Курсовая работа: Определение основных параметров и компоновка оборудования автономного локомотива
2.2.3 Особенности конструкции силовой передачи
Силовая передача на тепловозе 2ТЭ116 переменно-постоянного тока состоит из следующих основных узлов: тягового генератора ГС-501А, выпрямительной установки УВКТ-5, тягового электродвигателя ЭД-118А, тягового редуктора и колесной пары.
Тяговый генератор. (рис.5) Тяговый генератор ГС-501А переменного тока предназначен для эксплуатации на тепловозах с электрической передачей переменно-постоянного тока и служит для преобразования механической энергии дизеля в электрическую.
Вырабатываемый генератором трехфазный переменный ток частотой 100 Гц идет в выпрямительную установку, а затем выпрямленный - к тяговым электродвигателям постоянного тока.
Рис. 5. Поперечный разрез тягового синхронного генератора ГС-501А 11-катушка полюса ротора.12-полюс ротора, 13-демпферная обмотка.
Генератор ГС-501А представляет синхронную электрическую машину защищенного исполнения, с явно выраженными 12 полюсами на роторе, с независимым возбуждением, с принудительной вентиляцией. Охлаждающий воздух подается осевым вентилятором через сборный стальной патрубок со стороны, противоположной контактным кольца (со стороны дизеля). В нижней части подшипникового щита под контактными кольцами укреплен стальной патрубок для выброса в атмосферу нагретого воздуха. При необходимости воздух может частично выбрасываться в кузов тепловоза.
Расход охлаждающего воздуха и падения статического напора приведены в технической характеристике.
Вращение генератора по часовой стрелке, если смотреть со стороны контактных колец.
Состоит генератор из неподвижной части статора, в пазах которого располагаются две трехфазные, волновые двухслойные обмотки и вращающиеся части - ротора с полюсами возбуждения, питаемыми постоянным током через щетки и кольца.
Статор имеет сварной корпус, изготовленный из стальных листов, которым с помощью вальцевания придается цилиндрическая форма. К корпусу статора приварены опорные лапы для установки генератора, ребра с проушинами - для подъема и транспортировки, а также кронштейны для установки синхронного возбудителя и стартер-генератор.
Ротор имеет сварной литой корпус, на который нашихтован и спрессован пакет из стальных двухмиллиметровых листов и индуктора. В этих листах выштампованы пазы формой "ласточкиного хвоста", в которых на готовом корпусе ротора клиньями крепят 12 полюсов моноблочной конструкции. В пазы полюсных наконечников встроена демпферная (успокоительная) обмотка, которая снижает перенапряжение на фазах в динамических режимах работы.
Подшипниковый щит сварной конструкции является несущей частью. В щите имеется выемная ступица, обеспечивающая возможность замены роликового подшипника без снятия щита с генератора и без отъема генератора от дизеля.
Конструкция щеткодержателя предусматриваем постоянные усилия нажатия пружины на щетку независимо от износа последней. Всего 6 щеток ЭГ-4, снабженных резиновыми амортизаторами, через которые на щетку передаются постоянные усилия нажатия рычага пружины, равные 1,7-2 кгс.
Конструкцией генератора предусмотрено предохранение всего крепежа от самоотвинчивания и коррозии.
Характеристики тягового генератора ГС-501А.
Активная мощность, кВт2190 Линейное напряжение, В290/535 Действующее значение линейного тока, А2х2350/2х1330 к. п. д.,%94,1/95,8 Наибольший ток, А2х3700 Частота вращения вала, с-1 (об/мин) 16,7/1000 Масса, кг: 6000
Класс изоляции: обмотки статора H полюсов ротора F.
Выпрямительная установка УВКТ-5. Выпрямительная установка на кремниевых лавинных вентилях предназначена для питания выпрямленным током тяговых электродвигателей и состоит из одного шкафа с вентилями. Электрическая схема ВУ представляет собой два трехфазных моста, включенных параллельно и питающихся от тягового синхронного генератора. Каждое плечо моста ВУ состоит из 10 параллельных ветвей, в каждой из которых по два последовательно соединенных вентиля. Вентили собраны в отдельные блоки с охладителями по 8 штук, причем на каждой стороне ВУ расположены по 15 блоков. Конструкция ВУ допускает двухстороннее обслуживание.
