кН;

M_– длительный момент на валу ТЭД, кНм.

Длительная сила тяги одного колёсно-моторного блока определяется из выражения:

(1.13)

кН

где F_кп–расчётная сила тяги тепловоза, кН;

m–количество тяговых электродвигателей на секцию тепловоза.

Длительный момент на валу тягового электродвигателя M_ определяется, исходя из мощности тягового электродвигателя и длительной частоты вращения якоря по формуле:

(1.14)

Н*м,

где Р_ТЭД – мощность тягового электродвигателя, кВт;

n_ – длительная частота вращения, об/мин.

Передаточное число i₂ определяется по наибольшей частоте вращения якоря тягового электродвигателя при конструкционной скорости тепловоза V_k:

(1.15)



где n_max– наибольшая частота вращения якоря тягового электродвигателя;

n_k– частота вращения колёсной пары при конструкционной скорости тепловоза.

Максимальная частота вращения колеса тепловоза определяется из выражения:

(1.16)

об/мин,

где V_k– конструкционная скорость тепловоза, км/ч;

Сравнить два передаточных числа i₁ и i₂, принять наименьшее. Окончательно передаточное число принимается таким, чтобы длина централи А (расстояние между осью вала якоря ТЭД и осью колёсной пары) осталось без изменения.

Длина централи А_W, модуль зубчатой передачи m и число зубьев ведомой и ведущей шестерён z₁ и z₂ связаны между собой уравнением:

.(1.17)

Для тепловозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей А_W принять равным 448,8 мм. Модуль зубчатой передачи для тепловозов m= 10 ÷ 12.

Решая уравнение (1.17) относительно z₂ получим, что z₂=56

Для принятых значений А_W и m определяются общее число зубьев тягового редуктора и число зубьев ведущей и ведомой шестерни. Минимальное число зубьев ведущей шестерни, z₁ =19

Полученное передаточное число необходимо проверить на вписывание тягового редуктора в габарит подвижного состава из условия:

 = 0,5*D_k- 0,5*d - е120 мм, (1.18)

мм

где d – диаметр делительной окружности зубчатого колеса тягового редуктора, d=m*z₂ ;

е = 12÷17– расстояние от торца зубьев ведомого зубчатого колеса до нижней поверхности кожуха.

Диаметр делительной окружности зубчатого колеса тягового редуктора определяется из формулы:

d=m*z₂
d= 12*56=672 мм
По окончании работы над разделом подводим итог расчетов.
N_k =1140 кВт- касательная мощность тепловоза;

η_n=0,857 - КПД тепловоза;

М_сц =134,557 кг -сцепная масса тепловоза;

V_n=11,328 км/ч- пороговая скорость тепловоза;

D_к =1350 мм- диаметр колеса;

i=4,455- передаточное число;

z₂=56, z₁=19– числа зубьев зубчатого колеса и ведущей шестерни;