Автор: Пользователь скрыл имя, 06 Января 2012 в 07:41, курсовая работа
Исходные данные:
Мощность Ne: 2940 кВт
Число секций: 3
Нагрузка (2П): 230 кН
Тип передачи: электрическая переменно-постоянного тока
1.1 Сцепной вес секции
Сцепной вес секции тепловоза Pсц зависит от допустимой статической нагрузки от оси на рельсы (2П), числа осей секции локомотива и рода службы локомотива, кН
(1.1)
где а – коэффициент, учитывающий род службы проектируемого тепловоза; можно принять: для пассажирских тепловозов а =1;
[2П] – допустимая статическая нагрузка от оси колесной пары на рельсы, кН;
- число сцепных осей секции; принимается в соответствии с колесной формулой локомотива-аналога.
2.2
Главная рама
На тепловозе предусмотрена рама несущей конструкции. Для крайней и средней секции тепловоза рамы аналогичны по конструкции и отличаются только: формой передней части(для крайней секции она выполнена по наружному очертанию тамбура, т.е. прямоугольной формы), установкой дополнительного балласта на средней секции, а также некоторыми вырезами в раме, связанными с изменением трубопроводов в тамбуре. Рама служит для установки дизель-генератора, вспомогательного оборудования, кузова и топливного бака, а также для передачи на автосцепку от шкворней рамы тягового усилия, развиваемого тяговыми электродвигателями, восприятия ударных нагрузок при толчках и сжимающих усилий при торможении. Рама тепловоза сварной конструкции. Ее каркас состоит из двух хребтовых балок выполненных из двутавра 45Б2 ТУ.2.24-72, усиленных полосами толщиной 18 мм, приваренными к нижней и верхней полкам двутавра, обносного швеллера и ряда поперечных креплений. По торцам хребтовые балки связаны стяжными ящиками. Задний и передний стяжные ящики одинаковы по конструкции и представляют собой фасонные отливки, приспособленные не только для связи хребтовых балок, но и для размещения в их внутренних полостях ударно-тяговых приборов. В отличие от заднего стяжного ящика на переднем снизу приварены два кронштейна для крепления путеочистителя. Для опорных поверхностей поддизельной рамы дизель-генератора на верхних поясах хребтовых балок приварены платики, обрабатываемые в одной плоскости, а снизу установлены ребра жесткости, соединяющие верхнюю и нижнюю полки двутавра. В промежутках между балками вварены вертикальные поперечные листы- перегородки, которые имеют вырезы для прохода кондуитов и нагнетательных каналов охлаждения тяговых электродвигателей. Обносной швеллер соединен с хребтовыми балками приварными поперечными кронштейнами. К наружным вертикальным поверхностям хребтовых балок в средней части рамы с правой и левой стороны приварены по два кронштейна к которым подвешен топливный бак. В районных расположения крайних опор снизу приварены четыре кронштейна для подъема на домкратах надтележечной части секции тепловоза. Под каждый кронштейн тепловоза установлен наклонный лист толщиной 10 мм, соединяющий обносной швеллер с нижним поясом хребтовой балки, усиленный сверху двумя ребрами, образующими усиление коробчатого типа. Внутри рамы между хребтовыми балками вварены кондуиты, представляющие собой стальные трубы, внутри которых прокладывают силовые кабели и провода цепей управления тепловозом от предохранения их от механических повреждений и попадания на них масла. Между хребтовыми балками также установлены нагнетательные каналы отдельно для передней и задней тележек. Каналы выполнены прямоугольного сечения из стального листа толщиной 2 мм, они предназначены для подачи охлаждающего воздуха от вентилятора по разветвлениям к каждому тяговому электродвигателю. Сверху и снизу к раме приварены стальные настильные листы. Верхний настил установлен по всей поверхности рамы, кроме средней части между хребтовыми балками, где выполнен поддон для установки дизель-генератора. Толщина настильных листов 4 мм, за исключением мест установки редукторов и теплообменника, где установлены более толстые листы. Снизу рама закрыта настильными листами и только между хребтовыми балками. Толщина листов 8 мм, а в местах приварки шкворней 13-18 мм. Для стока воды и масла, попавших на настил рамы из систем дизеля, в поддоне дизеля предусмотрено два желоба с патрубками для подсоединения сливных труб. В местах установки редукторов и компрессора настильные листы снизу усилены приваренными швеллерами и угольниками. В верхней части рамы приварены ящики для установки аккумуляторов. Для предотвращения попадания различных загрязнений и снега под кабину машиниста и в кузов через отверстия в настиле рамы для прохода трубопроводов и кондуитов эти отверстия закрывают заделками, герметизируют. Конструкция рамы и качество ее изготовления исключают попадание в тяговые двигатели топлива и масла, просочившихся из систем дизеля.
