при переключении передач и работе дизеля по внешней характеристике снижение силы тяги не более чем на 40%;

принудительную смазку вращающихся частей;

нормальную и безаварийную эксплуатацию при температурах от -50 до +40 °С;

время реверсирования передачи не более 2 с с момента мгновенного уменьшения нагрузки двигателей при заторможенном тепловозе;

отношение скорости движения на горизонтальном участке пути к скорости на руководящем подъеме, равное 5 для магистральных и 10-12 для маневровых тепловозов; широкую унификацию узлов и деталей. Применяют гидропередачи следующей мощности: до 230, 230-

370, 550-880 и 1000-1470 «Вт. Для выбора и расчета гидропередачи проектируемого тепловоза исходными Данными являются номинальная мощность дизеля Р, коэффициент свободной мощности дизеля, номинальная угловая скорость со коленчатого вала дизеля, минимальная угловая скорость вала дизеля при которой допускается его работа по внешней характеристике, длительная Woo и конструкционная и„ скорости движения тепло-

. воза, безразмерные характеристики гидромашин.

Выбор тягового оборудования гидропередачи заключается в определении ее кинематической схемы, основных- параметров и характеристик гидромашин. Кинематическую схему выбирают

- в зависимости от мощности и назначения тепловоза.

Для автомотрис и промышленных локомотивов малой мощности

- можно применять гидромеханическую передачу, включающую гидромуфту или гидротрансформатор в сочетании с механической коробкой передач.

Для тепловозов мощностью до 370 кВт целесообразно использовать один пусковой гидротрансформатор и две гидромуфты. Диапазон регулирования скорости у такой передачи не превышает 4,5. Однако применение режимного устройства, переключаемого на стоянке, позволяет в 2 раза увеличить максимальную скорость движения тепловоза.

Тепловозы средней мощности (550-880 кВт) в основном выполняют маневровую работу, но в некоторых случаях их используют для передвижения местных грузовых и пригородных пассажирских поездов. Тяговая характеристика таких- тепловозов должна обладать большей универсальностью, и коэффициент регулирования скорости (при Voo = 1315 км/ч) не должен быть меньше 6-7. Этим требованиям удовлетворяют передачи, состоящие из двух гидротрансформаторов и одной гидромуфты.

Для магистральных тепловозов с дизелями мощностью 1400- 2200 кВт значения длительной и конструкционной скорости выравниваются, поэтому требуемый диапазон регулирования ско-рости не превышает 3,5. Такой диапазон обеспечивается при гидропередаче с одним гидротрансформатором и двумя гидромуфтами. 302

Однако использовать гидропередачу с диапазоном регулирования скоростей меньше 5 в этом случае нецелесообразно, так как уменьшается экономичность ее .работы в зоне высоких скоростей при частичных нагрузках дизеля.

Окончательйо кинематическую схему уточняют на основании сопоставления предельной и частичных тягово-экономических характеристик локомотива при различных вариантах кинематической схемы гидропередачи.

К основным параметрам гидромашины относятся мощность, поглощаемая насосным колесом Р, угловая скорость со„ входного вала и активный диаметр (наибольший диаметр по кругу циркуляции) Da- При определении основных размеров гидропередач и других расчетах широко используют теорию подобия и приведенные характеристики гцдромашин.

Приведенными характеристиками гидротрансформаторов и гидромуфт называются характеристики, соответствующие подобным гидромашинам и зависящие бт их размеров и угловых скоростей ведущего вала. В этом случае моменты насоса и турбины выражаются формулами

,со„

где Л„р и ЛтР -коэффициент момента соответственно насосного и турбинного колеса; р - плотность жидкости.

На рис. 179 показаны приведенные характеристики некоторых гидромашин, применяемых в гидропередачах отечественных локомотивов.

Мощность, поглощаемая насосным колесом гидромашины, пропорциональна кубу угловой скорости насосного кблеса со,,. При заданной величине Р„ целесообразно увеличивать сОд. Это приводит к уменьшению диаметра D, а следовательно, размеров передачи и объема рабочей жидкости. Наибольшее значение со„ ограничено прочностью колеса (предельной окружной скоростью) и затруднениями, возникающими при отводе тепла от рабочей жидкости при малых размерах гидромашин больших мощностей. В современных конструкциях гидротрансформаторов угловая скорость насосных колес составляет не более 370 рад/с. Поскольку угловая Скорость вала тепловозных дизелей не превышает 150-160 рад/с, то между валом дизеля и валом насосного колеса устанавливают повышающий редуктор.

