Расчет основных параметров зубчатой

ВВЕДЕНИЕ

Тяговые электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую работу, затрачиваемую на движение поезда. Они работают в очень трудных условиях: их нагрузка в эксплуатации может кратковременно превышать номинальную на 50-80%, а температура обмоток может изменяться на 180-200 °С. Значительны динамические силы, действующие на двигатель и возникающие при прохождении колесными парами неровностей пути.

Одно из важнейших требований, предъявляемых в эксплуатации к тяговым двигателям, - их весьма продолжительная безотказная работа в этих сложных условиях при наименьших затратах средств на обслуживание машин.

ВЫБОР ДИАМЕТРА ЯКОРЯ

1.1 Выбор диаметра якоря по заданной мощности

Часовой ток нагрузки:

А.

где P_н- номинальная мощность, Вт;

U_дн - напряжение на зажимах двигателя, В;

η- коэффициент полезного действия.

Для предварительного определения возможных границ диаметра якоря используют формулу:

где – коэффициент изоляции для класса изоляции F;

- коэффициент регулирования мощности;

- максимальная скорость движения электровоза, км/ч;

- скорость движения электровоза при номинальном режиме, км/ч.

- максимальная окружная скорость.

мм;

мм.

1.2 Выбор диаметра якоря исходя из минимального коллекторного
деления

Электровозные двигатели с номинальным током не более 300 А выполняются с волновой обмоткой. Среднее межламельное напряжение для двигателя электровоза постоянного тока согласно [1, с. 62] В.

Для предварительного анализа вариантов принимаем четырёхполюсное исполнение машины, так как для электровозного двигателя с опорно-осевой подвеской при питании непосредственно от сети напряжение U_д=1500 В.

При выборе диаметра якоря учитывают также, что его наименьшая величина ограничена минимальным диаметром коллектора

,

где мм - минимально возможное коллекторное деление;

- число пластин коллектора;

- отношение диаметров коллектора и якоря.

Для определения числа пластин коллектора К необходимо установить число полюсов в машине, выбрать тип обмотки якоря, решить вопрос о при­менении компенсационной обмотки, определить число проводников обмотки и число пазов в якоре.

Определим число пластин коллектора:

где - число полюсов двигателя;

В - среднее межламельное напряжение.

Определим диаметр якоря исходя из минимального коллекторного деления:

2.3 Выбор диаметра якоря по допустимой токовой нагрузке

Целесообразно определить величины диаметра якоря, при которых линейная нагрузка якоря будет соответствовать рекомендованным для машины данной мощности значениям, по формуле:

где - линейная нагрузка, определяет удельную тепловую нагрузку цилиндрической поверхности якоря. Рекомендуемые значения лежат в диапазоне 400- 510 А/мм [1, рис.1.1] при мощности 415 кВт. Допускается принимать меньшие значения линейной токовой нагрузки. Определим величины диаметра якоря, при которых линейная нагрузка якоря будет соответствовать рекомендованным для машины данной мощности значениям.

Выберем число пазов по [1, рис.2.11]. При и .

Определим число коллекторных пластин на паз:

Принимаем

Число проводников в пазу:

Найдем число проводников:

Найдем максимальный и минимальный диаметры якоря двигателя с учетом разброса параметров:

мм;

мм.

Все значения диаметров якорей покажем на диаграмме рисунке 1.1.

Согласно данной диаграмме принимаем диметр якоря наиболее близкий к стандартному, D_a=560 мм.

Определим число пазов якоря.

 

Рисунок 1.1. Диаграмма диаметров якоря.

После выбора диаметра якоря находят диаметр коллек­тора:

где - отношение диаметров коллектора и якоря;

- выбранный диаметр якоря.

Получим:

Устанавливаем частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя:

где - максимальная скорость на окружности якоря;

- коэффициент регулирования мощности.

Уточняем линейную токовую нагрузку якоря:

где - часовой ток нагрузки.

Уточняют величину коллек­торного деле­ния t _кпо формуле:

где - число пластин коллектора.

2.4 Выбор активной длины якорной обмотки

Определяем магнитный поток главных полюсов:

где - число пар параллельных ветвей;

- частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя.

Найдем активную длину якорной обмотки:

где - коэффициент полюсного перекрытия ;

- полюсное деление по якорю

Тл - индукция в воздушном зазоре

.

 

ПЕРЕДАЧИ

Вращающийся момент определяется:

где - частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя.

кгс∙м.

Предварительно рассчитываем централь:

где – коэффициент централи [1, с. 69].

Передаточное отношение:

где - частота вращения оси колесной пары.

Определяем частоту вращения оси колесной пары:

где - заданный диаметр бандажей ведущих колесных пар;

V _н=40 км/ч- заданная номинальная скорость электровоза.

об/мин.

Найдем передаточное отношение:

Для определения числа зубьев большого зубчатого колеса и зубчатой шестерни z составляют и решают систему двух уравнений

Выразим из этой системы уравнений число зубьев зубчатой шестерни:

где т = 10 - модуль зубчатой передачи для электровозных двигателей;

- угол наклона зубьев при косозубой передаче.

Полученное расчетом число зубьев шестерни z не должно быть меньше 12÷14 для косозубых передач.

Найдем число зубьев шестерни:

Число зубьев большого зубчатого колеса найдем по формуле:

где - передаточное отношение.

Диаметр делительной окружности большого зубчатого колеса:

где т - модуль зубчатой передачи для электровозных двигателей.

мм.

Максимальное значение определяют из величины диаметра круга катания бандажей колесной пары и зазора между нижними точками кожуха редуктора и головки рельса:

Условие выполняется:

Уточняем передаточное отношение:

Уточняем частоту вращения якоря:

об/мин.

