Определение параметров зубчатой передачи

Поскольку часовая скорость движения электровоза VЧ и диаметр бандажей колесных пар Dб заданы, то тем самым задана скорость вращения колесной пары Ч n при часовом режиме

= = 194,3 об/мин (2.1)

Скорость вращения якоря

= (2.2)

Передаточное отношение

(2.3)

Вращающий момент

465,4 кГм (2.4)

После расчета вращающего момента ТЭМ необходимо принять число пар полюсов 2р. При выполнении курсового проекта можно принять 2р=6 для тяговых двигателей электровозов переменного тока; для тяговых двигателей электровозов постоянного тока 2р=4 при вращающем моменте в номинальном режиме менее 700 800 кГ·м и 2р=6 при моменте более 700 800 кГ·м.

Выбор модуля зацепления

Модуль m выбирается по кривой (рис.3.1) в зависимости от значения вращающего момента , передаваемого одним концом вала ( =1 при односторонней и =2 при двусторонней передаче), двусторонняя передача обычно выбирается при М_ч>400 кГ·м, принимаем m=10.

Рис. 2.1. Выбор модуля зацепления

Расчет централи

При выборе централи, передаточного числа и числа зубьев шестерен необходимо учитывать ряд требований.

Первое требование: величина централи, т.е. расстояние между центрами зубчатых колес, должно быть согласовано с поперечными размерами тяговой машины.

Практикой установлено /2, стр. 126/ для электровозных двигателей при опорно-осевой подвеске отношение

 

(2.5)

Число зубьев малой шестерни

(2.6)

где - угол между направлением зуба и образующей делительной поверхности зубчатого колеса (так называемый угол наклона зуба), принимаемый в пределах .

Число зубьев большой шестерни

(2.7)

Второе требование: должна быть обеспечена прочность зуба и тела малой шестерни.

Толщина тела шестерни зависит от разности диаметров делительной окружности шестерни и вала якоря. Поскольку диаметр вала якоря зависит от момента, то минимальный по условиям прочности тела шестерни диаметр делительной окружности можно выразить графиком (рис.3.2). dм min=140-200 мм.

 

Рис. 2.2. Выбор диаметра делительной окружности

 

Условия прочности будут соблюдаться, если

. (2.8)

Третье требование: большое зубчатое колесо должно вписываться в габарит подвижного состава.

При слишком большом числе зубьев и принятом модуле зацепления не будет обеспечиваться необходимый по условиям безопасности движения зазор между кожухом большого зубчатого колеса и головкой рельса.

Максимально возможное число зубьев большого зубчатого колеса при косозубой передаче определяется по формуле

(2.9)

где - наибольший, по условиям вписывания в габарит подвижного состава, диаметр делительной окружности большого зубчатого колеса.

(2.10)

где - расстояние от нижней точки кожуха зубчатой передачи до головки рельса для магистральных железных дорог при новом бандаже: h=120 мм при опорно-осевом подвешивании и для первой группы передач при равном подвешивании; h=150 170 мм для второй группы передач при равном подвешивании (/2/, стр. 59);

- толщина кожуха, обычно ;

- высота головки зуба, обычно равная модулю m=10;

- зазор между кожухом и головками зубьев, =20 25 мм /2, стр. 63/.

В случае, если какое-либо из перечисленных требований не соблюдается, то необходимо изменить передаточное отношение за счет изменения часовой скорости вращения якоря при сохранении неизменной (заданной) часовой скорости движения электровоза.

По полученным округленным значениям и Z_м корректируется значение и заново подсчитываются n_яч; v_яч и Ц, которые и используются в последующих расчетах.

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Расчет обмотки якоря

Тип обмотки якоря выбирают в зависимости от часового тока двигателя J_Ч, который равен

(3.1)

где - КПД на валу; определяем его по кривой (рис. 4.1).

 

Рис. 3.1. Определение КПД на валу тягового двигателя

 

Если ток двигателя , то подразделять его на число параллельных ветвей большее, чем 2а=2, не имеет смысла, и поэтому применяют простую волновую обмотку. При больших токах, которые протекают по обмоткам якорей ТЭД магистральных электровозов, из технологических соображений и для уменьшения реактивной ЭДС якоря переходят к простым петлевым обмоткам, для которых число параллельных ветвей 2а=2р. В нашем случае используем простую петлевую обмотку.

Обмотки тяговых машин обычно выполняются в виде отдельных одновитковых катушек (секций).

Число секций S определяется по числу коллекторных пластин К, которое рассчитывается по допустимому среднему межламельному напряжению .

 

(3.2)

Для того чтобы машина имела хорошие регулировочные свойства (допускала глубокое ослабление поля) без возникновения искрения потенциального характера , при наличии компенсационной обмотки, должно находиться в пределах .

Число коллекторных пластин К проверяется по величине коллекторного деления , которое по условиям прочности шлицованных петушков коллектора не должно быть менее = 4 мм.

Диаметр коллектора

(3.3)

Величина коллекторного деления

(3.4)

Число коллекторных пластин К проверяется по величине коллекторного деления, которое по условиям прочности шлицованных петушков коллектора не должно быть менее 4 мм.

При этом необходимо учитывать, что поскольку от числа р зависит число коллекторных пластин, то р должно быть выбрано так, чтобы можно было изготовить коллектор, т.е. .

Число активных проводников обмотки якоря (при одновитковых секциях, которые имеют все отечественные тяговые двигатели) равно удвоенному числу секций

(3.5)

Линейная нагрузка часового режима

(3.6)

где ток в проводниках обмотки якоря

(3.7)

(3.8)

От величины линейной нагрузки зависит нагрев обмотки якоря, значение реактивной ЭДС, т.е. напряженность коммутации, и величина намагничивающей силы поперечной реакции якоря, влияющей на потенциальные условия на коллекторе. Поэтому для обеспечения достаточной надежности работы машины необходимо произвести проверку величины по рис 4.2.

 

Рис. 3.2. Определние величины линейной нагрузки А

 

Большие значения А в границах, указанных на рис. 4.2, соответствуют более теплостойким изоляциям и машинам с большим диаметром якоря.

Выбор числа пазов для машин с числом полюсов 2р = 4 ориентировочно производим по кривым , рис. 4.3 /1/. При числе полюсов 2р=6 число пазов должно быть увеличено на 20 30%.

 

Рис. 3.3. Выбор числа пазов якоря

 

При выборе числа пазов следует учитывать, что для укорочения лобовых частей и устранения пульсационных ЭДС /1, стр. 140/, необходимо иметь обмотку с укороченным шагом. Выберем Z=46 кратное 2.Для получения укорочения шага обмотки числа пазов Z Z/р=46/2=23- четное число.

При волновой обмотке Z - нечетное число.

Число проводников в пазу определяется из выражения

(3.9)

Для дальнейшего расчета уточним следующие значения:

(3.10)

(3.11)

Для ориентировочной проверки правильности выбора перечисленных величин определяется объем тока в пазу, который не должен превышать 1200 1500 А.

Шаг обмотки по реальным пазам должен быть целым числом

(3.14)

В одном реальном пазу содержится u_k элементарных пазов, так как секции одновитковые, то

(3.15)

(3.16)

(3.17)