вітчизняному тяговому рухомому складі застосовувалися тягові приводи на базі тягових двигунів постійного струму, що мають низькі питомі показники і ненадійних в експлуатації.
Тенденція переходу до використання приводів на базі трифазних асинхронних тягових двигунів [1, 2, 3] робить необхідним перегляд властивостей тягових приводів саме з позиції застосування асинхронного двигуна.
Привід з опорно-осьовий підвіскою тягового двигуна постійного струму має безпружинну масу до 6000кг, при цьому потужність двигуна може становити 400-500 кВт для тепловозів і 600-700 кВт для електровозів, при опорно-рамної підвісці тягового двигуна його потужність може бути підвищена до 850 кВт. Застосування асинхронних тягових двигунів дозволяє довести осьову потужність до 1400-1600 кВт.
Застосування в приводі асинхронного тягового двигуна з потужністю на рівні двигуна постійного струму, дозволяє використовувати такі його достоїнства як: 1) високі показники питомої потужності в порівнянні з двигуном постійного струму (для двигуна постійного струму цей показник становить 0 , 2-0,3 кВт/кг, для асинхронного - 0,4-0,7 кВт/кг; 2) висока надійність; 3) мінімум витрат на обслуговування [6, 7].
Розглянемо це на прикладі розрахунку колісно-моторного блоку локомотива з асинхронними тяговим приводом і опорно-осьовий підвіскою призначеного для тяги десятівагонного пасажирського поїзда масою 700 т. з максимальною швидкістю 160 км/ч. Критеріями при цьому будуть: масо-габарітние показники, потужність тягового двигуна і дію на дорогу. Розрахунок проводиться за загальноприйнятими методиками викладеним в [8, 9, 10].
. Дотична сила тяги локомотива дорівнює опору руху поїзда заданої маси на розрахунковому режимі:
кН,
де - маса поїзда, т;- Прискорення вільного падіння, - питомий опір руху суцільнометалевого пасажирського вагона, Н/кН;- Додатковий опір при русі по розрахунковому підйому;- Розрахункова швидкість (км/ч);- Маса припадає на одну вісь вагона, т.
. Прийнявши зчіпний вагу кН, визначаємо силу зчеплення локомотива в розрахунковому режимі: кН,
де - коефіцієнт зчеплення при русі з розрахунковою швидкістю.
. Розрахункова дотична потужність локомотива при роботі в сталому режимі становить:
кВт.
Для подальшого розрахунку потужність тягового двигуна приймається кВт, тобто приблизно рівною потужності двигуна постійного струму.
. Найбільший можливий діаметр ділильної окружності зубчастого колеса: мм,
де мм - діаметр коліс; мм - кліренс; мм - відстань від зовнішньої стінки кожуха до ділильної окружності.
. Вибираємо число зубів шестерні і модуль зачеплення, виходячи з рекомендацій наведених у [8, 9].
Централь передачі:
мм.
. Внутрішній діаметр розточення остова дорівнює:
мм,
де мм - діаметр зовнішньої обойми моторно-осьового підшипника.
. Зовнішній діаметр статора: мм.
. Частота обертання двигуна в номінальному режимі:
об/хв.
. Довжину сердечника якоря розрахуємо за формулою:
мм,
де - коефіцієнт полюсного перекриття; Тл - індукція в робочому зазорі; А/м - лінійне навантаження якоря.
Виходячи з довжини сердечника приймемо загальну осьову довжину двигуна мм. Осьовий габарит тягового редуктора приймаємо мм, як у більшості приводів з опорно-осьовий підвіскою тягового двигуна.
За отриманими геометричним параметрам побудуємо схему приводу з асинхронним тяговим двигуном, заштрихованої областю покажемо габарити приводу еквівалентної потужності з тяговим двигуном постійного струму.
Рис. 2.1 - Габарити колісно-моторного блоку з асинхронним двигуном і двигуном постійного струму (заштрихована область).
Як видно на рис. 1 при однаковій потужності асинхронний тяговий двигун має менший монтажний обсяг, ніж двигун постійного струму.
Маса асинхронного тягового двигуна з даними габаритами обчислюється за наближеною формулою:
кг,
де м - товщина стінки литого остова.
Маса колісної пари з буксовими вузлами і корпусом тягового редуктора становить порядку 3500 кг. Якщо врахувати що при опорно-осьовий підвісці близько 2/3 маси тягового двигуна залишається непідресореної, то сумарна безпружинна маса колісно-моторного блоку з асинхронним тяговим двигуном становить 4000-4200 кг, що на 1500-2000 кг менше ніж для приводу з двигуном постійного струму.
Таким чином, використання асинхронного тягового двигуна дозволяє скомпонувати механічну частину опорно-осьового приводу таким чином, щоб: 1) поліпшити умови роботи трансмісії приводу; 2) з метою зниження непідресореної маси застосувати колеса меншого діаметру; 3) знайти оптимальну установку тягов...
