ТКЛ КП вар.22. Курсовой проект по дисциплине теория конструкции локомотивов Вариант 22 Выполнил студент гр. 752 Коновалов М. А
![]()
|
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 Определение основных параметров тепловоза. Определение касательной мощности. Определение сцепной массы тепловоза. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза. Определение передаточного числа зубчатой передачи. Определение основных размеров экипажной части. Определение размеров тележки тепловоза. Определение размеров тепловоза. Общая характеристика и описание узлов экипажной части проектируемого тепловоза. Выбор схемы и расчёт на прочность упругих элементов рессорного подвешивания. Геометрическое вписывание тепловоза в кривые. Выполнение геометрического вписывания методом параболической диаграммы. Определение углов поворота тележек, осевых зазоров и поперечных разбегов средних колесных пар тележек. Динамическое вписывание тепловоза в кривые. Определение направляющих, боковых и рамных сил. 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 Ne, кВт 1400 Максимальная нагрузка на ось 2П, кН 220 Конструкционная скорость vк, км/ч 110 Расчетная Скорость vр,км/ч 27 Радиус кривой для геометрического вписывания Rг,м 110 Радиус кривой для динамического вписывания Rд,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 fн(ст), м 0,09 Диаметр пружины Dпр, м 0,2 Наружный диаметр резинового амортизатора Dр, м 0,24 Внутренний диаметр резинового амортизатора dр, м 0,08 Высота резинового амортизатора Нр, 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: Nk=Ne*β*ηn(1.1) Nk=1400*0,95*0,857=1140 кВт где Ne– эффективная мощность дизеля, кВт; β = 0,95–коэффициент, учитывающий затрату мощности на обслуживание локомотива; ηn– КПД полезного действия передачи. По данной касательной полезной мощности выбирается тип тепловоза. Для тепловоза с электрической передачей постоянного или постоянно-переменного тока: ηn=ηr* ηg* ηзп* ηву(1.2) ηn =0,94*0,94*0,98*0,99=0,857 где ηr = 0,93 ÷ 0,95– КПД главного генератора; ηg = 0,91 ÷ 0,94– КПД тяговых электродвигателей; ηзп = 0,98– КПД зубчатой передачи; ηву = 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: ![]() ![]() 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 Nk и номинальной мощности тягового электродвигателя РТЭД: ![]() ![]() 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: Fксц=10*k*Mсц,(1.5) Fксц=10*0,33*134,56=444,037 где k – коэффициент сцепления колёс с рельсами. Для тепловозов коэффициент сцепления колёс с рельсами: ![]() ![]() где V – скорость движения тепловоза, км/ч. Для определения значений k и затем Fксц 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
Сила тяги тепловоза при использовании полной мощности дизеля определяется по формуле: ![]() ![]() где Nк – касательная мощность тепловоза, кВт; V – скорость тепловоза, км/ч. Задавшись значениями от 10 км/ч до конструкционной, интервалом через 10 км/ч, вычисляем значения Fк. Результаты расчётов вносим в таблицу 2. Таблица 2 Результаты расчета силы тяги в функции от скорости
Определяем скорость порога Vn, т. е. скорость, при которой тепловоз выходит на полное использование мощности и силу тяги при этой скорости. Скорость порога определяется из равенства: Fксц=Fк откуда ![]() После преобразований получается квадратное уравнение для определения Vn: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() откуда находится величина Vn,км/ч (пороговая скорость)и по формуле 1.6 определяется Fкп, 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: ![]() ![]() ![]() ![]() где Dк – 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 Dk=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: ![]() 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 Vp на расчётном подъёме по формуле: ![]() ![]() 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: ![]() ![]() где Fкп–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: ![]() ![]() где РТЭД – 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 Vk: ![]() ![]() где nmax– наибольшая частота вращения якоря тягового электродвигателя; nk– частота вращения колёсной пары при конструкционной скорости тепловоза. Максимальная частота вращения колеса тепловоза определяется из выражения: ![]() ![]() где Vk– 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 АW, модуль зубчатой передачи m и число зубьев ведомой и ведущей шестерён z1 и z2 связаны между собой уравнением: ![]() Для тепловозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей АW 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 АW 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*Dk- 0,5*d - е120 мм, (1.18) ![]() 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. Nk =1140 кВт- касательная мощность тепловоза; ηn=0,857 - КПД тепловоза; Мсц =134,557 кг -сцепная масса тепловоза; Vn=11,328 км/ч- пороговая скорость тепловоза; Dк =1350 мм- диаметр колеса; i=4,455- передаточное число; z2=56, z1=19– числа зубьев зубчатого колеса и ведущей шестерни; |