Разработка надежной тяговой передачи с ремонтопригодной и контролепригодной муфтой электропоездов серии ЭР9
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? осевую нагрузки, а при зазоре в зубчатом зацеплении - и окружную нагрузку.
Вариант 2 имеет ряд преимуществ перед вариантом 1:
- лёгкость сборки из-за совмещения только вертикальных плоскостей;
- доступность болтов поводка;
- набольшая доступность болтов кольца;
- возможность применения болтов диаметром более 16 мм;
- имеется всего четыре болта на поводке вместо восьми болтов М10.
Недостатками варианта 2 является следующее:
- большая масса кольца и поводка, а соответственно и момент инерции;
- наличие опасно тонких сечений в поводке и кольце;
- большой диаметр и изгиб деталей, что будет вызвать большие амплитуды колебаний поводка и кольца в осевом и радиальном направлениях.
Так как вариант 2 имеет неоспоримые преимущества перед вариантом 1 по лёгкости сборки и разборки, а так же по возможностям совершенствования конструкции, для дальнейшей разработки выбираем вариант 2.
3.3 Расчёт сил, действующих на элементы муфты
Максимальную частоту вращения колёсной пары определяем при конструкционной скорости Vк = 130 км/ч по формуле:
n КП max=Vк.с-1, (2.1)3,6 ? ДКП
где: ДКП - диаметр колёсной пары по кругу катания,
ДКП = 1050 мм = 1,05 м
Отсюда:
n КП max=130.= 10,95 с-13,6 ? 1,05
Максимальная частота вращения вала якоря тягового электродвигателя определяется по формуле:
n дв max= n КП max и, с-1, (2.2)
где: и - передаточное отношение редуктора,
и = 72/22 = 3,41
Тогда, из выражения 2.2:
n дв max= 10,95 х 3,41 = 37,34 с-1.
Максимальный момент, развиваемый тяговым электродвигателем определяем по формуле:
М дв max=2 П max ?р ДКП/2Нм, (2.3)и
где: 2 П max - нагрузка от оси моторного вагона на рельс при максимальной населённости вагона (7 пассажиров на квадратный метр),
П max = 14,9 тс = 194 х 103 Н;
?р - расчётный коэффициент iепления,
?р = 0,33.
Подставляем данные в формулу (2.3) и получаем:
М дв max=194 х 103 х 0,33 х (1,05/2)= 9856 Нм.3,41
Максимальную окружную силу, приложенную к деталям муфты по касательной к траектории вращения, может определить из выражения:
F t max i =(1 + Кд) М дв maxН, (2.4)R i
где: Кд - коэффициент динамики;
R i - расстояние от оси вращения муфты до точки, в которой определяем окружную силу, м.
Коэффициент динамики для электропоездов определяем по эмпирической формуле [1, стр. 194]:
Кд = (а + 0,022 (V - 55)) / fст, (2.5)
где: а - коэффициент, равный 0,05 - для элементов кузова, и, 0,10 - для обрессоренных. элементов тележки;
fст, - суммарный статический прогиб рессорного подвешивания,
fст, = 120 мм.
Тогда для V = Vк = 130 км/ч, и, учитывая, что рассматриваемая часть муфты находится на тележке и обрессорена, из выражения 2.5 определяем:
Кд = (0,10 + 0,022 (130 - 55)) / 120 = 0,114
Окружную силу на расстоянии R 1 = 290 мм и равную 0,29 м от оси вращения муфты (для соединительных болтов поводка и кольца тягового электродвигателя и для зубьев поводка) определяем по формуле 2.4:
F t max i =(1 + 0,114) 9856= 37861 Н0,29
Максимальную радиальную силу, приложенную к элементам муфты перпендикулярно к оси вращения муфты, определяем по эмпирической формуле [13, стр. 250]:
Fr max = (1 + Кд) 2 Жрадоб (1 + 0,3 х 10-3 М дв max + 0,35 х 10-6 n2 дв max) ?max, Н, (2.6)
где: 2 - коэффициент, учитывающий увеличение жёсткости оболочки при температуре -35С;
Жрадоб - жёсткость резинокордовой оболочки 520х150 в радиальном направлении,
Жрадоб = 2,7 х 105 Нм [13, стр. 250];
?max - максимальная допустимая раiентровка муфты при частоте оборотов свыше 2000 об/мин,
?max = 6 мм = 6 х 10 -3 м [13, стр. 249].
Величину частоты вращения вала якоря n дв max для подстановки в формулу (2.6) переведём из с-1 в обороты в минуту:
n дв max = 37,34 х 60 = 2240 об/мин
Подставляем данные в зависимость 2.6. получаем:
Fr max = (1 + 0,114) 2 х 2,7 х 105 (1 + 0,3 х 10-3 х 98,56 + 0,35 х 10-6 х 22402) 6 х 10-3 = 20620 Н
Максимальную осевую силу так же определяем по эмперической формуле [13, стр. 250]:
Fа max = 0,25 М дв max - 0,45 х 10-4 n2 дв max, Н, (2.7)
Из расчёта по формуле 2.7 получаем:
Fа max = 0,25 х 9856 - 0,45 х 10-4 22402 = 2238 Н
Таким образом, теперь нам известны все три силы, действующие на элементы муфты:
1.окружная сила
F t max i =37861 Н
2.радиальная сила
Fr max = 20620 Н
3.осевая сила
Fа max = 2238 Н
Так как прочность деталей муфты рассчитываем в разделе 3 методом конечных элементов, то здесь оценим только контактную прочность зуба, сравнивая наибольшее давление на площадке контакта с допускаемым значением, для сталей Ст. 45 равным [1, табл. 8.3]:
р0 = 1050-1350 Н/мм2, (2.8)
Наибольшее давление на площадке контакта определяем по формуле:
р0 =F t max.Н/мм2, (2.9)2 х 0,5642 S
где: 2 - коэффициент, учитывающий действие силы F t max на два зуба;
,5642 - коэффициент площади контакта;
S - площадь контактирующей поверхности зуба, из приложения 2 S = 38х14 = 532 мм2.
Подставив данные в выражение 2.9, получаем:
р0 =37861.= 63,07 Н/мм22 х 0,5642 х 532
Как видно из сравнения полученного значения р0 с [р0 ], конструкция зуба имеет значительный запас контактной прочности.
3.4 Расчёт болтового соединения поводка и кольца
На болты действуют радиальная и осевая силы, а окружную си