Проектирование механической части пассажирского электровоза ЧС-2
Министерство образования Республики
Беларусь
Белорусский государственный
университет транспорта
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
ПАССАЖИРСКОГО ЭЛЕКТРОВОЗА ЧС-2
Разработал
студент группы МЭ-41
Дробов А. А.
Принял
преподаватель
С. И. Медведев
Введение
Шестиосный электровоз ЧС-2 предназначен для
обслуживания пассажирских поездов на линиях с шириной колеи 1524 мм, электрифицированных
на постоянном токе с номинальным напряжением 3 000 в. Все электрическое
оборудование электровоза рассчитано на работу при кратковременном повышении
напряжения на токоприемнике до 4 000 в и снижении его до 2 200 в.
Механическая часть электровоза состоит из кузова и
двух трехосных тележек. Усилие тяги от локомотива к составу передается через
автосцепку, установленную на раме кузова.
На рамах каждой из тележек жестко установлено три
тяговых двигателя часовой мощностью по 700 кВт. Передача вращающего
момента от якорей тяговых двигателей к колесным парам осуществлена с помощью
односторонних зубчатых передач и карданных приводов системы Шкода, помещенных
внутри якорей двигателей. Этот привод применен на электровозах ЧС2 №003-004
(заводской тип 34Е0), №005-104 (заводской тип 34E1) и на
всех последующих.
Все основное электрическое оборудование, за
исключением тяговых двигателей, расположено в кузове. По концам кузова
размещены соединенные коридором кабины машиниста. В них сосредоточены все
приборы и устройства для управления электровозом. К кабинам примыкают помещения
с пусковыми сопротивлениями. Далее идут высоковольтные камеры, где установлены
все вспомогательные машины и аппаратура высоковольтных и низковольтных цепей.
На крыше кузова на специальных подставках установлены два токоприемника.
1.
Определение основных параметров локомотива
К основным параметрам локомотива, характеризующим его как тяговую единицу
подвижного состава, относятся мощность, сила тяги на ободе колеса, служебная
масса, сцепной вес, число колесных пар, нагрузка от колесной пары на рельсы,
расчетная скорость, линейные базовые и габаритные размеры.
Основные технические данные электровоза ЧС2 следующие:
Номинальное напряжение, кВ 3
Частота питающего тока, Гц 50
Формула ходовой части 30
- 30
Ширина колеи, мм 1520
Конструкционная скорость, км/ч 120
Диаметр колес по кругу катания при новых бандажах, мм 1250
Длина тележки, мм 4600
Длина электровоза по осям автосцепок, мм 18920
Ширина кузова по раме, мм 3030
Высота от уровня головки рельса до верха крыши, мм 3975
Часовой режим
Мощность на валах ТЭД, кВт 4200
Сила тяги, Т 16,5
Скорость, км/ч 91,5
Продолжительный режим
Мощность на валах ТЭД, кВт 3708
Сила тяги, Т 13,7
Скорость, км/ч 96,9
К.п.д. не менее 0,9
При проектировании с целью максимального анализа определяют следующие
показатели: удельная масса (равная отношению массы локомотива к его касательной
мощности), удельная мощность (равная отношению касательной мощности к массе
поезда), коэффициент тяги (равен отношению действительной тяги к сцепному весу
локомотива).
Расчетная касательная мощность локомотива на ободах колес электровоза ЧС2
при условии установившегося движения, кВт
,
где
- касательная сила тяги на расчетном режиме, равная
сопротивлению движения поезда с заданной массой, 
;
-
расчетная скорость движения, 
.
где
- полное удельное сопротивление, принимаем () = 51Н/m ;
-
основное сопротивление; принимаем 
;
-
удельное сопротивление от подъема, принимаем = 1 Н/m
;- наибольшая масса локомотива, принимаем m = 1000 Т.
Эффективная
мощность 
определяется как суммарная мощность на валах тяговых
двигателей, кВт
,
где
- коэффициент передачи; 
; принимаем 
;
-
коэффициент свободной мощности, учитывающий затраты на привод вспомогательных
машин; 
; принимаем 
.
Сцепной
вес 
является суммарной нагрузкой на движущие колесные
пары, который характеризует способность локомотива развивать необходимую силу
тяги без проскальзывания колес по рельсам при условии его движения по
расчетному подъему с установившейся скоростью без буксования
,
где
- коэффициент сцепления колеса с рельсом при
расчетной скорости ; принимаем 
;
-
коэффициент использования сцепного веса; для локомотивов 
;
(
) = 80 Н/Т ;
= 133 Н/Т.
Для
получения большего рекомендуется использовать поводковые буксы, низкое
расположение шкворневого узла, мономоторный (индивидуальный) привод,
догружатели.
Служебную
массу определяют количеством материалов, вложенных в конструкцию машины. У
тележки локомотива, у которого все колесные пары движущие, служебная масса в
тоннах 
.
В
начальной стадии проектирования служебную массу находят по формуле
,
-
удельный показатель служебной массы, 
;
При
выборе числа колесных пар проводят проверку на допускаемую статическую нагрузку
от колесной пары на рельс
,
где
- число колесных пар;
-
допускаемая нагрузка от колесной пары на рельсы; для пассажирских локомотивов 
(для рельсов R50, R65 c деревянными шпалами или
щебнем).
.
Диаметры
движущих колес, мм
,
где
- допускаемая нагрузка на 1 мм диаметра колеса по
кругу катания; 
; принимаем 
.
При
выборе диаметра колеса следует руководствоваться стандартными размерами
бандажей для подвижного состава широкой колеи и ГОСТ на колесные пары для
локомотивов. На колеса с нагрузкой 
устанавливают
бандажи толщиной 90 мм.
Длину
локомотива по осям автосцепки 
устанавливают
в процессе компоновки оборудования. На начальной стадии проектирования для
локомотивов при 
,
Максимальная
длина локомотива ограничена техническими требованиями на ремонтные стойла депо
,
где
- допустимая погонная нагрузка, 
; 
для
эксплуатируемых локомотивов.
,
где
при 
;
принимаем 
.
Для
3-хосных тележек база тележки 
. Базу
тележки принимаем равной 
.
2.