Передачи тепловозов Курс лекций Передачи тепловозов Вопросы

Передачи тепловозов Курс лекций

Передачи тепловозов Вопросы к рассмотрению: Ú Общие сведения о передачах; Ú Механическая передача; Ú Гидравлическая передача; Ú Электрическая передача.

Общие сведения о передачах Ú Любой дизель работает более экономично при постоянном режиме. Это значит, что при всех скоростях движения тепловоза мощность двигателя должна оставаться неизменной. Ú При этом условии произведение силы тяги локомотива на скорость его движения есть величина постоянная (Fк × V=const) и зависимость между силой тяги и скоростью движения тепловоза выражается равнобокой гиперболой: чем больше скорость, тем меньше сила тяги. Ú Для получения такой гиперболической тяговой характеристики на тепловозах устанавливают специальную передачу между коленчатым валом дизеля и колесами локомотива, которая соответствующим образом трансформирует вращающий момент дизеля.

Общие сведения о передачах На тепловозах применяют передачи трех видов: Ú Механическая; Ú Гидравлическая; Ú Электрическая.

Механическая передача Ú При механической передаче коленчатый вал дизеля соединен с колесными парами муфтами сцепления и зубчатой передачей (коробкой передач), позволяющей получать три или четыре ступени скоростей. Ú Муфта сцепления фрикционная или магнитная, позволяет плавно включать ступени скорости. Ú Механическая передача простая по устройству, легкая, дешевая в изготовлении, имеет высокий коэффициент полезного действия. Ú Однако применяют ее только на тепловозах малой мощности, мотовозах, автомотрисах и некоторых дизель-поездах вследствие того, что она не способна передавать большие вращающие моменты от дизеля к колесным парам, имеет большие габаритные размеры, малую прочность зубчатых колес.

Гидравлическая передача Ú Гидравлическая передача (гидропередача) состоит из гидротрансформаторов, гидромуфт, коробки скоростей, реверсивного механизма, осевых редукторов и карданного привода к ним. Ú Силовыми элементами гидравлических передач являются гидротрансформаторы и гидромуфты.

Гидравлическая передача Ú Гидротрансформатор осуществляет преобразование вращающего момента, т. е. может изменять вращающий момент ведущего вала по отношению к моменту ведомого. Ú Изменяя момент, он изменяет и силу тяги тепловоза в зависимости от скорости его движения, т. е. стремится обеспечить гиперболическую тяговую характеристику тепловоза.

Гидравлическая передача Ú Гидротрансформатор состоит из насосного колеса 3, турбинного колеса 2 и неподвижного направляющего аппарата 1, заключенных в замкнутом объеме. Ú Насосное колесо укреплено на ведущем валу а (колесе), механически связанном с коленчатым валом дизеля. Ú Турбинное колесо укреплено на ведомом валу b, который через механический редуктор связан с движущими осями локомотива. Ú Направляющий аппарат имеет спрофилированные лопатки. Лопатки насосного, турбинного колес и направляющего аппарата находятся в непосредственной близости друг от друга.

Гидравлическая передача Ú Гидротрансформатор

Гидравлическая передача Ú Принцип действия гидротрансформатора заключается в следующем. Внутренняя полость его при работе заполняется маслом под постоянным давлением от специального насоса. Избыток масла из полости стекает в картер передачи. Ú Насосное колесо, приводимое во вращение коленчатым валом дизеля, приводит в движение рабочую жидкость (масло полости), сообщив ей, определенное количество энергии жидкости, и направляет ее на лопатки турбинного колёса.

Гидравлическая передача Ú При движении жидкости возникает окружное усилие, действующее на лопатки турбинного колеса; оно создает вращающий момент на ведомом валу. С лопаток турбинного колеса она переходит на лопатки направляющего аппарата. Так как лопатки последнего неподвижны, то энергия жидкости здесь не затрачивается на производство механической работы, а почти без потерь переходит на лопатки насосного колеса. Ú Лопатки направляющего аппарата устроены таким образом, что потеря энергии жидкости на входных кромках лопаток насосного колеса наименьшая. Так завершает свой путь рабочая жидкость в круге циркуляции гидротрансформатора. Ú Вращающий момент турбинного колеса может быть большим и меньшим вращающего момента насосного колеса, равным ему.

Гидравлическая передача Ú Гидромуфтами называют устройства, передающие энергию от ведущего вала к ведомому через жидкость, заключенную в замкнутом объеме, без изменения, вращающего момента. Ú На ведущем валу 5 укреплено насосное колесо 7, а на ведомом валу 1 - турбинное колесо 9; с насосным колесом жестко скреплен кожух (колокол) 8, охватывающий турбинное колесо и образующий замкнутый объем. Ú Ведущий и ведомый валы установлены в станине 6 на радиально-упорных подшипниках качения 2 и 4. Ú Для предотвращения вытекания рабочей жидкости из колокола применяют специальные сальниковые уплотнения 3.

Гидравлическая передача Гидромуфта 1 - ведомый вал; 2 и 4 - радиально-упорные подшипники; 3 - сальниковые уплотнения; 5 - ведущий вал; 6 – станина; 7 - насосное колесо; 8 - кожух (колокол); 9 - турбинное колесо.

Гидравлическая передача Ú Принцип действия гидромуфты заключается в следующем. Рабочая жидкость (масло), поступившая от насосного колеса, действует на лопатки турбинного колеса и приводит его и ведомый вал во вращение, причем значение вращающего момента не изменяется. Ú Гидромуфты, следовательно, используют в гидропередачах только для соединения ведущего и ведомого валов. Ú На современных тепловозах применяются гидравлические передачи различных типов, рассчитанные на передачу как малых, так и больших мощностей. Ú Однако широкого применения в тепловозостроении гидропередача пока еще не нашла.

Электрическая передача Ú Электрическая передача получила самое широкое распространение в тепловозостроении. Ú Она удовлетворяет эксплуатационным требованиям, предъявляемым к локомотивам, и сохраняет постоянство мощности при изменении силы тяги и скорости движения. Это достигается путем изменения режима работы входящих в нее электрических машин. Ú Электрическая передача дает возможность сочленять несколько тепловозов (секций) для управления с одного пульта, т. е. обеспечивает работу по системе многих единиц.

Электрическая передача На тепловозах применяют электрические передачи трех видов: Ú Постоянного тока; Ú Переменно-постоянного тока; Ú Переменного тока.

Электрическая передача Ú Передача постоянного тока • Передача постоянного тока, в которой и тяговый генератор Г и тяговые электродвигатели М выполнены в виде машин постоянного тока, наиболее проста, не имеет промежуточных звеньев, обладает высоким к. п. д. и хорошими регулировочными качествами. • Однако в связи с увеличением секционной мощности тепловозов генераторы постоянного тока (более 3000 к. Вт) не всегда обеспечивают нормальную работу узла щетка-коллектор, т. е. нормальную коммутацию.

Электрическая передача Ú Передача переменно-постоянного тока • В передаче переменно-постоянного тока применен тяговый синхронный генератор Г переменного тока и тяговые двигатели М постоянного тока. • Для преобразования переменного тока в постоянный между генератором и двигателями включена выпрямительная установка ВУ. • При дальнейшем увеличении мощности лимитирующим становится тяговый двигатель.

Электрическая передача Ú Передача переменно тока • Поэтому в перспективе намечается применение передач переменного тока, в которых и тяговые двигатели выполнены в виде машин переменного тока. • Для нормальной работы таких двигателей требуется одновременно регулировать напряжение и частоту переменного тока. Поэтому в цепь включается преобразователь частоты ПЧ.