Уточняем максимальную окружную скорость якоря:

м/с.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Тяговые электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую работу, затрачиваемую на движение поезда. Они работают в очень трудных условиях: их нагрузка в эксплуатации может кратковременно превышать номинальную на 50-80%, а температура обмоток может изменяться на 180-200 °С. Значительны динамические силы, действующие на двигатель и возникающие при прохождении колесными парами неровностей пути.

Одно из важнейших требований, предъявляемых в эксплуатации к тяговым двигателям, - их весьма продолжительная безотказная работа в этих сложных условиях при наименьших затратах средств на обслуживание машин.

ВЫБОР ДИАМЕТРА ЯКОРЯ

1.1 Выбор диаметра якоря по заданной мощности

Часовой ток нагрузки:

А.

где P_н- номинальная мощность, Вт;

U_дн - напряжение на зажимах двигателя, В;

η- коэффициент полезного действия.

Для предварительного определения возможных границ диаметра якоря используют формулу:

где – коэффициент изоляции для класса изоляции F;

- коэффициент регулирования мощности;

- максимальная скорость движения электровоза, км/ч;

- скорость движения электровоза при номинальном режиме, км/ч.

- максимальная окружная скорость.

мм;

мм.

1.2 Выбор диаметра якоря исходя из минимального коллекторного
деления

Электровозные двигатели с номинальным током не более 300 А выполняются с волновой обмоткой. Среднее межламельное напряжение для двигателя электровоза постоянного тока согласно [1, с. 62] В.

Для предварительного анализа вариантов принимаем четырёхполюсное исполнение машины, так как для электровозного двигателя с опорно-осевой подвеской при питании непосредственно от сети напряжение U_д=1500 В.

При выборе диаметра якоря учитывают также, что его наименьшая величина ограничена минимальным диаметром коллектора

,

где мм - минимально возможное коллекторное деление;

- число пластин коллектора;

- отношение диаметров коллектора и якоря.

Для определения числа пластин коллектора К необходимо установить число полюсов в машине, выбрать тип обмотки якоря, решить вопрос о при­менении компенсационной обмотки, определить число проводников обмотки и число пазов в якоре.

Определим число пластин коллектора:

где - число полюсов двигателя;

В - среднее межламельное напряжение.

Определим диаметр якоря исходя из минимального коллекторного деления:

2.3 Выбор диаметра якоря по допустимой токовой нагрузке

Целесообразно определить величины диаметра якоря, при которых линейная нагрузка якоря будет соответствовать рекомендованным для машины данной мощности значениям, по формуле:

где - линейная нагрузка, определяет удельную тепловую нагрузку цилиндрической поверхности якоря. Рекомендуемые значения лежат в диапазоне 400- 510 А/мм [1, рис.1.1] при мощности 415 кВт. Допускается принимать меньшие значения линейной токовой нагрузки. Определим величины диаметра якоря, при которых линейная нагрузка якоря будет соответствовать рекомендованным для машины данной мощности значениям.

Выберем число пазов по [1, рис.2.11]. При и .

Определим число коллекторных пластин на паз:

Принимаем

Число проводников в пазу:

Найдем число проводников:

Найдем максимальный и минимальный диаметры якоря двигателя с учетом разброса параметров:

мм;

мм.

Все значения диаметров якорей покажем на диаграмме рисунке 1.1.

Согласно данной диаграмме принимаем диметр якоря наиболее близкий к стандартному, D_a=560 мм.

Определим число пазов якоря.

 

Рисунок 1.1. Диаграмма диаметров якоря.

После выбора диаметра якоря находят диаметр коллек­тора:

где - отношение диаметров коллектора и якоря;

- выбранный диаметр якоря.

Получим:

Устанавливаем частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя:

где - максимальная скорость на окружности якоря;

- коэффициент регулирования мощности.

Уточняем линейную токовую нагрузку якоря:

где - часовой ток нагрузки.

Уточняют величину коллек­торного деле­ния t _кпо формуле:

где - число пластин коллектора.

2.4 Выбор активной длины якорной обмотки

Определяем магнитный поток главных полюсов:

где - число пар параллельных ветвей;

- частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя.

Найдем активную длину якорной обмотки:

где - коэффициент полюсного перекрытия ;

- полюсное деление по якорю

Тл - индукция в воздушном зазоре

.

 

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЧАТОЙ

ПЕРЕДАЧИ

Вращающийся момент определяется:

где - частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя.

кгс∙м.

Предварительно рассчитываем централь:

где – коэффициент централи [1, с. 69].

Передаточное отношение:

где - частота вращения оси колесной пары.

Определяем частоту вращения оси колесной пары:

где - заданный диаметр бандажей ведущих колесных пар;

V _н=40 км/ч- заданная номинальная скорость электровоза.

об/мин.

Найдем передаточное отношение:

Для определения числа зубьев большого зубчатого колеса и зубчатой шестерни z составляют и решают систему двух уравнений

Выразим из этой системы уравнений число зубьев зубчатой шестерни:

где т = 10 - модуль зубчатой передачи для электровозных двигателей;

- угол наклона зубьев при косозубой передаче.

Полученное расчетом число зубьев шестерни z не должно быть меньше 12÷14 для косозубых передач.

Найдем число зубьев шестерни:

Число зубьев большого зубчатого колеса найдем по формуле:

где - передаточное отношение.

Диаметр делительной окружности большого зубчатого колеса:

где т - модуль зубчатой передачи для электровозных двигателей.

мм.

Максимальное значение определяют из величины диаметра круга катания бандажей колесной пары и зазора между нижними точками кожуха редуктора и головки рельса:

Условие выполняется:

Уточняем передаточное отношение:

Уточняем частоту вращения якоря:

об/мин.

Уточняем максимальную окружную скорость якоря:

м/с.