При использовании в передаче имеющихся гидроаппаратов передаточное число Ыпр повышающего редуктора определяют из условия равенства моментов; подводимого от дизеля к насосному колесу Мд = MUnpTlnpPc и воспринимаемого гидромашиной Л„pDcoн, т. е.

МеипрЦпрРс = Л„pDicoL

(47) 303

где Agp - коэффициент, момента гидромашины, определяемый по приведенной характеристике при т). = Т1т,п,ах для гидротрансформатора и при 11„ = 0,97-0,98 для гидромуфты. При подстановке в уравнение (47) сон = coVunp имеем

(48)

где Men и сОн - номинальные значения соответственно момента и угловой скорости вала дизеля; -цр = 0,984-0,99 - КПД пары зубчатых колес повышающего редуктора.

В передаче проектируемого тепловоза не всегда можно использовать имеющиеся гидромашины. В этом случае активный диаметр гидромашины находят из равенства

Л1.нС0нТ1прРс = МнС0„ тах = ЛнрРаСОтах- (49)

Подставив в уравнение (49) «„дах = ЗУщах/а, получим

нР-тах

где Ушах - допускаемая по прочности колес гидромашины линейная скорость по максимальному диаметру насосного колеса.

Ofi 2,0-/-

Аи1 к

0.6 OA

0, 0,8Wt/u„ а)

ЛнК к

АнГ, к

0.8 0,4

Oyt 0,8a}rlUH ° 6)

4,0 2,0

0,4 0,8Шг1ь}н б)

-8,0 -4,0

О О 0,4иг1Шн° О

0,и UTJiH 3)

0,4 Uj-Iujh 0,84 0,9Zu}j-/ul„ е) • ж)

Рис. 179. Приведенные характеристики отечественных гидромашин: а - гидротрансформатора Т06 тепловоза ТШОО; б - гидротрансформатора ГПС6; в - комплексного гидротрансформатора ГТК-П; г-е - гидротрансформаторов ГПС5, ГПСЗ и Т04 соответственно; ж - гидромуфты М58; / - КПД гидротрансформатора г\; 2 - коэффициент момента др; 3 - коэффициент трансформации момента k

Наибольшая угловая скорость насосного колеса

max = 2Утах/£>а,

передаточное число повышающего редуктора

Ипр = Юн/«>нп1ах-

§ 47. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЛОКОМОТИВА С ГИДРОПЕРЕДАЧЕЙ

Для того чтобы рассчитать тягово-экономические характеристики л"окомотива с гидропередачей, необходимо построить совмещенные характеристики дизеля и гидромашин, определить пере-, даточные числа осевого и раздаточного редуктора, а в случае гидромеханической передачи - число передач коробки передач и передаточные числа на каждой передаче.

Если вал дизеля соединен непосредственно с валом насосного колеса, то со =. сон и Мн = AapDaoy. При установке между дизелем и гидромашиной повышающего редуктора приведенный к валу дизеля момент насосного колеса

"« = «Р- (50)

Задаваясь значениями со, по формуле (50) определяют соответствующие им значения M„„ и строят кривые зависимости М„д (со). Коэффициент А,р находят по приведенной характеристике гидромашины для принятых значений передаточного отношения Il, h, in в диапазоне < i < /„ах-

При совместной работе дизеля и гидропередачи соблюдается условие

рсМ = М„д.

Совмещая кривые рМе (со) и М„д (со), получают искомую совмещенную характеристику дизеля И гидромашины. Точки пересечения кривых определяют момент Me и угловую скорость со дизеля при заданном передаточном отношении гидромашины.

Дальнейшие расчеты выполняют по-разному для различных схем гидропередачи.

а) Гидромеханическая передача с гидротрансформатором и «:o- робкой передач. В этой гидропередаче на I передаче используют гидротрансформатор в диапазоне передаточных отношений от == = О до = Цршах- Повышение скорости движения от v - О, до V = Vco соответствует возрастанию передаточного отношения гидротрансформатора от Цр = О до Цр == Цртш (см. рис. 177, а). Поскольку на последующих передачах диапазон используемых передаточных отношений выбирают в пределах от mm ДО тртах» то

тп max \ / i-m тях \ I тр max \ ( тр max V

\ тр mln jn \ тр mm /

тр max \ I »тр max «тр mm /1 \ «тр mm 12

откуда число ступеней коробки передач

, \ (51)

Ig (тр шах/тр mm)

Полученное по формуле (51) число передач коробки округляют до ближайшего наибольшего целого числа.

