методички / 4018 ЭИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Локомотивы»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ

Методические указания к выполнению практических работ для обучающихся по специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог»,

специализация «Локомотивы» очной и заочной форм обучения

Составители: В.В. Иванов С.Г. Фролов Т.В. Щербицкая

Самара

2016

1

УДК 629.424.1.064.5.004.67

Электрические передачи локомотивов : методические указания к выполнению практических работ для обучающихся по специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог», специализация «Локомотивы» очной и заочной форм обучения / составители: В.В. Иванов, С.Г. Фролов, Т.В. Щербицкая. – Самара : СамГУПС, 2015. –

30 с.

В настоящих методических указаниях изложены методы расчета основных параметров электрической передачи тепловоза, определение передаточного числа тягового редуктора и основных параметров ТЭД.

Методические указания составлены в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Утверждены на заседании кафедры от 30.03.2016, протокол №1. Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Составители: Иванов Виталий Викторович Фролов Сергей Геннадьевич Щербицкая Татьяна Васильевна

Рецензенты: д.т.н., профессор СамГУПС Д.Я. Носырев; к.т.н., доцент СамГУПС П.В. Шепелин

Подписано в печать 23.05.2016. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 1,88. Заказ 85.

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2016

2

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Основне цели выполнения практических работ по дисциплине «Электрические передачи локомотивов» – обобщение и систематизация теоретических знаний обучающихся, выработка навыков их практического применения.

При выполнении практических работ необходимо придерживаться следующих основных положений.

Пояснительная записка и графическая часть должны выполняться в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТД. Пояснительная записка пишется на листах формата А4 (297х210 мм), с обязательным оставлением полей в соответствии с ГОСТ; на титульном листе необходимо указывать: министерство, вуз, кафедру, дисциплину, фамилию и инициалы студента и преподавателя, номер группы или шифр (для заочников), а также год выполнения работы.

Выполнение практических работ направлено на формирование следующих компетенций:

ПК-11 – способность применять полученные знания для разработки и внедрения технологических процессов, технологического оборудования и технологической оснастки, средств автоматизации и механизации;

ПСК-1.5 – знание электрического оборудования автономных локомотивов и особенности его эксплуатации; умение рассчитывать элементы и узлы электрического оборудования автономных локомотивов, применять методы моделирования и расчета электрических схем силовых цепей и цепей регулирования электрической передачи, цепей управления и защиты электрического оборудования; владение навыками чтения и разработки электрических схем автономных локомотивов, навыками определения неисправностей в электрических схемах и настройки элементов электрического оборудования автономных локомотивов;

ПК-15 – владение основами устройства железных дорог, организации движения и перевозок; умение различать типы подвижного состава и его узлы, определять требования к конструкции подвижного состава; владение правилами технической эксплуатации железных дорог, основными методами организации работы железнодорожного транспорта, его структурных подразделений, основами правового регулирования деятельности железных дорог; владение методами расчета организационно-технологической надежности производства, расчета продолжительности производственного цикла, методами оптимизации структуры управления производством, методами повышения эффективности организации производства, обеспечения безопасности и экологичности производственных процессов, применяемых на железнодорожном транспорте; умение ориентироваться в технических характеристиках, конструктивных особенностях и правилах ремонта подвижного состава, способность оценивать его технический уровень.

3

ПК-32 – готовность к организации проектирования подвижного состава; умение разрабатывать кинематические схемы машин и механизмов, определять параметры их силовых приводов, подбирать электрические машины для типовых механизмов и машин, обосновывать выбор типовых передаточных механизмов к конкретным машинам; владение основами механики и методами выбора мощности, элементной базы и режима работы электропривода технологических установок; владение технологии разработки конструкторской документации, эскизных, технических и рабочих проектов элементов подвижного состава и машин, нормативно-технической документов с использованием компьютерных технологий.

Для успешного выполнения практикума по дисциплине «Электрические передачи локомотивов» обучающийся должен иметь базовую подготовку по следующим дисциплинам: «Математика» и «Физика» в объеме курса средней и высшей школы, «Сопротивление материалов», «Теоретическая механика», «Теория механизмов и машин и основы конструирования», «Гидравлика и гидропривод».

Теоретические дисциплины, для которых освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее: «Теория и конструкция локомотивов».

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать: виды передачи автономных локомотивов, их характеристики, технико-

экономические показатели, особенности эксплуатации и технического обслуживания; принципы построения и действия электрических передач автономных локомотивов; характеристики и режимы работы, способы регулирования и конструкцию тяговых электрических машин и статических преобразователей автономных локомотивов; перспективы технического развития и задачи совершенствования электрических передач автономных локомотивов;

уметь: применять методы расчета характеристик и параметров электрических передач автономных локомотивов, использовать основные методы расчета конструкции тяговых электрических машин и статических преобразователей автономных локомотивов;

владеть: методами выбора элементов электрических передач автономных локомотивов и анализа технико-экономических показателей работы электрических передач; навыками эксплуатации, испытаний и настройки электрических передач автономных локомотивов.

ЗАДАНИЕ НА ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Исходные данные: эффективная мощность дизеля, тип тепловоза, сцепной вес тепловоза, диаметр движущихся колес и конструкционная скорость.

