Курсовая работа (т): Електричні передачі локомотивів

Рисунок 5.2 - Ескіз до визначення розмірів зубчатої передачі

Визначившись із передаточним числом тягового редуктора і в залежності від типу тепловоза та діаметру коліс, знаходять

.    (5.4)

 мм

Далі обирають модуль зачеплення m зубчатих коліс тягового редуктора в залежності від моменту на валу тягового двигуна в тривалому режимі (при номінальному моменті) за наступними даними:

Номінальний момент визначають за розрахунковим значенням сили тяги і попередньо знайденому передаточному числу тягового редуктора

,     (5.5)

 Нм

де с - кількість тягових електродвигунів.

Числа зубців  і  повинні бути цілими і по можливості взаємно простими. Подальше уточнюють величину передаточного числа . При цьому число зубців шестерні повинно бути не меншим 17.

Централь, котра при звичайно застосовуваній корекції зубців (для колеса ε_к=0, а для шестерні ε_к=+0,5) визначається з виразу

, мм.     (5.6)

, мм

Централь при опорно-осьовому підвішуванні повинна бути прив’язана до діаметра якоря двигуна (в мм), котрий попередньо визначають за формулою

,    (5.7)

, мм

де к_я=650750 для двигунів з ізоляцією класу нагрівостійкості В;

к_я=600675 для двигунів з ізоляцією класу нагрівостійкості F.

У визначеному вище діапазоні можливих значень діаметрів якоря двигуна необхідно вибрати нормалізовану величину, що забезпечує штамповку листів заліза якоря з мінімальними відходами, а також вписування двигуна у визначені габарити. Нормалізований ряд діаметрів якорів: 245, 280, 327, 368, 423, 493, 560, 660, 740, 850, 990 мм. Приймаємо 493мм.

Вписування тягового двигуна у визначені для нього габарити під тепловозом перевіряється умовою

D_я<1,15 Ц. (5.8)

499<1,15×475,5=547 .

Правильність прийнятого значення D_я перевіряють за допустимим максимальним значенням колової швидкості якоря v_яmax, що досягається при максимальній (конструкційній) швидкості руху локомотива

 м/с,        (5.9)

м/с

де .

Далі визначають висоту (ширину) корпуса двигуна в мм

,    (5.10)

, мм

Відстань від корпуса двигуна до головки рейки (рисунок 5.1) визначається

. (5.11)

мм

де х - різниця по висоті вісі колісної пари і ТЕД, х=2040 мм.

Ця відстань повинна бути не меншою 120 мм.

Остаточно визначають частоту обертання якоря в тривалому режимі в об/хв за формулою (5.1)

.      (5.12)

об/хв..

6. Розробка силової схеми тепловоза та схеми регулювання потужності тягового генератора

Схема 6.1 - Збудження тягового електродвигуна

7. Розрахунок приведеного об’єму тягового електродвигуна

Приведений об’єм якоря в см³

, (7.1)

см³

де L_я - вісьова довжина осердя якоря, см;

Р_д - потужність тягового електродвигуна, кВт;

п_н - номінальна частота обертання якоря тягового двигуна, хв^-1;

α - коефіцієнт полюсного перекриття;

А - лінійне навантаження якоря струмом А/см;

В_δ - розрахункова магнітна індукція в повітряному зазорі, Тл.

Для тепловозних тягових електродвигунів α=0,670,72; А=450550 А/см; В_δ=0,951,05 Тл.

Довжина осердя якоря в см

.    (7.2)

м

Для тепловозних двигунів L_я<45,048,0 см. Полюсний поділ якоря в см

. (7.3)

Зазор під центром полюса, мм

δ>(0,010,015) D_я.      (7.4)

δ>(0,012) 499=6.

Зазор під краєм полюса δ_к=2δ=2×6=12.

8. Розрахунок обмотки якоря і розмірів паза

В усіх варіантах проекту слід застосовувати просту петльову двошарову обмотку якоря і число головних полюсів 2р=4. В цьому випадку число паралельних гілок обмотки якоря 2а рівне числу головних полюсів 2р, тобто 2а=4, а струм паралельної гілки визначається за формулою

. (8.1)

Число провідників обмотки якоря (попередньо)

.     (8.2)

Так як при двошаровій обмотці з кожною колекторною пластиною зв’язані два провідники обмотки якоря, то число колекторних пластин

.       (8.3)

Знайдене число колекторних пластин перевіряється по допустимій середній напрузі між ними при максимальному значенні напруги на затискачах електродвигуна

,      (8.4)

де U_дmax - максимальне значення напруги двигуна, В.

Далі попередньо оцінюється діаметр колектора (D_кол) в мм

         (8.5)

і визначають колекторний поділ t_к, котрий повинний бути не меншим 4 мм:

, мм. (8.6)

Число пазів якоря Z=54 вибирають по кривій (рисунок 8.1). З умови симетрії, відношення Z/p повинно бути числом цілим, а для зменшення амплітуди пульсацій магнітного потоку в повітряному зазорі електродвигуна - непарним.