Масса главной рамы со всем размещенным на ней оборудованием передается на две тележки через восемь резинометаллических опор. Места под опоры на раме тепловоза расположены симметрично относительно продольной оси рамы на расстоянии от нее 1067 мм.
К нижним частям сварных кронштейнов коробчатого типа приварены из четырех опр обрабатывают с одной установки, что обеспечивает расположение опр в одной плоскости. К поверхности кольца приварен стакан, у которого внутренняя поверхность дна служит опорой для резинометаллических элементов опр, и обечейка, к которой крепится верхняя часть брезентового чехла, предохраняющего опору от попадания загрязнений.
В нижней части рамы на листах толщиной 18мм, усиленных сверху перегородками, приварены два шкворня на расстоянии 8600мм друг от друга по продольной оси тепловоза. Шкворни вертикальных нагрузок не воспринимают и служат только для передачи горизонтальных сил. Для уменьшения износа на шкворни установлены и приварены прерывистым швом сменные стальные кольца с наружным диаметром 230 мм. Шкворень литой, внутри полый, снизу закрыт приварной заглушкой.
При изготовлении рамы используются следующие материалы: все литые детали рамы тепловоза: стяжные ящики, шкворни, стаканы под опоры, кронштейны под домкраты-выполнены из стальной отливки 20Л11 ГОСТ 977-75; сменные шкворневые кольца выполнены из стали 40 ГОСТ1050-74 с термообработкой до твердости НВ 255-305,двутавровые балки и усиливающие полосы из стали ВСт3сп5 ГОСТ 380-71; остальные детали из стали ВСт3кп2 ГОСТ 380-71
2.3
Кабина машиниста
Кабина машиниста предназначена для размещения бригады, а также приборов и оборудования, необходимых для управления тепловозом и поездом. Выполнена удобной для обслуживающего персонала о соответствующей требованиям безопасной работы.
Внешне кабина имеет красивые очертания с учетом требований аэродинамики. На лобовой части по вертикальной оси симметрии расположен прожектор, прикреплены четыре стальные полосы покрытые дневной флюоресцирующей эмалью марки АС-554 общей площадью более 1,2 м2, предусмотрены поручни ступеньки, а также ниши для ног, позволяющие обслуживающему персоналу заправлять песком передние бункера через горловины и ухаживать за любой частью тепловоза. На лобовой части также имеются жалюзи для всасывающего канала отопительно-вентиляционного агрегата и эмалированный накладной номер тепловоза. Внутренние размеры кабины и размещенное оборудование обеспечивают одновременное присутствие машиниста, помощника машиниста и машиниста- конструктора. Имеются два два удобных кресла для машиниста и его помощника и ниши для ног. На задней стенке закреплено откидное сиденье для машиниста- инструктора. Окна кабины обеспечивают видимость пути следования, путевых сигналов, соседних путей и состава. В лобовых окнах вставлены безосколочные многослойные повышенной прочности стекла толщиной 15 мм по ТУ 21.54. 01-76. На лобовых стеклах снаружи установлены стеклоочистители и устройства для обмыва стекол. Изнутри по все ширине окна установлены шторки, регулируемые по высоте, защищающие лицо от солнечных лучей. При необходимости лобовые стекла могут обогреваться теплым воздухом от отопительно- вентиляционного агрегата.
В
кабине размещено только самое необходимое
оборудование для управления тепловозом
и поездом, а также для создания комфортных
условий локомотивной бригаде. Для управления
установлены пульт управления с необходимыми
органами управления и контрольными приборами,
скоростемер, кран машиниста и другое
тормозное оборудование, пульт радиостанции
и переговорного устройства и другие.
Для создания комфортных условий работы
бригады установлены отопительно- вентиляционный
агрегат, бытовой холодильник, держатели
для термосов, шторки для защиты от солнечных
лучей, на панели приборов имеется розетка
с табличкой «75 В» для включения электробытовых
приборов и другое оборудование.
2.4 Тележки
Конструкция тележек в значительной степени определяет передачу и реализацию силы тяги, плавность хода и взаимодействие экипажной части и пути, безопасность движения и динамические характеристики тепловоза.