Тяговый электродвигатель ЭД-118А (рис 6). Предназначен для привода колесных пар тепловоза через одноступенчатый прямозубый редуктор. Тяговый электродвигатель ЭД-118А является электрической машиной постоянного тока с последовательным возбуждением. На тепловозе установлено 6 ТЭД, по одному на каждую ось. В электродвигателе имеются 4 главных и 4 дополнительных полюса. Главные полюсы создают магнитный поток. Дополнительные полюсы в сочетании с электрографитными щетками обеспечивают нормальную коммутацию без подгара коллектора и электрощеток.
Якорь представляет собой вращающуюся часть электродвигателя и состоит из сердечника напрессованного на вал коллектора, в петушки которого впаяны концы секции, уложенной в сердечник якорной обмотки. Сердечник нашихтован на вал из штампованных листов электротехнической стали. Обмотка якоря петлевая с уравнительными соединениями. Коллектор арочного типа собран из штампованных пластин твердотянутой коллекторной меди, имеющей в поперечном сечение форму трапеции.
Для облегчения массы коллектора в медных пластинах выштампованы отверстия.
Рис.6. Тяговый электродвигатель ЭД-118А. 22-вкладыши моторно-осевого подшипника, 23-корпус моторно-осевого подшипника, 24-механизм смазывающего фитиля моторно-осевого подшипника.
Тяговый редуктор Тяговый редуктор тепловоза предназначен для повышения вращающего момента, подаваемого тяговым двигателем на колесную пару, и обеспечение заданной длительной конструкционной скорости движения тепловоза.
Зубчатая передача редуктора при опорно-осевом подвешивании тягового электродвигателя работает в тяжелых условиях из-за переменных режимов работы и динамических нагрузок, перекосов зубчатых колес, от деформации оси и вала якоря, а также перекосов остова тягового электродвигателя вследствие зазоров в осевом подшипнике, которые в эксплуатации могут достигать 2 мм и более. Для обеспечения надежности и увеличения срока службы редуктора зубчатое зацепление выполнено с самоустанавливающимся зубчатым венцом упругого колеса. Венец и ведущую шестерню изготавливают из легированных сталей.
Основные параметры зубчатой передачи:
Модуль, мм:
Шестерни 17 колеса 75
Модуль, мм:
угол исходного контура, град. 10
Диаметр окружности выступов, мм:
Шестерни 198,88
колеса 777,5
передаточное число 4,412
межцентровое расстояние, мм 468,8
Колесная пара. Колесную пару тепловоза образуют напрессованные на ось колесные центры с бандажами. Колесные пары тепловоза воспринимают и передают на рельсы вес кузова и тележек со всем оборудованием, а также собственный вес с деталями, смонтированными непосредственно на колесных парах. При движении тепловоза каждая колесная пара, взаимодействуя с колеей, воспринимает удары, порождаемые неровностями пути и направляющими силами, и в свою очередь сама воздействует на путь. Кроме того колесной паре передается вращающий момент тягового электродвигателя, а в месте контакта колес с рельсами образуются силы тяги и торможения.
Колесные центры унифицированной колесной пары изготовлены из стальной отливки и состоят из ступицы, обода и диска. Колесные центры напрессовывают на ось с усилием 1100-1500 кН при насаженных бандажах, и 950-1440 кН - без бандажей.
Бандажи являются той частью колес, которая непосредственно взаимодействует с рельсами. Материал бандажа должен обладать высокой прочностью, чтобы сопротивляться износу и снятию, и быть достаточно вязким, чтобы сопротивляться ударным нагрузкам.
2.2.4 Краткое описание конструкции экипажной части
Экипажная часть состоит из кузова, главной рамы, ходовой части.
Кузов (рис.8). Кузов тепловоза 2ТЭ116 выполнен с несущей рамой и состоит из главной несущей рамы, кабины машиниста с проставкой, кузова над дизелем и охлаждающего устройства.
Главная рама (рис.7). Главная рама предназначена для восприятия веса оборудования, находящегося в кузове тепловоза, передача тягового усилия тормозных сил, динамических и ударных нагрузок, возникающих при движении локомотива.