Общее передаточное число от дизеля к колесам тепловоза

Uo = СО/СО„ = И„рИ„пИррМор"тр. (52)

где сй„ - угловая скррость колеса тепловоза, рад/с; - передаточное число коробки передач; ир = I/itp - передаточное число гидротрансформатора; Upp, Ugp - передаточное число соответственно раздаточного и осевого редуктора.

Передаточные числа механической части силовой передачи «ЦП. "рр. "ор определяют следующим образом.

1. Рассчитывают наибольшую угловую скорость ведущего колеса тепловоза (рад/с) по формуле

где Dj; - диаметр ведущего колеса по кругу катания, м.

2. Определяют общее передаточное число на последней передаче коробки

«оп = ю„/со„ п,ах = 1,8co„D„/u„. . (53)

3. Находят общее передаточное число раздаточного и осевого, редукторов. Обычно коробку передач конструируют таким образом, что на высшей передаче ее цередаточное число и„„ = 1. При этом условии из уравнения (52) получают

"рр"яр = Уо/"пр"тр mln> (54)

где Mrpfflin тртах - минимзльное значение передаточного числа гидротрансформатора.

4. Рассчитывают скорости движения тепловоза при переходе с одной передачи на другую: v, v, ...,<„. При Vi = vc и равных диапазонах передачи Vi/v, = vjv = .,. = u„+i/y„ справедливо соотношение

Отсюда диапазон передач

и скорости движения при переключении передач

Vt = VooVnJVn, V3=V2VnJVn и Т. Д. (55)

5. Определяют передаточные числа передач коробки. Передаточное число «-Й передачи коробки

и„„ „ = 1,8(0„Д„/и„аирарриорИтр max, (56)

где и-р шах = 1 / 1тр Ш1п«

306 \ -

Значения передаточных чисел и„„, и ир уточняют при компоновке раздаточного и осевого редукторов и коробки передач. По уточненным значениям передаточных чисел подсчитывают действительные скорости движения тепловоза при переходе с одной ступени на другую и строят тяговую характеристику тепловоза.

Расчет гидропередачи из нескольких гидротрансформаторов аналогичен расчету передачи, состоящей из гидротрансформатора и коробки передач.

б) Гидропередача, соспюящая из гидротрансформаторов и гидромуфт. В практике применяют две схемы такой передачи: с одним пусковым гидротрансформатором и двумя гидромуфтами (гидропередачи УГП350-500 и ГП400); с двумя гидротрансформаторами и одной гидромуфтой (гидропередачи УГП75О-120О). В первом случае при низких скоростях используют гидротрансфор- матор, при средних скоростях - первую гидромуфту, при высоких скоростях - вторую гидромуфту. Во втором случае при низких скоростях включают пусковой гидротрансформатор, при ч средних - маршевый, а при высоких - гидромуфту. Если обеспечить скорость тепловоза vx при переходе с I передачи на II, а скорость тепловоза Ипг "ри переходе со II передачи на III,-то обычно принимают ~

"к/пг = Vr,ilVnx = Vnilv =1,45-1,6. (57)

Значение 1,45 берут для пассажирских тепловозов, а 1,6 - для; грузовых и маневровых.

По соотношению (57) определяют скорости при переходе с одной передачи на другую, а по формулам (52) и (54) - пере- даточные числа «о и ИррИор-

Тяговую характеристику локомотива строят следующим образом:

для ряда значений передаточного отношения гидромашины, взятых в рабочей зоне (/„щ <: i < гтах). строят совмещенные ха- - -рактеристики первичного двигателя и гидромашины;

по точкам пересечения крцвых Ме{к>) и Л1нд (со) определяют момент- Me и угловую скорость со первичного двигателя;

по известным для каждой передачи значениям i = co/cOh, и со подсчитывают силу тяги 1

f„ = M,uu,TiW0,5D„; (58).

скорость движения тепловоза

и= l,8D„co/wa„. (59)

Мощность первичного двигателя, передаваемую гидропередаче,

= М,со и КПД передачи

rin = Т1Т1„. (60),. ,