Тележка трехосная с индивидуальным приводом каждой колесной пары через односторонний и одноступенчатый тяговый редуктор от тягового электродвигателя постоянного тока ЭД-118Б с циркуляционной принудительной системой смазывания моторно-осевых подшипников. Установка ТЭД на тележке выполнена опорно-осевой с рядным их расположением. Такое расположение ТЭД позволяет улучшить использование сцепной массы (на 10-12%) за счет однозначного распределения нагрузок по осям от тяги при движении тепловоза.
Рама тележки связана с колесными парами через поводковые бесчелюстные буксы с жесткими осевыми упорами качения одностороннего действия. Такая связь позволяет передавать от колесных пар на раму тележки упруго без трения скольжения и зазоров силы тяги и торможения, поперечные силы при набегании на рельс, а также обеспечивать симметричность и параллельность осей колесных пар в раме тележки и относительные вертикальные ее колебания. Жесткость поводков буксы в поперечном направлении составляет 35*105 Н/м , в продольном-240*105-280*105Н/м. Кроме того, для для уменьшения воздействия тепловоза на путь увеличена поперечная подвижность средней колесной пары за счет установки ее в буксах со свободным осевым разбегом
В конструкции тележки применен пневматический индивидуальный колодочный тормоз с двусторонним нажатием чугунных гребневых тормозных колодок на колеса тепловоза. Каждое колесо обслуживается одним тормозным цилиндром через рычажную передачу с общим передаточным числом, равным 7,8. Рычажная предача имеет между тормозными колодками поперечные триангели, что обеспечивает более надежное удержание колодок от сползания с бандажей и возможность применения безгребневых секционных тормозных колодок ( экспортные тепловозы типа ТЭ109). Установочный выход штока тормозного цилиндра 55 мм при зазоре 7 мм между колодкой и бандажом. Эксплуатационный размер выхода штока в пределах 55-120мм. Для его регулировки на продольных тягах рычажной передачи установлены регуляторы выхода штока тормозного цилиндра типа «винтгайка». Проводятся опытно-конструкторские работы по внедрению тормозных цилиндров «ТЦР-10» со встроенными регуляторами выхода штока, позволяющих без ручных регулировок поддерживать постоянный зазор между бандажом и колодкой до полного предельного износа тормозных колодок.
Нагрузка от надтележечного строения тепловоза передается на четыре комбинированные с резинометаллическими элементами роликовые опоры, которые размещены на боковинах рам тележек. Каждая опора по отношению к центру поворота тележки установлена так. Что роликовой частью обеспечивается поворот тележки и возвращающий момент, а поперечное перемещение кузова достигается за счет поперечной свободно- упругой подвижности шкворня и сдвига каждого комплекта из семи резинометаллических элементов, установленных на верхней плите роликовой опоры. Как возвращающий момент, так и момент упругих сил опор обеспечивают гашение относительных колебаний кузова и тележек в горизонтальной плоскости при движении тепловоза со скоростью до 120 км/ч. При таком опорно-возвращающем устройстве возможен устойчивый максимальный поворот тележки относительно кузова до 50, а упругое опирание кузова позволяет получить дополнительный прогиб до 20 мм рессорном подвешивании тепловоза.
Сила тяги от рамы тележки на кузов передается шкворневым узлом, обеспечивающим поперечную свободно-упругую подвижность шкворня кузова Шкворень также является осью поворота тележки в горизонтальной плоскости. Вследствие минимального одинакового значения колесной базы тележки и рядного расположения ТЭД шкворневой узел размещен на продольной балке со смещением на185 мм от оси средней колесной пары.
Конструкция
тележки, тяговый привод, система
связи ее с кузовом обеспечивают
максимально возможный
3. Выбор, компоновка и развеска оборудования локомотива
3.1. Тяговый генератор
Для преобразования механической энергии дизеля электрическую и питания тяговых электродвигателей на тепловозах установлен тяговый генератор. При пуске дизеля генератор используется в качестве электродвигателя с последовательным возбуждением, получая питание от аккумуляторной батареи.
| Генератор
представляет собой десятиполюсную
электрическую машину постоянного
тока с независимым возбуждением.
Обмотка возбуждения питается от
якоря возбудителя В-600 двухмашинного
агрегата А-706Б и создает основной магнитный
поток. Схема регулирования возбуждения
генератора обеспечивает использование
всей свободой мощности и автоматическое
регулирование напряжения генератора
в соответствии с током, потребляемым
электродвигателей в диапазоне
от продолжительного тока до максимального
напряжения.