4

Таблица 1

Исходные данные для выполнения практических работ

*Г – грузовой; П – пассажирский; М – маневровый

Таблица 2

Конструкционная скорость тепловоза

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ (ЭП) ТЕПЛОВОЗА. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РАСПОЛОЖЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭП

Цель работы: приобретение практических навыков определения основных параметров электрической передачи, при определении основных параметров пользоваться требованиями к расположению отдельных элементов электрической передачи.

Краткие теоретические сведения

Мощность дизеля, отдаваемая на тягу (эффективная мощность дизеля за вычетом вспомогательных нужд), кВт:

где N (0,08 0,15) Ne – расход мощности на привод вспомогательных агрегатов тепловоза.

где Г г с ву (0,945 0,96) 0,993 – КПД синхронного генератора и выпрямительной

установки;Г гп 0,93 0,95 – КПД генератора постоянного тока.

5

Контрольные вопросы

1.Что называется мощностью дизеля ?

2.Что такое КПД?

3.Что называется расчетной силой тяги?

4.Чем отличается расчетный подъем от максимального?

5.Какие существуют ограничения по тяговой характеристике?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ МОТОРНО-ОСЕВЫХ ПОДШИПНИКОВ И ТРАВЕРСНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ТЭД. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Цель работы: определить основные параметры зубчатой передачи, частоту вращения якоря ТЭД, передаточное число тягового редуктора, диаметр делительной окружности, определение централи опорно-осевой подвески.

Краткие теоретические сведения

Габаритные размеры ТЭД весьма ограничены, поэтому их необходимо связывать с основными параметрами зубчатой передачи.

При опорно-осевом подвешивании (рис. 1) ТЭД опирается жестко одной стороной на движущую ось колесной пары 2 при помощи моторно-осевых подшипников; другой стороной опорным приливом 3 упруго через пружинную подвеску 4 на раму тележки 5. Крутящий момент ТЭД передается парой зубчатых колес. Ведущая шестерня 6, напрессованная на конический хвостовик якоря ТЭД, находится в зацеплении с ведомым зубчатым колесом 7, напрессованным на ось 2 или ступицу колесного центра. Кожух 8 состоит из двух разъемных половин и крепится к ТЭД.

При опорно-осевом подвешивании двигателя размеры его ограничиваются расстоянием между внутренними гранями бандажей колесных пар и наименьшим расстоянием от корпуса двигателя до головки рельса «а». Чтобы увеличить его (и возможные габариты двигателя), размещают ось ТЭД несколько выше оси колеса. Для тепловозных ТЭД размер «х» выбирают в пределах 20÷40 мм.

Частоты вращения якоря ТЭД в продолжительном режиме работы nн (об/мин) и соответствующая скорость тепловоза vр (км/ч) связаны выражением:

где i – передаточное число тягового редуктора; DВК – диаметр движущего колеса, мм.

7

Рис. 1. Эскиз опорно-осевой подвески ТЭД

Передаточное число тягового редуктора (ТР):

где Dз и dз – диаметры делительных окружностей большого и малого зубчатых колес, мм; Zз и zз – их число зубьев соответственно.

Передаточное число целесообразно иметь большим, так как при этом будет наибольшей частота вращения и наименьший номинальный вращающий момент МН, а следовательно, наименьшие размеры и масса двигателя.

Диаметр делительной окружности, мм:

Принимают следующие значения i для тепловозов: i= 4,2÷4,9 для тепловозов при DВК=1050 мм;

i= 4,7÷5,3 для тепловозов при DВК=1250 мм; i=2,3÷3,5 для пассажирских тепловозов.

8

Затем выбирают модуль зацепления зубчатых колес тягового редуктора в зависимости от номинального момента на валу ТЭД из табл. 1.

Номинальный момент определяют по формуле, кН:

ведущей шестерни тягового редуктора), которая при обычно применяемой коррекции зацепления (для большого зубчатого колеса ξ = 0, а для малого ξ = +0,5) равна:

Централь опорно-осевой подвески должна быть увязана с диаметром якоря (в мм), который предварительно определяют по формуле:

где kя = 650÷750 для ТЭД с изоляцией класса В; kя = 600÷675 для ТЭД с изоляцией класса F .

Вписывание ТЭД в отпущенные для него габариты под тепловозом обеспечивается, если при опорно-осевой подвеске:

Нормализованный ряд диаметров якорей:

245, 280, 327, 368, 423, 493, 560, 660, 740, 850, 990 мм.

Правильность принятого Dя проверяют по допустимой максимальной окружной скорости якоря vя max , имеющей место при максимальной (конструкционной) скорости

локомотива, м/с:

где nmax nн vmax .

vp

Далее определяют высоту (ширину) корпуса ТЭД, мм:

Расстояние от корпуса ТЭД до головки рельса, мм (см. рис. 1):

Это расстояние должно быть не менее 120 мм, при x = 20÷40мм.

Окончательно определяют частоту вращения якоря ТЭД в продолжительном режиме, об/мин:

Порядок выполнения работы

1.Выполнить расчеты в соответствии с методикой.

2.Начертить эскиз опорно-осевой подвески ТЭД в соответствии со своими размерами.

3.Составить отчет.

Содержание отчета: название работы; цель работы; содержание варианта задания; анализ результатов; выводы.

Контрольные вопросы

1.Что такое централь?

2.Какое бывает подвешивание ТЭД ?

3.Что такое КПД тягового редуктора ?

4.Как проверяют правильность принятого диаметра ?

10