Основными несущими элементами рамы являются две хребтовые балки 9, выполненные из двутавров, усиленных приваренными к нижним и верхним полкам, усиливающими полосами толщиной 18мм и скрепленные стяжными ящиками 1 и 6, прикрепленными к нижним усиливающим полосам с помощью заклепок и прерывистого сварного шва.
К задним и передним торцам хребтовых балок приварены лобовые листы толщиной 14мм, в которые стяжные ящики упираются своими буртами. Стяжные ящики представляют собой литые пустотелые конструкции. Для увеличения жесткости рамы хребтовые балки соединены между собой поперечными диафрагмами толщиной 8мм. С левой и правой сторон в средней части рамы для увеличения ее несущей способности в месте ее наибольшего нагружения (установка дизеля, бака для топлива, АБ) в раму вварены две фермы. Каждая ферма представляет собой коробчатую сварную конструкцию трапециевидной формы, разделенную четырьмя диафрагмами на три отсека, в которых выполнены ниши для АБ. Ниши закрываются крышками. Фермы приварены сплошным швом к хребтовым балкам по диафрагмам, продольным листам и откосам составляют со всеми другими несущими элементами рамы сварную конструкцию. По периметру рамы (по трем ее сторонам - боковым и лобовым) к кронштейнам, хребтовым балкам, а также к фермам приварен обносной швеллер 3.
Снизу на специальные, имеющие коробчатые сечения усиления во всю высоту хребтовых балок рамы приварены два шкворня 8, на которые установлены и приварены прерывистом швом сменные шкворневые кольца 7, изготовленные из стали 40.
Рис.7. Главная рама.
Рама сверху по всей своей поверхности, кроме центральной части, где выполнен поддон для дизеля, защита настилом. Толщина настильных листов под кабиной и боковых 4мм. Снизу настилом защищена вся средняя часть рамы между хребтовыми балками, по всей длине от переднего стяжного ящика до заднего. Толщина нижних настильных листов 8мм.
В месте установки компрессора и его привода верхний настил усилен снизу ребрами жесткости. Снизу вокруг шкворней выполнены по четыре специальных места 10 под установку верхних элементов опорно-возвращающих устройств тепловоза. В этих местах каркас рамы имеет жесткие коробчатые усиления.
В зоне установки передних и задних элементов опорно-возвращающих устройств тепловоза приварены четыре опоры 2 под домкраты для подъемки надтележечного строения тепловоза.
В раме также выполнены (вварены) каналы сварной конструкции для подвода воздуха на наддув к тяговым электродвигателям передней и задней тележек, а также каналы для наддува к высоковольтным камерам. На верхнем настиле с правой и левой сторон рамы установлены штампованные желоба 11 с крышками для прокладки в них силовых кабелей из высоковольтных камер к ТЭД и электродвигателям вспомогательного оборудования. Для предотвращения скопления ваги в желобах они подняты над рамой на плитках высотой 20мм и в их днище выполнены отверстия.
Кабина машиниста. Кабина машиниста является постоянным рабочим местом локомотивной бригады при управлении тепловозом, отвечает современным требованиям промышленной эстетики и производственной санитарии.
В лобовой части кабины установлены песочные бункеры. Расположение окон и их конструкция обеспечивают хороший обзор пути. Для вентиляции кабины предусмотрен люк вверху лобовой части, а также два люка в задней части крыши. Кроме того, в средней части кабины под пультом управления установлен отопительно-вентиляционный агрегат, который забирает воздух через отверстия в лобовой стенке кабины. Для кондиционирования воздуха в кабине машиниста на крыше кабины установлены кондиционеры. Сиденья для машиниста и помощника машиниста регулируются по высоте. Для удобства управления тепловозом при подходе к составу предусмотрена кнопка маневровой работы.
Между пультом управления и правой стенкой кабины расположены кран машиниста и кран вспомогательного тормоза. Скоростемер находится в правом углу кабины.
Крыша кабины, боковые стенки, задняя стенка (включая двери) и полы, имеют хорошую шумоизоляцию.
