1. Определение основных параметров локомотива
Исходные данные для определения основных параметров локомотива:
Тип локомотива по виду силовой установки ? тепловоз
Тип локомотива по роду службы ? грузовой, магистральный
Эффективная мощность Ре, кВт ? 4400
К основным параметрам локомотива, характеризующим его как тяговую единицу подвижного состава, относят мощность, силу тяги на ободе колес, служебную массу (массу экипированного локомотива с 2/3 запаса топлива и песка), сцепной вес, число колесных пар, нагрузку от колесной пары на рельсы, диаметр колеса, расчетную скорость (установившуюся скорость на расчетном подъеме), линейные, базовые и габаритные размеры и т. д.
На первоначальном этапе проектирования основные параметры локомотива подбирают исходя из мощности (касательной силы тяги), массы, скорости локомотива. Прототипом для расчета примем грузовой односекционный тепловоз ТЭ136 производства Луганского завода.
По таблице [1, С. 38, табл. 1.1] в зависимости от вида тяги (тепловозная грузовая) выбираем расчетную скорость Vр = 25,5 км/ч. Принимаем исходя из назначения локомотива конструкционную скорость Vк = 100 км/ч.
Касательную мощность рассчитываем по формуле [1, С. 39]:
где ?п = 0,827 – коэффициент полезного действия электрической передачи, ?с = 0,9 – коэффициент свободной мощности, учитывающий расход энергии на привод вспомогательного оборудования локомотива.
Сцепной вес грузового локомотива определяем по формуле [1, С. 39, ф. 1.4]:
где ?к – коэффициент сцепления колес с рельсами при скорости VР [2, С. 44, ф. 114]:
?в – коэффициент использования сцепного веса, для локомотивов с индивидуальным приводом ?в = 0,85…0,92 [3, C. 39].
Служебная масса и число колесных пар локомотива [2, С. 263]:
,
где ? удельный показатель служебной массы, рекомендуемый для перспективных локомотивов
Число колесных пар нового локомотива определяем в зависимости от статической нагрузки колесной пары на рельсы:
,
где [2П] = 245 кН – максимально допустимая статическая нагрузка от колесной пары на рельсы для проектного локомотива
.
Конструктивно нецелесообразно использовать 10 колесных пар, поэтому уменьшим служебную массу для того, чтобы получить nкп = 8. В данном случае
.
Требуемый диаметр колеса вычислим по формуле [1, С. 42]:
где [2р] = 0,2 ? 0,27 – допустимая нагрузка на 1 мм диаметра колеса [1, С. 264].
Диаметр колеса округляем в большую сторону до ближайшего стандартного значения Dк = 1250 мм. По толщине выбираем бандаж с толщиной 90 мм, т. к. осевая нагрузка превышает 206 кН.
Длина локомотива по осям автосцепок (рис. 1) [1, С. 43]:
Примем длину локомотива по осям автосцепок 24750 мм.
Минимальная длина локомотива [1, С. 43]:
где [qп] = 88,5 кН/м – допускаемая нагрузка на единицу длины пути для проектируемых локомотивов.
Минимальная расчетная длина локомотива Lmin меньше Lл, что удовлетворяет условию прочности путевых сооружений.
База локомотива (рис. 1) [1, С. 43]:
Примем как у аналога Lб = 12950 мм.
где e – числовой коэффициент, для локомотивов длиной свыше 20 м e = 0,55…0,6.
База тележки.
Базу тележки принимаем равной базе тележки тепловоза-прототипа:
Lбт = 6400 мм.
Длина топливного бака (рис. 1) определяем по условию беспрепятственного поворота тележек вокруг своей оси и рассчитывается по формуле:
,
где l1 – расстояние от оси ближайшего к топливному баку колеса до топливного бака, ап(з) – вылет передней (задней) автосцепки;
Тогда:
В процессе проектирования основные параметры локомотивов могут уточняться с учетом требований перспективного развития и возможностей их осуществления.
2. Определение размеров строительного очертания локомотива
Габарит подвижного состава – поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути (при наиболее неблагоприятном положении в колее и отсутствии боковых отклонений на рессорах и динамических колебаний) как в порожнем, так и груженом состоянии, не только новый состав, но и состав, имеющий максимальный нормируемый износ.
Построение строительного очертания выполняют по габариту путем уменьшения его размеров на величину максимальных смещений экипажной части, образующихся в результате его конструктивных боковых смещений, осадки рессор, прогиба рамы и износа ходовой части.
Следует учесть, что точки верхней части строительного очертания получают вычитанием смещения из размеров габарита по высоте, а точки нижней части – прибавлением.
Для нахождения точек строительного очертания по высоте, контур его поперечного сечения разделим на верхнюю и нижнюю часть. Точки верхней части строительного очертания определяются размером габарита минус , а точки нижней части очертания плюс .
Максимальные вертикальные размеры верхнего строительного очертания (мм) (рис. 2, а) определим из выражения [1, С. 267]:
,
где – размер верхнего очертания габарита, мм; – возможное возвышение кузова [1, С. 267]:
,
где – увеличение радиуса колеса, предусмотренное последующей реконструкцией локомотива (при переходе подвижного состава на тележку с большим диаметром колес), = 0 мм; – суммарный статический прогиб рессорного подвешивания локомотива.
Минимальные размеры нижнего очертания необрессоренных частей тележки (рис. 2, б) [1, С. 268]:
,
где HОН – размер нижнего очертания габарита для необрессоренных частей тележки, мм; – параллельное статическое понижение необрессоренной массы за счет износа бандажей и уменьшение радиуса колесного центра, мм. Для бандажа толщиной 90 мм ?1 = 53 мм.
Минимальные размеры нижнего очертания обрессоренных частей тележки [1, стр. 268]:
,
где HОТ – нижнее очертание габарита для обрессоренной части тележки, мм; – понижение обрессоренной массы тележки, мм
,
где nб – число последовательно расположенных шарниров и опорных поверхностей над буксового строения; – статический прогиб буксовой ступени рессорного подвешивания, мм.
Минимальные размеры обрессоренной массы кузова [1, С. 268]:
,
где HОК – размер нижнего очертания габарита для обрессоренной массы кузова, мм; – понижение обрессоренной массы кузова, мм.
,
где 6 – прогиб кузова, мм; nК – число последовательно расположенных шарниров или опорных поверхностей подвески кузова; – статический прогиб рессорного подвешивания кузова, мм:
Максимальные горизонтальные размеры строительного очертания (рис. 3) [1. стр. 268]:
,
где BО – полуширина соответствующего габарита подвижного состава (BО = 1540 мм); Еi ? ограничение полуширины в любом поперечном сечении по длине локомотива.
Вычисление Еi связано с оценкой возможного поперечного смещения рамы тележки относительно колесной пары (q) и кузова относительно рамы тележки (?) при вписывании локомотива в кривую.
Весь текст будет доступен после покупки
