Гидравлические передачи мощности локомотивов

Министерство  Транспорта Российской федерации 

Федеральное агентство  железнодорожного транспорта

 

Уфимский институт путей сообщения

Филиал СамГУПС

 

Кафедра общеобразовательных  и профессиональных дисциплин

 

 

 

Курсовая работа

«Гидравлические передачи мощности локомотивов»

по дисциплине «Локомотивы»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Бакеев Д.Ф.

Шифр: 2012-Л-059

        Проверил: Байрамов Р.У.

 

 

Уфа 2012г

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

На тепловозах с гидравлической передачей мощность дизеля передается движущим колесным парам через жидкость, циркулирующую в замкнутом объеме. Дизель передает энергию гидравлическому  насосу, который сообщает ее жидкости, подавая ее под давлением к  гидравлическим двигателям (гидромоторам или гидротурбинам), связанным с колесными парами тепловоза. От двигателей жидкость возвращается к насосу. Жесткая механическая связь между валом дизеля и колесами тепловоза отсутствует.

Таким образом, в гидравлических передачах происходит двойное преобразование энергии сначала механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля в гидравлическом насосе сообщается жидкости, а затем в гидравлических двигателях энергия, полученная жидкостью, снова преобразуется в механическую энергию, но теперь уже в энергию вращения колесных пар.

В этом отношении можно  провести некоторую аналогию с электрической  передачей. В ней энергия также преобразуется дважды: тяговый генератор за счет механической энергии дизеля вырабатывает электрическую энергию, которая в свою очередь тяговыми электродвигателями преобразуется в механическую, и передается движущим колесам.

Следовательно, движение жидкости в гидравлической передаче играет роль электрического тока в электрической  передаче. Отсутствие в обоих случаях  непосредственной связи между валом  дизеля и колесными парами тепловоза  облегчает регулирование передаточного  отношения между ними и позволяет  изменять его в определенных пределах плавно.

Гидравлические передачи могут быть двух типов: гидростатические (объемные) и гидродинамические.

В гидростатических передачах  работа передается за счет высоких  давлений жидкости при незначительных ее расходах (скоростях). Гидравлические насос и мотор выполняются в таких передачах в виде поршневых или ротационных машин, в которых изменение объема осуществляется принудительно. Гидростатические передачи не нашли применения в качестве силовых передач тепловозов из-за различных технических трудностей (большие потери на трение, наличие утечек при высоких давлениях и т. д.). Однако такие передачи небольшой мощности используются для привода вспомогательных агрегатов тепловозов (например, вентилятора холодильника на пассажирских тепловозах ТЭП60 и ТЭП70).

На тепловозах почти исключительно  применяют гидродинамические передачи, в которых используется кинетическая энергия жидкости, циркулирующей  в замкнутом постоянном объеме. Эти  передачи состоят из центробежного  насоса и турбины, в которых имеет  место не изменение объемов, а  изменение скоростей жидкости.

Различают передачи, в которых  мощность передается только через гидравлические элементы на всех режимах работы тепловоза (например, на тепловозах ТГМ1, ТГМЗА и ТГМЗБ, ТГМ23, ТГМ6, ТГ16), и передачи, в которых мощность частично или полностью на отдельных режимах передается, минуя гидравлические элементы, через коробку скоростей (механическую передачу) — тепловозы ТГМ2, ТГМЗ, дизель-поезд Д1. Первые обычно называются просто гидравлическими, а вторые — гидромеханическими.

Гидродинамические передачи имеют ряд достоинств, которые  способствуют их использованию в  тепловозостроении. Основными их преимуществами по сравнению с электрической передачей являются меньшие габаритные размеры, вес и стоимость на единицу мощности, а также малый расход цветных металлов. В то же время преобразование энергии в гидропередачах происходит с несколько большими потерями, что приводит к повышенному расходу топлива тепловозом (примерно на 5 % в среднем).

 

1. Конструкция и принцип работы гидроаппаратов.

Гидроаппаратами - называются устройства, предназначенные для изменения или поддержания заданных параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода, направления движения).

По характеру выполнения своих функций все гидроаппараты делятся на регулирующие и направляющие.

 Направляющий — это гидроаппарат, который изменяет направление потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного перекрытия проходного сечения в нем.

 Под проходным сечением  гидроаппарата понимается сечение потока, площадь которого определяет расход рабочей жидкости, проходящей через гидроаппарат.

 Основным элементом  гидроаппаратов является запорно-регулирующий элемент — деталь (или группа деталей), при перемещении которой частично или полностью перекрывается проходное сечение гидроаппарата.

 По конструкции запорно-регулирующего элемента гидроаппараты делятся на: золотниковые, в которых запорно-регулирующим элементом является цилиндрический золотник.

