Выбор и обоснование основных элементов передачи мощности

Передача мощности – совокупность устройств, передающий вращающий момент от вала силовой установки к движущим колёсам. Основным назначением передачи мощности является приспособление характеристик силовой установки дизеля к условиям тяги.

Графическая зависимость между касательной силы тяги и скоростью движения локомотива – тяговая характеристика. Тяговая характеристика локомотива имеет следующие ограничения:

1. Сила тяги не должна превышать силу сцепления колёс локомотива с рельсами.

При условии  – нарушается сцепление колёс с рельсами, и начинается процесс боксования.

2. Для каждого локомотива установлена конструкционная скорость. Реализация тяговой характеристики неосуществима и целесообразна. Рациональная тяговая характеристика имеет ограничения по мощности силовой установки.

Мощность силовой установки необходимо использовать полностью во всём диапазоне скорости. Возникает условие отвечающее уравнению гиперболе: .

Передача мощности тепловоза преобразует вращающий момент дизеля и частоту вращения коленчатого вала переменные величины момента и частоты вращения колёсных пар. Моментные характеристики непригодны для локомотива.

Изменения момента и частоты вращения может происходить без и с преобразованием энергии. Преобразование момента и частоты вращения может быть ступенчатым и непрерывным.

Передача мощности локомотива должна удовлетворять таким основным требованиям:

– обеспечение требуемой тяговой характеристики и плавное изменение силы тяги и скорости во всём рабочем диапазоне;

– обеспечение пуска без нагрузки с последующим включением;

– обеспечение возможности реверсирование передачи.

В зависимости от использования рода тока электропередачи подразделяются на передачи:

1) постоянного тока и тягового электродвигателя постоянного тока;

2) переменно-постоянного тока (главный генератор переменного тока, выпрямитель, тяговый электродвигатель);

3) переменно-переменного тока.

Рисунок 3 Структурные схемы электрической передачи:

а) постоянного, б) переменно-постоянного, в) переменного тока

В настоящее время электрическая передача является наиболее распространённой, и по всем вышеперечисленным параметрам, принимаем решение выбрать электрическую передачу переменно-постоянного тока, в качестве передачи мощности для проектируемого локомотива, используемую на прототипе.

Передача работает следующим образом. Тяговый генератор Г постоянного тока с независимым возбуждением подает напряжение на выпрямительную установку ВУ, а та в свою очередь питает шесть параллельно соединенных тяговых электродвигателей последовательного возбуждения ТЭД. Электромеханические характеристики электродвигателей последовательного возбуждения в рабочем диапазоне скоростей имеют вид гиперболы, что позволяет осуществить автоматическое регулирование возбуждения тягового генератора при помощи сравнительно несложных и надежных в эксплуатации электрических аппаратов. Тяговые электродвигатели включаются поездными контакторами.