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	0,276	0,27	0,266	0,263	0,261
Fксц, кН	444,03	390,21	371,37	363,3	357,91	353,88	351,19

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

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
Fк, кН	732,165	366,08	244,055	183,04	146,433	122,027

V,км/ч	70	80	90	100	110	115
Fк, кН	104,59	91,52	81,351	73,21	66,56	61,01

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

.

После преобразований получается квадратное уравнение для определения V_n:

,

км/ч

По формуле (1.6) определяется F_кп,кН (сила тяги при пороговой скорости).

кН.

Рис.1. Тяговая характеристика тепловоза.

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

,

Р – допустимая удельная нагрузка в расчёте на 1 м диаметра колеса. Для грузовых тепловозов принимается в пределах – 160 ÷ 200 кН/м. Примем равной 200 кН/м.

мм

Толщину бандажа принимаем равной 90 мм. Следовательно, диаметр колеса принимаем равным 1080 мм.

1.4. Определение передаточного числа зубчатой передачи.

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

,

, кН

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

,

кН·м.

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

,

.

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

,

.

Максимальная частота вращения колеса тепловоза определяется из выражения:

,

с^-1.

Принимаем передаточное число равным 3,46 т.к. . Принимаем опорно-рамное подвешивание ТЭД следовательно длина централи А_W будет равной 520 мм. Модуль зубчатой передачи m=11 мм. Число зубьев шестерни z₁=15.

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

.

Следовательно, число зубьев колеса будет находиться по формуле:

,

примем 80.

Окончательно передаточное число принимается таким, чтобы длина централи А (расстояние между осью вала якоря ТЭД и осью колёсной пары) осталось без изменения.

.

Диаметр делительной окружности зубчатого колеса тягового редуктора определяется из формулы:

d=mz₂,

мм.

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

= 0,5D_k – 0,5d – е 120 мм,

где: е = 12…17 – расстояние от торца зубьев ведомого зубчатого колеса до нижней поверхности кожуха. Примем равным 16.

мм.

В результате работы над разделом были получены следующие значения:

N_k=1995 кН – касательная мощность тепловоза;

η_n=0,84 – КПД тепловоза;

М_сц =134,556 т – сцепная масса тепловоза;

V_n=20,457 м/с – пороговая скорость тепловоза;

D_к=1375 мм – диаметр колеса;

i =5,33 – передаточное число;

z₂=80 – количество зубьев зубчатого колеса;

z₁ =15 – количество зубьев ведущей шестерни.

Т.к. мм, тяговый редуктор вписывается в габарит подвижного состава.