Число колекторних пластин на паз  повинно бути цілим (для тепловозних двигунів n_к=34).

Число пазів уточнюється перевіркою об’єму струму в пазу, А/см

.  (8.7)

Для визначення перетину провідника обмотки якоря слід задатися величиною фактора нагріву, котрий є добутком лінійного навантаження на густину струму в провіднику (АΔ_я).

Рисунок 8.1 - Залежність числа пазів якоря від його діаметра

Для тепловозних тягових машин

.  (8.8)

Звідки

.        (8.9)

Для тягових двигунів тепловозів Δ_я=(57) А/мм².

Задавшись значенням Δ_я, визначається площа перетину провідника обмотки якоря в мм²

.    (8.10)

мм²

Визначений перетин приймаємо 34,8мм² (2,4х14,5)

Розміщення провідників в пазу якоря та їх ізоляція виконується, як показано на рисунку 8.2. Розміри міді провідників повинні бути підібрані таким чином, щоб відношення висоти паза до ширини (h_п/b_п) лежало в межах 45. Якщо висота провідника виходить більше 1012 мм, то для зменшення додаткових витрат приймається два провідники, що вкладаються по висоті один над одним і з’єднуються з однією колекторною пластиною.

В усіх варіантах проекту слід використовувати широко розповсюджену в сучасних двигунах ізоляцію класу нагрівостійкості F, яка допускає максимальне перевищення температури обмотки якоря над температурою охолоджуючого повітря 140^оС. В цьому випадку обмотка якоря виконується з проводу 1 (рисунок 8.2) марки ПЕТВСД з емалеволокнистою витковою ізоляцією 2 двосторонньої товщини 0,370,50 мм.

Корпусна ізоляція 3 (рисунок 8.2) є основною і товщина її залежить від напруги по відношенню до корпуса машини, тобто від максимальної напруги тягового генератора. Ця ізоляція виготовляється склослюдянитовою стрічкою ЛСФЧ товщиною 0,070,10 мм. При напрузі відносно корпуса до 750 В намотується три шари ізоляції в напівперекриття і в цьому випадку повна двостороння товщина корпусної ізоляції буде .

Покривна ізоляція 4 (рисунок 8.2) служить для захисту основної корпусної ізоляції від механічних пошкоджень. Незалежно від значення напруги її виконують із склострічки товщиною 0,10 мм одним шаром в напівперекриття або товщиною 0,15 мм встик.

Рисунок 8.2 - Розташування провідників та їх ізоляція в пазу якоря

При визначені місця, яке займається ізоляцією по висоті паза, враховується ще прокладка 5 із міканіту товщиною 0,5 мм, що вкладається на дно паза, між верхньою та нижньою котушками, а також між верхньою котушкою та клином 6.

Крім того передбачається місце для встановлення клина 6 по висоті 68 мм, але не менше 5 мм. Зазор на укладку по висоті паза приймається рівним 0,150,20 мм, по ширині 0,200,30 мм.

Таким чином, знаючи розміри провідників якірної обмотки та їх кількість, з урахуванням електричної ізоляції однин від одного та від осердя якоря, визначається висота h_п та ширина b_п паза.

Висота зубця приймається рівною висоті паза, тобто h_z= h_п.

Ширина зубця якірного осердя в основі

, мм.   (8.11)

,мм

Ширина зубця на висоті 1/3 h_z від його основи

, мм.        (8.12)

,мм

Отримані розміри вказуються на ескізі, що приводиться в проекті. Приклад показано на рисунку 8.3.

Зубцеві кроки в мм:

а) по зовнішньому діаметру якоря

;        (8.13)

б) по дну паза

;        (8.14)

в) на 1/3 висоти паза від основи

.        (8.15)

Для остаточного висновку про правильність обраних розмірів провідника і паза якоря слід визначити магнітну індукцію в перетині зубця, взятому на 1/3 висоти зубця, відраховуючи від основи. Розрахунковий перетин зубців для проходження магнітного потоку в м²

,        (8.16)

де к_c=0,97 - коефіцієнт, що враховує ізоляцію листів пакету заліза якоря із електротехнічних сталей марок Э11, Э12, Э1300, Э1300А;

α - коефіцієнт полюсного перекриття.

Основний магнітний потік машини в Вб

,      (8.17)

де U_дн - напруга тягового двигуна в тривалому режимі (визначається відповідно до схеми з’єднання двигунів з тяговим генератором), В;

,96 U_дн=Е - електрорушійна сила (е.р.с.) машини в тривалому режимі, В;

n_н - частота обертання якоря в тривалому режимі, об/хв.

Магнітна індукція в перетині зубця на 1/3 висоти паза в Тл

.  (8.18)

Вона не повинна перевищувати 2,3 Тл.

Рисунок 8.3 - Зубцевий шар якоря та його розміри