Рис. 8. Кузов. 1 - путеочиститель, 2 - главная рама, 3 - кабина машиниста. 4 - проставка, 5 - кузов над двигателем, 6 - холодильная камера, 7 - жалюзи забора воздуха дизелем, 8,10 - боковые и верхние жалюзи охлаждающего устройства, 9 - жалюзи забора воздуха в кузов, 11 - съемная крыша охлаждающего устройства, 12 - крыша над компрессором, 13,17,19 - люки, 14 - крыша с глушителем, 15 - крыша над дизелем, 16 - крыша над выпрямителем, 18 - крыша проставки.
Кузов над высоковольтной камерой. Кузов над ВВК отделяет кабину машиниста от дизельного помещения. Задняя стенка кузова представляет собой каркас из гнутых профилей, обшитых с обеих сторон металлическими листами. Между обшивкой по всей площади стенки уложены пакеты шумоизоляционного материала. Передний торец кузова над ВВК приварен к кабине машиниста, задний - к кузову над дизелем. В левой стенке есть дверь для входа в тепловоз, в задней стенки - две двери для сообщения с дизельным помещением. Двери имеют шумоизоляцию, а в верхней части расположены окна с двойным остеклением.
В кузове над ВВК размещены высоковольтная камера и комплексное устройство автоматики. Кузов над ВВК приваривается к обносному швеллеру рамы тепловоза.
Кабину машиниста с кузовом над ВВК предварительно собранными в блок, устанавливают на раму тепловоза.
Кузов над дизелем. Основой кузова является каркас из профилей, который изнутри и снаружи обшит металлическими листами. Внутренняя обшивка прикреплена к каркасу винтами, поверхность листов наружной обшивки, примыкающая к каркасу, покрыта противошумной мастикой.
На левой стенке кузова имеются три, а на правой - четыре оконных проема. На каждой стенке есть также проемы, закрытые жалюзи с жесткими створками, предназначенные забора воздуха на охлаждение тяговых электродвигателей передней и задней тележек, выпрямительной установки, тягового генератора. Кроме того, имеются проемы для забора воздуха дизелем и вентиляции кузова, на которые установлены жалюзи с поворотными створками.
Холодильная камера. Холодильная камера состоит из двух частей: шахты холодильника (охлаждающего устройства) с блоками секций радиатора, мотор-вентиляторов охлаждения, а также части кузова от дизеля до шахты холодильника. В этой части кузова, которая является продолжением дизельного помещения, кроме оборудования охлаждающего устройства, установлены мотор-компрессор, мотор-вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки, санузел, задние песочные бункеры, элементы автоматики водяной и масляной системы.
Ходовая часть. Ходовая часть состоит из следующих узлов: тележки, тягового редуктора, колесной пары, тягового электродвигателя, буксового узла, рессорного подвешивания и др.
Тележка. (Рис. 9) Тележка состоит из следующих основных частей: рамы тележки, трех колесно-моторных блоков, рессорного подвешивания, опорно-возвращающего устройства, тормозной рычажной передачи, тормозного воздухопровода, песочного трубопровода.
Рис. 9. Тележка тепловоза. 1-рама тележки, 2-песочный трубопровод тележки, 3-пружинный комплект, 4-подвеска колодок, 5-тормозной воздухопровод тележки, 6,8-ступеньки, 7-труба провода смазки к шкворневому узлу, 9-опорно-возвращающее устройство, 10-колесно-моторный блок.
Эта унифицированная бесчелюстная трехосная тележка с индивидуальным приводом каждой колесной пары через односторонний и одноступенчатый тяговый редуктор от тягового электродвигателя постоянного тока ЭД-118А и ЭД-118Б с циркуляционной принудительной системой смазки моторно-осевых подшипников. Установка двигателей на тележке выполнена опорно-осевой с рядным их расположением.
Рама тележки предназначена для размещения колесно-моторного блока с рессорным подвешиванием, исполнительного тормозного оборудования, опорных устройств надтележечного строения и механизма передачи силы тяги на кузов тепловоза. Связь между рамой тележки и колесными парами осуществляется через поводковые бесчелюстные буксы с жесткими осевыми упорами качения одностороннего действия. Такая связь позволяет передавать от колесных пар на раму тележки упруго, без наличия трения скольжения, силу тяги и торможения, поперечные силы при набегании на рельс, а также обеспечивать симметричность и параллельность осей колесных пар в раме тележки при колебательных ее перемещениях.