 Гидроаппараты бывают регулируемые и настраиваемые.

 Регулируемый — это гидроаппарат, характеристики которого проходное сечение, поджатие пружины и др.

 Настраиваемый — это гидроаппарат, характеристики которого могут быть изменены только в условиях неработающей гидросистемы.

 На принципиальных  и полуконструктивных схемах гидроаппаратов (ГОСТ 24242 — 80) их присоединительные отверстия обозначают буквами латинского алфавита: Р — отверстие для подвода рабочей жидкости под давлением; А и В — отверстия для присоединения к другим гидравлическим устройствам; Т — отверстие для отвода рабочей жидкости в бак; Хи Y— отверстия для потоков управления; L — отверстие для дренажного отвода жидкости.

 К основным параметрам  гидроаппаратов относятся: условный проход Dy — это диаметр такого условного отверстия, площадь которого равна максимальному значению площади проходного сечения гидроаппарата; номинальное давление Pном — это наибольшее давление рабочей жидкости в подводимом потоке, при котором гидроаппарат должен работать в течение установленного ресурса (срока службы) с сохранением своих параметров в пределах установленных норм; номинальный расход QHOM — это расход жидкости с определенной вязкостью, проходящей через гидроаппарат, при котором он выполняет свое назначение с сохранением параметров в пределах установленных норм; характеристика гидроаппарата — это зависимость (обычно графическая), определяющая работу гидроаппарата.

 Выбор конкретного  гидроаппарата для гидросистемы делают по размеру условного прохода Dy, проверяя при этом соответствие расчетных значений максимального рабочего расхода жидкости через гидроаппарат и максимального рабочего давления паспортным данным гидроаппарата.

 Все гидроаппараты, использующиеся в объемных гидроприводах, можно разделить на три основных класса: гидравлические дроссели (гидродроссели), гидравлические клапаны (гидроклапаны) и гидравлические распределители (гидрораспределители).

 Гидродроссель представляет собой регулирующий гидроаппарат.

 Гидроклапан — это гидроаппарат, в котором проходное сечение (положение запорно-регулирующего элемента) изменяется от воздействия потока рабочей жидкости.

 Гидрораспределитель — это гидроаппарат, обеспечивающий изменение направления потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях при наличии внешнего управляющего воздействия.

2. Конструкция и принцип работы основных узлов и систем гидропередач, их параметры

2.1 В чем принципиальное отличие гидротрансформатора первого класса от гидротрансформатора второго класса?

Гидротрансформатор.

Гидротрансформатор представляет собой конструкцию, состоящую из насосного колеса 2, турбинного колеса 4 и направляющего аппарата 6. Взаимное расположение насосного, турбинного колес  и направляющего аппарата может  быть различным. Направляющий аппарат размещают либо за турбинным колесом - гидротрансформатор первого класса; либо за насосным - гидротрансформатор второго класса.

1 – кожух гидротрансформатора; 2 – насосное колесо; 3 – выходной (ведомый) вал; 4 – турбинное колесо; 5 – отверстие для отвода жидкости  в холодильник; 6 – направляющий  аппарат; 7 – отверстие для подачи  жидкости в гидротрансформатор; 8 – входной (ведущий) вал.

1 – кожух гидротрансформатора; 2 – насосное колесо; 3 – выходной (ведомый) вал; 4 – турбинное колесо; 5 – отверстие для отвода жидкости  в холодильник; 6 – направляющий  аппарат; 7 – отверстие для подачи  жидкости в гидротрансформатор; 8 – входной (ведущий) вал.

2.2 Описать назначение и принцип работы откачивающих насосов.

 

 

 

 

2.3 Описать назначение и принцип работы эластичных муфт.

Эластичная муфта

Вращающий момент от тягового электродвигателя к колесной паре тепловоза  передает эластичная муфта (рис. 141). Она  состоит из траверсы 6, поводков 5, амортизаторов 3, соединительных валиков 4 и деталей крепления.

Поводки 5 эластичной муфты  через траверсы соединяются как  с пальцами, посаженными в приводы  полого вала, так и с пальцами, запрессованными в колесные центры. При движении тепловоза пальцы 2 привода полого вала имеют по отношению  к пальцам 1 колесной пары сложные  перемещения, которые компенсируются за счет введения в систему звеньев  эластичной муфты резиновых амортизаторов 3. Каждая колесная пара имеет две  эластичные муфты. Взаимное расположение пальцев приводов эластичной муфты, пальцев колесной пары и траверс  показано на рис. 142.

