Определение основных технических данных электровоза
Введение
Курсовая работа предусматривает разработку экипажной части электроподвижного состава, и расчет основных технических характеристик узлов механической части на основании электровоза-прототипа по индивидуальному заданию.
В курсовой работе необходимо определить основные технические данные электровоза, осуществить проектирование и расчет элементов экипажной части электровоза: системы рессорного подвешивания, тележки электровоза и т. д.
При выполнении курсовой работы используются параметры указанного в задании серийного электровозного тягового двигателя. Определяются основные технические данные электровоза, разрабатывается эскизный проект механической части электровоза, составляется упрощенная весовая ведомость, выполняется проектирование и расчет на прочность системы буксового рессорного подвешивания, определяются нагрузки рамы тележки. В курсовой работе используются технические характеристики электровоза и элементов его механической части.
Определение основных технических данных электровоза
В курсовой работе необходимо определить основные технические данные электровоза ЭП1:
- сцепную массу электровоза;
- передаточное число тяговой зубчатой передачи;
- мощность, скорость и силу тяги электровоза в часовом и номинальном режимах;
- предварительные значения длины электровоза по осям автосцепок и жёсткой базы электровоза;
- выполнить проверки рассчитанных параметров.
Осуществить проектирование:
- колесно-редукторного блока;
- двухосной тележки электровоза с опорно-рамным подвешиванием тяговых двигателей;
- рамы тележки;
- кузова.
В качестве исходных данных для выполнения курсовой работы используются следующие параметры:
- род службы (пассажирский);
- осевая формула 20 – 20 – 20;
- тип тягового электродвигателя – НБ 520В;
- подвешивание тягового двигателя – опорно-рамное.
Технические данные электровоза ЭП1 приведены в таблице 1.1
Таблица 1.1 Технические данные электровоза
| Параметры тягового двигателя | Численные значения |
| Мощность тягового двигателя, кВт: |
Продолжение таблицы 1.1
| Параметры тягового двигателя | Численные значения |
| - в часовом режиме Рчас - в номинальном режиме Рном | |
| Частота вращения якоря, об/мин: - в часовом режиме nчас - в номинальном режиме nном - максимальная nmax | |
| Масса (вес) двигателя Мтэд, т | 3,5 |
| Централь двигателя Ц, мм | |
Поперечная длина остова  , мм
| |
Расстояние между точками подвешивания  ,мм
| |
| Тип передачи | одностороння шевронная |
1.1 Расчёт основных технических характеристик электровоза
Сцепная масса электровоза Мсц есть масса вложенных в констукцию материалов с 2/3 запаса песка и рассчитывается по формуле
(1.1)
где nкп – число колесных пар, определяемое по формуле ходовых частей, указанной в задании на курсовой проект.
.
Передаточное число зубчатой тяговой передачи должно обеспечивать движение электровоза с заданной конструкционной скоростью. Предварительное значение передаточного числа тяговой зубчатой передачи 
рассчитывается по формуле
(1.2)
где Dк – диаметр колеса по кругу катания, 1250 мм.
.
На следующем этапе рассчитываем вращающий момент на валу тягового двигателя в номинальном режиме (за номинальный режим принимается продолжительный режим работы), кН∙м
(1.3)
Модуль зубчатого зацепления зависит от типа передачи (прямозубая, косозубая, односторонняя, двухсторонняя) и величины вращающего момента на валу тягового двигателя.
По рассчитанному значению Мном устанавливаются граничные значения модуля зубчатого зацепления:
(1.4)
(1.5)
Расчётное значение модуля зубчатого зацепления m назначается в соответ
ствие с условием
mmin ≤ m ≤ mmax (1.6)
Затем принимается равным стандартному значению по СТ СЭВ 310-76 (таблица 1.2), которое используется в дальнейших расчётах.
Таблица 1.2 – Модули зубчатого зацепления по СТ СЭВ 310-76
| Модуль m, мм | 1 ряд | ||||||
| 2 ряд |
9,8 ≤ m ≤ 11,1
Принимаем модуль зубчатого зацепления m = 10.
Диаметры делительных окружностей зубчатой шестерни и зубчатого колеса тяговой передачи рассчитываются по формулам:
(1.7)
(1.8)
Значение диаметра Dа1 необходимо проверить на выполнение требований габарита подвижного состава
(1,9)
где b – клиренс зубчатой передачи, т. е расстояние от уровня головки рельса до низа кожуха зубчатой передачи, b = 120 мм;
Δ – расстояние от низа кожуха зубчатой передачи до делительной окружности зубчатого колеса, принимается равной от 20 до 25 мм.
.
Условие выполняется.
На следующем этапе рассчитываются числа зубьев зубчатого колеса и шестерни по формулам:
(1.10)
(1.11)
Уточненное значение передаточного числа тяговой передачи определяется как
(1.12)
Уточненное значение передаточного числа должно обеспечивать выполнение условия
; (1.13)
Условие выполняется. 140≤140, следовательно, тяговый привод обеспечивает движение электровоза с заданной конструкционной скоростью.
Эффективные мощности электровоза в часовом и номинальном режимах рассчитываются по формулам
(1.14)
(1.15)
где nд – число тяговых двигателелй электровоза.
Скорости движения электровоза в часовом и номинальном режимах определяются по формулам
(1.16)
(1.17)
Для определения силы тяги электровоза в часовом режиме необходимо рассчитать подводимую к тяговой передаче мощность в этом режиме
(1.18)
.
Кпд зубчптой передачи определяется в функции подводимой мощности. Используя рассчитанные в формуле (1.18) значения, определяем кпд зубчатой передачи в часовом и номинальном режимах. Так как подводимая мощность для номинального режима всегда равна 100%, то значение кпд тяговой передачи 
можно определить по таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Коэффициент полезного действия зубчатой передачи в зависимости от подводимой мощности
| Р,% | 22,5 | |||||||||
 зп
| 0,915 | 0,958 | 0,974 | 0,978 | 0,978 | 0,974 | 0,970 | 0,968 | 0,966 | 0,965 |
Кпд тяговой передачи для часового режима рассчитывается по формуле
(1.19)
После этого необходимо определить вращающий момент на валу тягового двигателя в часовом режиме, кН∙м
(1.20)
а затем – силу тяги электровоза в часовом и номинальном режимах, кН
(1.21)
.
Сила тяги создается на ободах колес колесных пар (касательная сила тяги) является следствием передачи вращающего момента двигателей через тяговую передачу к лсям движущих колесных пар и по движению электровоза.
– для электровозов переменного тока с плавным регулированием
(1.22)
Сцепная масса пассажирского электровоза должна обеспечивать заданное пусковое ускорение и удовлетворять следующему условию
(1.23)
где Мn - коэффициент использования сцепного веса, который рекомендуется принимать в пределах от 0,85 до 0,92;
- удельное сопротивление при трогании с места, Н/т;
i0 - дополнительное сопротивление от уклона, Н/т;
y - удельное сопротивление от ускоряющего усилия, Н/т.
Рекомендуется принимать величину полного удельного сопротивления движению в момент трогания 
, равную 80 Н/т.
Величина 
определяется по формуле
(1.24)
где аn - пусковое ускорение поезда, рекомендуется в пределах от 1200 до 1800 км/ч2;
- удельное пусковое ускорение, принимается 12,2 км·т/ ч2Н.
;
.