|
Fсц = PсцΨК ,
где Pсц - сцепной вес тепловоза (принять по тепловозу образцу);
ΨК - расчётный коэффициент сцепления.
Pсц – для 2-х тепловоза 2ТЭ10В равна 2760 кН.
Для проектируемого тепловоза расчёт коэффициента сцепления проведём по формуле:
ΨК = 0,118 + 5 / ( 27,5 + V ) .
Для V = 0 км/ч;
Pсц = 2760 кН;
ΨК = 0,118 + 5 / (27,5 + 0) = 0,3;
Fсц = 2760 · 0,3 = 828,00 кН.
Для V = 5 км/ч;
Pсц = 2760 кН;
ΨК = 0,118 + 5 / (27,5 + 5) = 0,272;
Fсц = 2760 · 0,272 = 750,72 кН.
Аналогичные расчёты произведем для V = 10, 15, 20, 25 км/ч.
Для V = 10 км/ч;
Pсц = 2760 кН;
ΨК = 0,118 + 5 / (27,5 + 10) = 0,251;
Fсц = 2760 · 0,251 = 692,76 кН.
Для V = 15 км/ч;
Pсц = 2760 кН;
ΨК = 0,118 + 5 / (27,5 + 15) = 0,236;
Fсц = 2760 · 0,236 = 651,36 кН.
Для V = 20 км/ч;
Pсц = 2760 кН;
ΨК = 0,118 + 5 / (27,5 + 20) = 0,223;
Fсц = 2760 · 0,223 = 615,48 кН.
Для V = 25 км/ч;
Pсц = 2760 кН;
ΨК = 0,118 + 5 / (27,5 + 25) = 0,213;
Fсц = 2760 ·0,213 = 587,88 кН.
Результаты расчёта ограничения силы тяги FД по сцеплению оформим в таблице 1.4.
Таблица 1.4 Результаты расчёта ограничения FК по сцеплению
V
|
км/ч
|
0
|
5
|
10
|
15
|
20
|
25
|
ΨК
|
-
|
0,3
|
0,272
|
0,251
|
0,236
|
0,223
|
0,213
|
Fсц
|
кН
|
828,0
|
750,72
|
692,76
|
651,36
|
615,48
|
587,88
|
Для нанесения ограничения FД по длительному току (нагреву обмоток тягового электродвигателя), по электротяговым характеристикам для длительного тока IД∞ (ПП) определяем длительную силу тяги одного КМБ. Зная количество КМБ, определяем длительную силу тяги проектного тепловоза и наносим это ограничение на тяговую характеристику.
Тяговая характеристика тепловоза с нанесёнными на неё ограничениями представлена на рис.1.4 FК = f(V).
|
Fк
кН
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 20 30 40 50 60 70 80 90 V км/ч
|
Рис.1.4. Тяговая характеристика проектируемого тепловоза
1.7. Расчёт и построение экономических характеристик проектируемого тепловоза.
Основным экономическим показателем тепловоза является его коэффициент полезного действия (КПД), который показывает отношение полезной работы, совершаемой тепловозом, к затраченной работе и определяется по формуле:
ηТ = 3600PК / BЧ QРН ,
где PК - касательная мощность тепловоза, кВт;
BЧ - часовой расход топлива, кг/ч;
QРН = 42500 кДж/кг - удельная теплота сгорания дизельного топлива.
Часовой расход дизельного топлива тепловозом определяют по выражению:
BЧ = qeNe = 0,210·2405,57 = 505,17 кг/ч ,
где Ne - эффективная мощность, кВт;
qe = 0,210 кг/кВт·ч - удельный расход топлива, принятый для проектируемого тепловоза.
Касательную мощность тепловоза определяют по формуле:
PК = FКV / 3,6.
ПП
Для скорости V = 10, 20, 30 км/ч и т.д.
PК = 648∙10 / 3,6 = 1800,00 кВт ;
PК = 336∙20 / 3,6 = 1866,70 кВт ;
PК = 222∙30 / 3,6 = 1850,00 кВт .
ОП1
PК = 336∙20 / 3,6 = 1866,70 кВт ;
PК = 222∙30 / 3,6 = 1850,00 кВт .
ОП2
PК = 222∙30 / 3,6 = 1850,00 кВт .
ПП – полное поле
Для касательной мощности PК = 1800 кВт: и т.д.
ηТ = 3600PК / (BЧ QРН ) = 3600·1800 / (505,17·42500) ≈ 0,30
Аналогичные расчёты произведем для всего интервала скоростей движения.
ηТ = 3600PК / BЧ QРН = 3600·1866,7 / (505,17·42500) ≈ 0,31
ηТ = 3600PК / BЧ QРН = 3600·1850 / (505,17·42500) ≈ 0,31
ОП1
ηТ = 3600PК / BЧ QРН = 3600·1866,7 / 505,17·42500 ≈ 0,31
ηТ = 3600PК / BЧ QРН = 3600·1850,00 / 505,17·42500 ≈ 0,31
ОП2
ηТ = 3600PК / BЧ QРН = 3600·1850,00 / 505,17·42500 ≈ 0,31
Результаты расчёта экономических характеристик оформлены в таблице 1.5.