Пальцы противоположных  приводов эластичной муфты расположены  на одной линии, что дает технологические  преимущества при формировании колесной пары. Пальцы изготовляют из стали 40 поковкой. После предварительной  обработки пальцы подвергают закалке  с последующим высоким отпуском, при этом твердость выдерживают  до НВ 192-^228. Окончательно обработанные пальцы проходят дефектоскопию.

Пробы для испытания материала  пальцев на механические свойства и  ударную вязкость берут от партии в двадцать пять пальцев одной  плавки, прошедших совместную термообработку. Поверхности пальца, за исключением  посадочной поверхности диаметра 70 мм, фосфотируют с последующим промасливанием.

Посадку пальцев в колесные центры и в приводы полого вала производят тепловым способом с натягом 0,09—0,12 мм. Посадочную поверхность пальцев  покрывают лаком ВДУ-3 или ГЭН-150 (В) путем краскораспылителя КР-Ю  с соплом 1,8 мм, затем поверхности  подсушивают в течение 30 мин при температуре 160° С. В колесные центры пальцы насаживают при надетом бандаже после охлаждения жидким азотом. Чтобы увеличить зазор между посадочными поверхностями, допускается местный подогрев полого вала и колесных центров.

Рис. 142. Расположение эластичных муфт на колесной паре

После остывания пальцев  до температуры окружающей среды  прочность посадки каждого пальца контролируют путем трехкратного давления на

палец силой 30—38 тс с промежутками по 10 с на гидравлическом прессе, при этом записывается диаграмма давлений.

Пальцы, посаженные в ступицы  приводов полого вала, фиксируются, для  чего в ступице и пальце засверливают отверстие, в которое запрессовывают штифт.

При монтаже эластичной муфты  на колесную пару соблюдают равенство  размеров а с допуском до 0,5 мм.

Промежуточная траверса 6 отлита из стали 25ЛИ, она имеет проушины, в которых на шпонках укреплены  валики 4, изготовленные из стали 40 поковкой. Валики после окончательной обработки  проходят дефектоскопию.

На валиках 4, пальцах 2 и 1 на. шпонках насажены резиновые амортизаторы 3, которые воспринимают усилия от поводков 5, приводящих в движение колесную пару.

Поводки изготовляют из стали 40 поковкой или штамповкой. После  обработки они имеют двутавровое  сечение. При механической обработке  поводков необходимо соблюдать параллельность осей обоих отверстий диаметром 100 мм под амортизаторы с отклонением  не более 0,05 мм на длине 100 мм, а также  перпендикулярность торцов этих отверстий  относительно их осей с отклонением  не более 0,3 мм на длине 70 мм. После окончательной  обработки поверхности поводков де-фектоскопируют.

Амортизатор эластичной муфты (рис. 143) состоит из двух металлических  втулок 1 и 3 и помещенной между ними резиновой втулки 2 (размеры втулки до запрессовки показаны справа).

Рис. 143. Амортизатор эластичной муфты: внутренняя втулка амортизатора; 2 — резиновая втулка; 3 — наружная втулка

От правильного выбора марки резины и технологии изготовления амортизатора в значительной степени  зависит долговечность его работы как резино-металлического шарнира.

На тепловозах ТЭП60 первых выпусков применяли амортизаторы, в  которых резина привулканизировалась к металлической арматуре. В дальнейшем для улучшения качества работы амортизаторов была разработана технология, при которой резиновые втулки соединяются с металлической арматурой запрессовкой. Таким образом, связь между металлической арматурой и резиновой втулкой обеспечивается за счет сил трения. Амортизатор может работать на кручение, осевой сдвиг, радиальное сжатие и перекос.

Колебание рамы тележки на рессорах, поперечные перемещения колесных пар относительно рамы тележки, несоосное  расположение полого вала эластичной муфты и оси колесной пары, деформации, возникающие при передаче вращающего момента эластичной муфтой, — все  эти виды деформаций воспринимаются резино - металлическим амортизатором.

Путем специально поставленных стендовых испытаний была выбрана  оптимальная из имеющихся в производстве марка резины для втулок амортизатора. При формировании амортизатора разница в размерах а допускается не более 4 мм. Наружная втулка амортизатора изготовлена из стали 10, внутренняя — из стали 45, резиновая втулка изготовлена из резины марки 7842 тип V гр. МС ТУ38.105. 376—72 (раньше марка 2959 по ТУ 233—54 РМХП). Втулка может работать в интервале температур от —40 до +50° С. Твердость резины 60—70 единиц по Шору. После формирования амортизатора концы наружной втулки отбуртовывают. Как наружная, так и внутренняя втулки при формировании амортизатора имеют припуски на окончательную обработку посадочных поверхностей. После изготовления амортизатора резиновые втулки подвергают старению при температуре 20—30° С без доступа света в течение трех недель.