Проектирование тягового двигателя электровоза

1 Расчет размеров ТЭД и параметров передачи

Определение основных размеров

Размеры машины, ее масса, эксплуатационные и экономические показатели зависят в основном от главных размеров машины, а именно, от диаметра и длины сердечника якоря. Указанные размеры можно определить с помощью выражения «приведенного объема»:

Da la = 10Vmax Pнπ aτ Bδ Vamax Vн , (1)

где ατ – коэффициент полюсного перекрытия, учитывающий потери полюсной дуги в связи с размещением добавочных полюсов; принимаем [3] aτ = 0,66;

Bδ – индукция в воздушном зазоре, Тл; принимаем [3] Bδ = 0,99 Тл;

A – линейная нагрузка, А/см; принимаем [3] A = 500 А/см;

Pн – мощность ТЭД в продолжительном режиме, кВт; Pн = 705 кВт;

Vн – скорость движения электровоза в продолжительном режиме, км/ч;

Vн = 51 км/ч;

Vmax – конструкционная скорость, км/ч; Vmax = 116 км/ч;

Vamax – максимальная окружная скорость якоря, м/с; принимаем [4]

Vamax = 70 м/с.

Da•la = 10 • 116 • 7053,14 • 0,66 • 500 • 0,99 • 70 • 51 = 0,223 м2.

ГОСТом установлен нормативный ряд диаметров якоря, исходя из минимальных отходов при штамповке листов сердечника якоря.

Исходя из данного ряда, принимаем, м

Da = 0,66 м.

Задавшись диаметром якоря, определяем длину якоря la, м

la = Da laDa ; (2)

la = 0,2230,66 = 0,338 м.

Частоту вращения якоря найдем по формуле nн, об/мин

nн = 60Vamax VнπDa Vmax ; (3)

nн = 60 • 70 • 513,14 • 0,66 • 116 = 891 об/мин.

Вращающий момент двигателя в номинальном режиме Mн, Н∙м

Mн = 9550 Pнnн ; (4)

Mн = 9550 • 705891 = 7556,40 Н∙м.

Расчет параметров тягового редуктора

Передаточное число зубчатой передачи μж определяется из условия получения конструкционной скорости локомотива при максимально возможной окружной скорости якоря двигателя

μж = 3,6 Vamax D0Vmax Da , (5)

где D0 – диаметр ведущих колес, м; D0 = 1,2 м.

μж = 3,6 • 70 • 1,2116 • 0,66 = 3,95 .

Теперь необходимо проверить возможность реализации передаточного числа. Для этого определяем максимальное передаточное число μmax

μmax = Dzmaxdzmin = ZmaxZmin , (6)

где Dzmax – максимальный диаметр зубчатого колеса, м;

dzmin – максимальный диаметр шестерни, м.

Dzmax = D0 – 2(b + Δ) , (7)

где b – зазор между низшей точкой кожуха редуктора и головкой рельса, м;

[4] b = 0,15 м;

Δ – зазор между делительной окружностью зубчатого колеса и кожухом редуктора, м; [4] Δ = 0,025 м;

Dzmax = 1,2 – 2 • (0,15 + 0,025) = 0,850 м.

Максимальное число зубьев Zmax

Zmax = Dzmaxm , (8)

где m – модуль зубчатого зацепления, м; принимаем [4] m = 0,01 м.

Zmax = 0,850,01 = 85 .

Принимаем минимальное число зубьев Zmin = 22. Максимальное число зубьев Zmax, примем равным 85, тогда

μmax = 8522 = 3,86 .

Окончательно принимаем m = 0,01 м, Zmin = 22, Zmax = 85.

В рассчитываемом двигателе с опорно-рамным подвешиванием применяем двухстороннюю зубчатую передачу с косозубыми колесами.

Централь зубчатой передачи Ц, м

Ц = m2 (Zк + Zш) 1cosφ + 0,5m , (9)

где φ – угол спирали, φ =20 град; принимаем cos 20° = 0,94;

Ц = 0,012 • (85 + 22) • 10,94 + 0,5 • 0,01 = 0,574 м.

После этого проверяем увязку централи и диаметра якоря. При 2р = 6 и круглом остове

Da ≤ (1,03 ÷ 1,22)Ц ; (10)

0,66 ≤ (1,03 ÷ 1,22)Ц м;

0,66 ≤ 0,591 ÷ 0,700 м.

2 Электрический расчет якоря