Графические зависимости PК = f(IД) и ηТ = f(IД) представлены на рис.1.5.
Таблица 1.5 Результаты расчёта экономических характеристик
V,км/ч
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
70
|
80
|
ПП
|
FК , кН
|
702
|
408
|
264
|
|
|
|
|
|
PК , кВт
|
1800
|
1866,7
|
1850
|
|
|
|
|
|
ηТ
|
0,30
|
0,31
|
0,31
|
|
|
|
|
|
ОП1
|
FК , кН
|
|
402
|
264
|
|
|
|
|
|
PК , кВт
|
|
1866,7
|
1850
|
|
|
|
|
|
ηТ
|
|
0,31
|
0,31
|
|
|
|
|
|
ОП2
|
FК , кН
|
|
|
258
|
51
|
42
|
33
|
27
|
|
PК , кВт
|
|
|
1850
|
566,7
|
583,3
|
550,0
|
525,0
|
|
ηТ
|
|
|
0,31
|
0,19
|
0,20
|
0,18
|
0,175
|
|
Рис.1.5. Экономические характеристики проектируемого тепловоза.
3. Разработка экипажной части тепловоза и определение ее основных параметров.
3.1.Выбор и расчет на прочность основных элементов экипажной части.
Тип экипажной части принимаем по тепловозу.
В этом разделе необходимо дать краткое описание, сопровождаемое эскизом на миллиметровой бумаге, следующих узлов:
1. Опорно-возвращающее устройство.
2. Шкворневой узел или другое устройство для передачи тягового усилия.
3. Поводковая связь буксы с рамой тележки.
4. Схема рессорного подвешивания.
Описать механизм передачи вертикальных нагрузок от подрессорной массы тепловоза на колесные пары и передачи тягового усилия от колеса к автосцепке тепловоза.
Расчет на прочность листовой рессоры.
1. Определение числа листов рессоры, удовлетворяющих условию их прочности при статической нагрузке.
При расчетах на прочность рессор принимаем:
Допускаемое напряжение изгиба рессоры под статической нагрузкой
[σи]доп=550÷650Мпа
Принимаем [σи]доп=600Мпа
Общее число листов в рессоре n можно определить. используя известные соотношения между допускаемым напряжением изгиба [σи]доп, изгибающим моментом М и моментом сопротивления W одного листа:
[σи]доп<М/nW,
где M=PстL/4;
W=bh2/6.
Длину рессоры L=1,18м, ширина b=0,11м, и толщина h=0,02м листа рессоры и статическая нагрузка Рст =87,5 кН по задании .
Тогда число листов рессоры n= PстL/4W[σи]доп
M=PстL/4=(87,51,18)/4 = 25,81
W=bh2/6=(0,11*0,022)/6=5,3*10-6 м3
n= PстL/4W[σи]доп = (87,5*103*1,18)/(4*5,3*10-6 *600)=8,1
2. Проверка прочности рессоры при динамической нагрузке.
Допускаемое напряжение изгиба рессоры при динамической нагрузке [σи]1max=1000МПа.
Рессоры проверяют по допускаемому напряжению изгиба при динамической нагрузке Рдин с учетом влияния хомута по формуле:
[σи]1= 3РдинL/2bh2(n+1)
Динамическая нагрузка Рдин=Pст(1+Кд).
Коэффициент вертикальной динамики определяют по эмпирической формуле ВНИИЖТ.
Кд=0,1+,2ν/fст,
где ν кон,fст- соответственно конструкционная скорость км/ч, и статический прогиб рессорного подвешивания в мм ν кон =100 км/ч, fст=100мм
Кд=0,1+0,2ν/fст,=0,1+0,2*100/100=0,3
Рдин=Pст(1+Кд)= 87,5(1+0,3)=113,75кН
Рессора удовлетворяет условию прочности при динамической нагрузке, если [σи]΄< [σи]max.
[σи]1= 3РдинL/2bh2(n+1)
[σи]1= (3*113,75*1,18)/(2*0,11*0,022 (8+1)) = 508,4
[σи]΄=508,4 < [σи]доп=600Мпа
Условие соблюдается
3. Определение статического прогиба (деформации) листовой рессоры.
Статический прогиб листовой рессоры
fр=6Рст(L/2-а/6)3/Ebh3(3nк+2nc)
где Е -2,05·105 МПа-модуль упругости для стали;
а- ширина хомута рессоры по задании;
nк – число коренных листов рессоры (Рст);
nс = n-nk-число листов ступенчатой части рессоры.
fp= 6·8700*(1,18/2 - 0.12/6)3/2.05·105·106·0.11·0.023(3·2+2·6)= 9667/ 180400 = 0,054м =54мм.
Do'stlaringiz bilan baham: |