Особенности и разнообразие систем охлаждения тяговых генераторов вызваны большой мощностью генераторов и их расположением в кузове тепловоза, что ухудшает условия отвода теплоты. К системам охлаждения генераторов предъявляются следующие
1 — щеткодержатель;
2 — поворотная траверса; 3 — уравнительные
соединения; 4 — пусковая обмотка;
5— обмотка независимого дополнительные требования: температура входящего в генератор воздуха должна максимально приближаться к температуре наружного воздуха; конструкция системы должна исключать попадание во всасывающее устройство нагретого воздуха, выбрасываемого вентилятором; устройство входных отверстий и воздуховодов не должно затруднять охлаждение самовентилируемых генераторов; попадание в генератор с вентилирующим воздухом капельных жидкостей (масла, дизельного топлива) из воздуха машинного помещения тепловоза должно быть исключено.Тяговые генераторы малой и средней мощности в большинстве своем являются самовентилируемыми. Система самовентиляции по интенсивности охлаждения уступает независимой вентиляции, используемой, например, для тяговых двигателей тех же тепловозов. Однако при самовентиляции не требуется место для отдельного вентилятора и его привода, что очень важно в стесненных условиях машинного помещения тепловоза.В тяговых генераторах большой мощности и некоторых генераторах средней мощности (например, ГП312) применяется принудительная вентиляция, позволяющая во всех случаях применения обеспечить мощным генераторам нормальные тепловые условия. Принудительная вентиляция бывает двух видов: вытяжная и напорная; последний вариант имеет некоторые эксплуатационные преимущества. Почти все тяговые генераторы тепловозов вентилируются индивидуально. Исключение составляют лишь тяговые генераторы тепловозов с централизованными системами воз-духоснабжения. Осуществленные системы вентиляции как тяговых генераторов тепловозов, так и тяговых электродвигателей не имеют регулирования расхода воздуха, хотя возможность управления расходом может дать определенные преимущества, особенно на мощных тепловозах. Рассмотрим устройство тягового генератора постоянного тока на примере генератора ГП311Б (рис. 3.1). Станина б (см. рис. 3.1)
Рис. 3.2. Сердечник главного полюса тягового генератора ГП311Б: 1 — отверстие для крепления полюса; 2 — листы сердечника; 3 — стержень; 4 — заклепка Рис. 3.3. Катушка главного полюса тягового генератора ГП311Б: 1, 5 — изоляционные рамки; 2 — об мотка независимого возбуждения; 3 -пусковая обмотка; 4 — каркас; б -изоляционная шайба служит магнитопроводом. К ней крепятся главные и добавочные полюсы, подшипниковый щит, вентиляционные патрубки. Снаружи к станине приварены две лапы, которыми она опирается на поддизельную раму. Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока. Каждый из них состоит из сердечника и катушки. Сердечник (рис. 10.8) собран из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и стянутых заклепками. Для равномерного давления на листы сердечника в них имеются прямоугольные отверстия, в которые помещен стальной стержень с резьбовыми отверстиями для крепления полюса к станине. На главных полюсах размещены катушки обмоток независимого возбуждения 5 (см. рис. 10.7), служащие для создания основного магнитного потока при работе генератора и пусковой 4, создающей магнитный поток только при пуске дизеля. Катушка главного полюса представлена на рис. 10.9. Катушки наматываются на каркас с отогнутыми буртами для удержания пластмассовых изоляционных рамок. Каркас изолируется от катушек стек-ломиканитом и стеклолентой, а между катушками независимого возбуждения и пусковой проложена изоляционная шайба 6. Добавочные полюсы (рис. 3.4) предназначены для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный полюс состоит из литого стального сердечника 6 и катушки 3. На сердечнике катушка крепится стальной накладкой. Между накладкой и катушкой помещена немагнитная гетинаксовая прокладка для замедления насыщения полюса. С целью регулирования зазора между добавочным
Рис. 3.4. Добавочный полюс тягового генератора ГП311Б: / — накладка; 2 — прокладка; 3 — катушка; 4 — изоляционная рамка; 5 — угольники; б — сердечник добавочного полюса полюсом и якорем установлен набор из шести стальных прокладок общей толщиной 3 мм. Между витками катушки полюса помещены стеклотекстолитовые прокладки, крайние витки ее изолированы микалентой и стеклолентой. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того, чтобы ее действие соответствовало току нагрузки. Вал якоря упирается
