Характеристики тягового привода
Основной кинематической характеристикой колесно-моторного блока (тяговый электродвигатель в сборе с колесной парой) является передаточное число осевого редуктора. Величина его определяется конструкционной скоростью локомотива (родом службы) и способом подвешивания колесно-моторных блоков к раме тележки.
Предварительное значение передаточного числа
, (22)
где МТЭД - крутящий момент на валу электродвигателя в длительном режиме, кН·м.
Крутящий момент на валу электродвигателя в длительном режиме, кН,
, (23)
где nТЭД - частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, мин-1.
Частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, мин-1
, (24)
где nmax=(2200…2300 мин-1) - максимально допустимая частота вращения вала по условиям прочности, мин-1.
Окончательное (расчетное) значение передаточного числа осевого редуктора
, (25)
где Zзр - число зубьев зубчатого колеса;
Zшр - число зубьев шестерни.
Предварительные значения числа зубьев зубчатого колеса и шестерни определяются с учетом длины централи А и способа подвешивания колесно-моторного блока (для этого решается система двух уравнений).
, (26)
где m = 10 мм - модуль зубчатого зацепления, мм;
А - длина централи, мм.
Длина централи - это расстояние между осями вращения колесной пары и вала электродвигателя. При расчетах необходимо принять А=518…522 мм при опорно-рамном подвешивании и А= 466…470 мм при опорно-осевом подвешивании колесно-моторных блоков.
Полученные значения количества зубьев необходимо округлить до целого числа и принять их за расчетные Zзр и Zшр. При этом по условиям прочности шестерни количество зубьев шестерни не должно быть менее 17 шт (Zшр ≥ 17).
Диаметры делительной окружности шестерни и зубчатого колеса,
мм ,
, (27)
. (28)
Расчетная частота вращения вала электродвигателя при конструкционной скорости, мин-1
. (29)
Расчетная частота вращения вала электродвигателя в длительном режиме, мин-1
. (30)
Расчетная частота вращения колесной пары при конструкционной скорости, мин-1
. (31)
Расчетная частота вращения колесной пары в длительном режиме, мин-1
. (32)
2.5. Определение коэффициента использования сцепной массы
В условиях эксплуатации нагрузка на колесные пары изменяется (одни колёсные пары разгружаются, а другие – догружаются).
Изменение нагрузки вызвано, с одной стороны, работой тягового электродвигателя, а с другой стороны, реализацией силы тяги на автосцепке. В первом случае направление действия силы на колёсную пару зависит от взаимного расположения тягового электродвигателя и колесной пары в колёсно-моторном блоке и способа подвешивания к раме тележки. При этом при движении колесно-моторного блока колёсной парой вперед колёсная пара разгружается, а при движении тяговым электродвигателем вперёд – догружается. Передача силы тяги на автосцепку и к составу приводит к разгружению колёсных пар передней тележки и к догружению колёсных пар задней тележки. Это объясняется тем, что касательная сила тяги передаётся через буксовый узел, а реализуется на автосцепке, находящихся на разной высоте (из-за разности высот возникает опрокидывающий момент).
Результирующая нагрузка на колёсную пару, кН,
(33)
где 
– изменение нагрузки от работы тягового электродвигателя, кН;
– изменение нагрузки от действия силы тяги, кН.
Величина ΔП1 при опорно-осевом подвешивании тягового электродвигателя, кН,
(34)
где 
– расстояние между осью вращения колёсной пары и подвеской тягового электродвигателя к раме тележки, м.
Расстояние между осью колесной пары и подвеской, м,
(35)
Величина ΔП1 при опорно-рамном подвешивании тягового электродвигателя, кН,
(36)
Изменение нагрузки от действия силы тяги, кН,
(37)
где 
- высота автосцепки над уровнем головки рельса, м.
Результаты расчётов рекомендуется свести в таблицу 11.
Таблица 11
Результаты расчёта изменения нагрузки
| Номер колёсной пары | ||||||
| Пст | ||||||
| ±∆П1 | ||||||
| ±∆П2 | ||||||
| През |
Коэффициент использования сцепной массы
(38)
где 
– наименьшее из значений, выбираемое из таблицы 11, кН.
Для повышения коэффициента использования сцепной массы и более полной реализации силы тяги применяют догружатели тележек, наклонные тяги и низкоопущенные шкворни.