Определение реакций тягового привода на движущую колесную пару и на раму тележки

10.1. Методика расчета.

За основу принята опорно-осевая подвеска тягового двигателя при двухсторонней или односторонней зубчатой передаче.

При работе привода происходит перераспределение нагрузок от веса тягового двигателя, передающихся на его точки опоры: ось колесной пары и раму тележки (рис.10.1).

Колесная пара движется с установившейся скоростью справа налево в тяговом режиме, причем двигатель подвешен к раме, сзади движущейся оси.

Пренебрегая сопротивлением движению в звеньях привода от тягового двигателя до поверхности качения колеса, будем считать, что касательная сила тяги равна максимальной силе тяги создаваемой двигателем, т.е.:

Сила приложена к зубу колеса, - к зубу шестерни. На колесную пару воздействует вращающий момент:

С другой стороны этот момент равен:

Следовательно,

Приложим к оси колесной пары две равные и противоположно направленные силы , равные .

Силы и создадут пару сил, момент которой уравновесит крутящий момент, создаваемый сопротивлением движению и силой тяги . Оставшаяся некомпенсированная сила будет передана на ось колесной пары в точках А и В зубчатых колес.

Воздействие силы на зуб шестерни двигателя благодаря электромагнитной связи между якорем и корпусом двигателя распределится в установившемся режиме между носиком двигателя С и опорно-осевыми подшипниками O₁ и О₂ обратно пропорционально плечам R и L-R.

В таком случае имеем:

- реакция на раму тележки, передаваемая через носик С и конструкцию подвески:

;

- реакция, передаваемая на ось колесной пары через один опорно-осевой подшипник:

при , , а при

Рис.10.1 Схема опорно-осевого подвешивания тягового двигателя.

Направление реакций в приводе, вызванных касательной составляющей давления в зубьях, дано на рис.10.1, причем силы, направленные вниз, обозначены крестиком, а силы, направленные вверх — точкой.

Как известно, полное давление в зубьях передачи направлено по линии зацепления, вследствие чего дополнительно к реакциям привода появляются реакции, направленные вдоль централи:

,

где - угол зацепления.

Независимо от направления силы , реакции действуют на зубчатое колесо и шестерню так, что стремятся увеличить централь. Через опорно-осевые подшипники и ступицы зубчатых колес они передаются на ось колесной пары и через нее взаимно уравновешиваются.

Реакции не влияют на перераспределение нагрузок между обрессоренными и неподрессоренными частями тележки. Влияние реакции на результирующее давление в опорно-осевых подшипниках невелико. Поэтому в дальнейших расчетах учитываются лишь те реакции привода, которые вызваны касательной составляющей давления в зубьях.

Вес тягового двигателя распределяется между тремя точками опоры приблизительно следующим образом: по приходится на каждый осевой подшипник O₁ и O₂ и - на носик С.

Вес двигателя можно принять при помощи более или равной 700 кВт - Н/кВт, при мощности менее 700 кВт - Н/кВт.

В соответствии с этим результирующие реакции выражаются следующим образом:

Реакция на раму тележки, передаваемая через носик:

Реакция, передаваемая через каждый опорно-осевой подшипник:

Верхний из двойных знаков формул соответствует расположению тягового электродвигателя сзади движущей оси, а нижний знак - расположению двигателя впереди оси.

10.2. Пример расчета.

Исходные данные: Р_ч=900 кВт, F_K=F_max=80 кН; D_K=1,3 м; R=0,45 м;

База подвешивания тягового двигателя: L=2,5 м (Р_ч > 700 кВт);

Вес тягового двигателя: С_д=50*900 Н = 45 кН. Реакция на раму тележки:

Реакция на моторно-осевые подшипники:

Отрицательные значения реакций указывают на изменение направления их действия в результате смены направления движения.