Разработка системы рессорного подвешивания пассажирского электровоза

2

Предварительное значение передаточного числа тяговой передачи определяется по формуле:

(1.3)

где Vк - конструкционная скорость, Vк=175 км/ч.

Вращающий момент на валу тягового двигателя:

(1.4)

Граничные значения для модуля зубчатого зацепления:

(1.5)

(1.6)

По [2 табл. 2.2] принимаем m=18 мм.

Диаметры делительных окружностей зубчатого колеса и шестерни тяговой передачи рассчитываются по формулам:

(1.7)

(1.8)

Значение Da1 необходимо проверить на выполнение требований габарита подвижного состава, приняв b=120 мм и =20 мм:

(1.9)

Условие выполняется.

Числа зубьев зубчатого колеса и шестерни рассчитываются по формулам:

(1.10)

(1.11)

Уточнённое значение передаточного числа тяговой передачи:

Уточнённое значение передаточного числа тяговой передачи должно обеспечивать выполнение условия:

(1.12)

Условие выполняется 175?175, следовательно, тяговый привод обеспечивает движение электровоза с заданной конструкционной скоростью.

Эффективные мощности электровоза в часовом и номинальном режимах:

 (1.13)

(1.14)

Скорости движения в час. и ном. режимах:

(1.15)

Мощность, подводимая к тяговой передаче в часовом и номинальных режимах:

(1.16)

(1.17)

Подводимая мощность для часового режима Pп.ном=100 % тогда по [1 табл. 1.2] зп=0.978. Для часового режима:

(1.18)

Вращающий момент на валу тягового двигателя в часовом режиме:

(1.19)

Сила тяги электровоза в часовом и номинальном режимах:

(1.20)

(1.21)

Проверим сцепную массу для пассажирского локомотива, коэффициент использования сцепного веса примем в=0.88. Для пассажирского электровоза постоянного тока:

(1.22)

где Mп - масса пассажирского поезда, Mп=1100 т;

0 - основное удельное сопротивление движению поезда;

тр - удельное сопротивление при трогании с места;

i0 - дополнительное сопротивление от уклона;

у - удельное сопротивление от ускоряющего усилия;

В момент трогания (0+тр+i0)=80 н/т. Величина у определяется по формуле:

(1.23)

где aп - пусковое ускорение поезда, aп=1200 км/ч2;

- удельное пусковое ускорение, =12.2 км·т/ч2·Н.

Коэффициент сцепления колеса с рельсом:

(1.24)

Так как 122.973>94.58, то сцепная масса обеспечивает движение электровоза по расчётному подъёму с установившейся скоростью без боксования.

Минимальная длина электровоза по прочности путевых сооружений:

(1.25)

Длина локомотива по осям автосцепок Lл=25 м.

Жёсткая база локомотива Lб, есть расстояние между шкворнями или геометрическими центрами крайних тележек:

(1.26)

где е - коэффициент, e=0.55;

nс - число секций,nc=1.

2. РАЗРАБОТКА ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТА МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЛОКОМОТИВА

2.1 Определение основных размеров тележки

Для определения основных размеров тележки можно использовать расчётную схему, приведённую на рисунке 2.1.

Таблица 2.2 Вспомогательные параметры для концевых поперечных балок рамы тележки

Таблица 2.4 Вспомогательные параметры для концевых частей боковины рамы тележки

Результаты расчётов представлены в таблице 2.6.

2.3 Определение массы элементов экипажной части и составление весовой ведомости

Массы концевых поперечных балок

Mкпб=·(bт-Bб)·Fкпб (2.23)

Mкпб=7.8·(2.1-0.21)·100.8·10-4=0.149 т

Масса средней поперечной балки, также рассчитывается по формуле

Mспб=7.8·(2.1-0.21)·211.8·10-4=0.312 т

Масса концевой части боковины

Mкчб=с·lкчб·Fкчб (2.24)

Mкчб=7.8·0.44·12,12·10-3=0.042 т

Масса средней части боковины

Mсчб=7.8·1.012·185.7·10-4=0.146 т

Масса усиливающей накладки

Mн=c·lн·Fн (2.25)

Mн=7.8·1.98·2.55·10-3=0.0393 т

Масса переходной части боковины

Масса боковины в целом

Mб=2·Mкчб+2·Mпчб+Mсчб+Mн (2.27)

Mб=2·0.042+2·0.0858+0.146+0.0393=0.4409 т

Рассчитанные массы отдельных балок рамы тележки, а также массы остальных элементов механической части локомотива сводим в упрощённую весовую ведомость (табл.2.7).

Таблица 2.7 Упрощённая весовая ведомость пассажирского электровоза.

По [2, табл. 5.2] выбираем сталь, для изготовления рамы тележки, марки 15ХСНД, предел текучести т = 350 Мпа, -1=220 МПа, 0=340 МПа.

Статическая прочность обеспечена, так как максимальная эквивалентная прочность в таблице 4.1: 40.111 < 0.55 · т = 195,5 МПа.

4.7 Проверка рамы тележки на усталостную прочность

Среднее напряжение цикла

m= (4.28)

По таблице 4.1 m = 40.111 МПа.

Коэффициент динамики, отражающий совместное влияние на сложное напряжённое состояние рамы тележки совокупности вертикальных и горизонтальных усилий, развивающихся при движении электровоза с конструкционной скоростью по прямому участку пути

(4.29)

Эмпирический коэффициент А определяется по формуле:

(4.30)

Амплитуда напряжения цикла определяется по формуле:

v = Kд·max (4.31)

v = 0.572 · 40.111 = 22.943 МПа

Величина коэффициента характеризующего чувствительность металла к асимметрии цикла:

(4.32)

где -1 - предел выносливости стали при симметричном цикле, -1=220 МПа;

0 - предел выносливости стали при пульсирующем цикле, 0= 340 МПа.

Эффективный коэффициент, учитывающий понижение выносливости детали

(4.33)

где к - эффективный коэффициент концентрации напряжений, к = 1.6;

К1 - коэффициент неоднородности материала детали, К1=1.1;

К2 - коэффициент влияния внутренних напряжений в детали, К2=1;

- коэффициент влияния размерного фактора, =0,7;

m - коэффициент состояния поверхности детали, m=0.82;

- коэффициент возможного отклонения от технологии, =1,0.

Данные параметры выбираются согласно рекомендациям [2, стр.56].

Коэффициент запаса усталостной прочности по формуле Серенсена-Кинасошвили

(4.34)

Условие усталостной прочности выполняется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте разработана система рессорного подвешивания пассажирского электровоза. В качестве прототипа взят электровоз ЧС8, а также его основные характеристики. Выполнен расчёт нагрузок действующих на раму тележки, напряжений в сечениях рамы тележки, произведена проверка на прочность. Все требования предъявляемые рессорному подвешиванию удовлетворяют норме.