на двухрядный сферический Подшипниковый щит 19 (см. рис.3.1) выполнен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции. Передний (подшипниковый) щит служит для установки ступицы подшипника вала якоря. В собранном
тяговом генераторе подшипниковый
щит фиксируется призонным Щеткодержатели 1, обеспечивающие постоянное нажатие на щетку в пределах установленных норм без регулировки независимо от износа щетки. Щеточный аппарат тягового генератора ГПЗ11Б показан на рис. 3.5. Корпус щеткодержателя имеет одно гнездо,
Рис. 3.5. Щеточный аппарат тягового генератора ГПЗ И Б: а — радиальный щеткодержатель; б — щетка с постоянным нажатием; 1 — корпус; 2 — ось; 3 — рычаг нажимной; 4 — курок; 5 — скоба; б — втулка; 7 — пружина; 8 — наконечник; 9 — медный шунт; 10 — пластина; 11 — заклепка; 12 –щетка в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором. Якорь тягового генератора состоит из корпуса 13 (см. рис. 3.1), сердечника 9, вала 16, коллектора 18, обмотки 11, деталей крепления. Корпус якоря состоит из стального сварного барабана 20, двух стальных дисков и сварных ребер 21, приваренных к барабану. К торцам барабана приварены литые фланцы: подколлек-торный, в который запрессован укороченный вал, и задний, соединяющий якорь с коленчатым валом дизеля. Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали. Каждый лист набирают из пяти штампованных сегментов и шихтуют их на продольные шпильки 22, проходящие через отверстия в сегментах. Каждый лист сердечника якоря тягового генератора ГП311Б имеет 155 пазов для укладки обмотки. Для вентиляции обмотки якоря в сердечнике создаются радиальные каналы при помощи вентиляционных якорных листов. Для этого сердечник разделяют на пакеты, между которыми прокладывают вентиляционные листы с распорками. Якорь тягового
генератора ГП311Б последних выпусков
имеет петлевую ступенчатую двухходовую
обмотку и уравнительные
Рис. 3.6. Разрез паза и схема обмотки якоря тягового генератора ГП311Б: 1- клин; 2 - прокладка; 3 - проводники; 4 - микалента; 5 - миканитовая прокладка; Уур - шаг уравнительных соединений; 1- 98 -номера пазов На рис.3.6 представлены: схема двухходовой ступенчатой обмотки якоря генератора ГП311Б с шагом по пазам 1-16, 1-17 и по коллектору — 2; разрез паза якоря тягового генератора. В каждую катушку петлевой двухходовой обмотки входят три одновит-ковые секции. Каждая секция по высоте разделена на два проводника прямоугольного сечения. Изоляция катушки якоря осуществляется тремя слоями стеклослюдинитовой ленты и одним слоем стеклянной ленты. Коллектор 18 (см. рис.3.1) состоит из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных миканитовых пластин, изоляционных манжет, нажимного конуса и стяжных шпилек. Коллекторные пластины изготовлены из кадмиевой меди трапециевидного профиля. Нижние части пластины имеют форму ласточкина хвоста. В выточки пластин входят конусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутые стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг от друга листовым коллекторным миканитом, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — микани-товыми манжетами. Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гибкие петушки, изготовленные из медной ленты. Вентиляция тягового генератора — принудительная, осуществляется быстроходным вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подается через задний щит в центральную полость якоря под давлением; оттуда проходит по радиальным каналам между пакетами, охлаждая сердечник и обмотку якоря и выходит через зазор между полюсами и якорем к подшипниковому щиту. От центральной полости якоря вихревой поток воздуха проходит между петушками коллектора, охлаждая его. Часть воздуха из заднего щита проходит также в промежутки между полюсными катушками и охлаждает их. |
Таблица 3.2.1 Весовая ведомость пассажирского тепловоза.
| № | Наименование |
Вес,
G, кН |
Плечо,
l, м |
Момент,
М, кН. м |
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Дизель-генераторная группа. |
297,34 | 7,5 | 2230,05 | |
| 2 | Охлаждающее устройство и система подогрева | 47,14 | 12,4 | 584,536 | |
| 3 | Топливная и масляная системы | 31,99 | 9,75 | 311,9025 | |
| 4 | Рама тепловоза | 141,06 | 8,565 | 1208,1789 | |
| 5 | Воздухопроводы тормозной и песочной систем. Системы автоматики | 22,19 | 7,68 | 170,4192 | |
| 6 | Кузов с рамой, кабинами и крышами. | 99,99 | 9,11 | 910,9 | |
| 7 | Электрооборудование. | 50,96 | 6,425 | 327,4 | |
| 8 | Силовые и вспомогательные механизмы. | 37,29 | 9,24 | 344,5596 | |
| 9 | Вспомогательное оборудование | 17,7 | 8,04 | 142,3 | |
| 100 | Тележки (две) | 2*235,9 | 471,8 |