Расчёт основных параметров зубчатой передачи тягового электродвигателя

 

,                           (12.6)

 

где – коэффициент постоянной шунтировки, для полного возбуждения .

 

,

 

,

 

.

 

3. Находим м.д.с. главных полюсов по формуле

 

.

 

4.  Определяем  м.д.с. поперечной реакции якоря по формуле

 

,

 

.

 

5.  Рассчитываем  отношение  .

6.  Находим  коэффициент  .

Для тягового двигателя с компенсационной обмоткой принимается постоянным и равным той величине, что и при расчете магнитной цепи, т. е.

 

.

7. Определяем размагничивающую составляющую м.д.с. реакции 
якоря по формуле

 

.

 

8. Находим м.д.с., создающую магнитный поток

 

.

 

9. По кривой намагничивания (см.рис.5) определяем магнитный поток Ф, соответствующий м.д.с. .

10.   Рассчитываем частоту вращения якоря ТД по формуле

 

   

,    

 

.

                                     

11.   Находим скорость движения по формуле

 

                                  ,                                         (12.5)

 

.

 

Расчет  электромеханических характеристик  рассчитываемого двигателя пульсирующего тока выполнен для полного возбуждения.

Расчеты сведены в таблицу 12.2. Зависимости n(I) и v(I) показаны на рис.6.

Таблица 12.2 – Расчет электромеханических  характеристик тягового двигателя

Iя, А	Е, В	Fв, А	Fρ, A	Fμ, A	Ф, Вб	n, об/мин	V, км/ч
0,4Iн=394,72	824,20	3947,17	140,34	3806,82	0,059	1309,65	76,94
0,8Iн=789,43	811,41	7894,34	280,69	7613,65	0,083	916,50	53,84
Iн=986,79	805,01	9867,92	350,86	9517,06	0,091	829,34	48,72
1,05Iн=1036,13	803,41	10361,32	368,40	9992,92	0,092	818,69	48,10
1,1Iн=1085,47	801,81	10854,71	385,95	10468,77	0,093	808,28	47,49

 

Зависимость к.п.д. тягового двигателя от тока h(I) рассчитывается по формуле (11.13). Значения тока принимаем те же, что и при расчете скоростной характеристики.

Для каждого  значения тока определяем все виды потерь. В качестве исходных принимаются  величины потерь, найденные при расчете к.п.д. для номинального режима работы (см.11.1). Эти величины потерь в приведенных ниже формулах (12.6...12.10) имеют дополнительный индекс "н".

Для i-го тока определяются следующие потери:

- в меди

 

                        ,                                  (12.6)

 

- в стали

 

         ,                           (12.7)

 

- механические

     

       ,                      (12.8)

 

- в щеточном  контакте

 

                          ,                                    (12.9)

 

- добавочные

 

                               ,                                  (12.10)

 

Коэффициент , который зависит от отношения токов , определяется по кривой, приведенной на рис.11.1.

К.п.д. на ободе движущего колеса (с учетом потерь в тяговой передаче и моторно-осевых подшипниках) определим по формуле

 

                              ,                                     (12.11)

 

где – к.п.д. зубчатой передачи.

Зависимость к.п.д. передачи от отношения токов приведена в таблице 12.3. Отношение при характеризует относительную мощность, подведенную к двигателю. Результаты расчетов сведем в таблицу 12.4

 

Таблица 12.3

	2,00	1,50	1,25	1,00	0,75	0,60	0,50	0,40	0,30	0,25
	0,965	0,970	0,973	0,975	0,975	0,973	0,968	0,956	0,933	0,915

 

Таблица 12.4

Показатели	Ток якоря, А
	0,4Iн	0,8Iн	Iн	1,05Iн	1,1Iн
	394,72	789,43	986,79	1036,13	1085,47
Ф, Вб	0,059	0,083	0,091	0,092	0,093
n, об/мин	1309,65	916,50	829,34	818,69	808,28
ΔРмо, кВт	5051,06	20204,25	31569,15	34804,98	38198,67
ΔРсо, кВт	6676,56	7735,21	8003,80	8023,68	8043,09
ΔРмех, кВт	5479,23	3834,40	3469,73	3425,20	3381,62
ΔРэщ, кВт	1184,15	2368,30	2960,38	3108,40	3256,41
Кд	0,22	0,25	0,3	0,31	0,33
ΔРдоб, кВт	1682,32	1911,73	2294,08	2370,55	2523,49
∑ΔР, кВт	20073,32	36053,89	48297,13	51732,81	55403,28
η	0,939	0,946	0,942	0,941	0,939
ηзп	0,956	0,975	0,975	0,975	0,975
ηо	0,898	0,922	0,918	0,917	0,916

 

 

Вращающий момент на валу тягового двигателя найдем по формуле

 

                ,                                  (12.12)

 

Силу тяги одного колесно-моторного блока электровоза найдем по формуле

 

                      ,                             (12.13)

 

Вращающий момент на валу тягового двигателя и сила тяги одного КМБ электровоза рассчитываются для тех же значений токов, что и при определении n, v, h и h₀. Результаты расчетов сводим в таблицу 12.5 и переносим туда значения n, h и v, h₀ для соответствующих токов двигателя из табл.12.2 и табл.12.4.

 

Таблица 12.5 – Электромеханические характеристики тягового двигателя

Iя, А	n, об/мин	V, км/ч	М, Н·м	η,	ηо,	FКМБ, кН
0,4Iн=394,72	1309,65	76,94	2271,39	0,939	0,898	13,93
0,8Iн=789,43	916,50	53,84	6534,13	0,946	0,922	40,88
Iн=986,79	829,34	48,72	8988,89	0,942	0,918	56,23
1,05Iн=1036,13	818,69	48,10	9549,15	0,941	0,917	59,74
1,1Iн=1085,47	808,28	47,49	10118,52	0,939	0,916	63,30

 

По результатам  расчетов построили зависимости: n(I); М(I); h(I); v (I); (I) и h₀ (I), изображенные на рисунке 6.

 

 

Рисунок 6 – Электромеханические  характеристики тягового двигателя

13 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

Оценка технико-экономических показателей  спроектированного тягового двигателя выполняется по степени использования материалов и по возможности реализации номинальной мощности во всем диапазоне изменения скорости.

Определение расхода активных материалов в проекте  производится по удельной массе двигателя, то есть массе, отнесенной к единице  номинальной мощности, определяемой по формуле

 

                                                     ,                                                 (13.1)

 

или к единице  номинального вращающего момента, определяемой по формуле

 

                                               ,                                                 (13.2)

где - масса двигателя.

Массу тягового двигателя найдем по формуле

 

                                   ,                             (13.3)

 

.

 

.

 

 

Сравнивая полученные данные проектируемого тягового двигателя с показателями серийных двигателей отечественного производства, можно сделать вывод о том, что двигатель получился выгодным с точки зрения расхода материалов.

Для количественной оценки регулировочных свойств применяется коэффициент использования мощности, который рассчитывается по формуле

 

                                               ,                                             (13.4)

 

где - мощность при максимальной скорости и минимальном ослаблении возбуждения.

При принятых допущениях и с учетом других параметров, влияющих на регулировочные свойства

 

,                                       (13.6)

 

.

 

По этому параметру двигатель  отвечает современным требованиям.