курсовая работа БКП Ахметова


Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.
Иркутский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Электроподвижной состав»
Дисциплина : «Бесколлекторный привод»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«Замена мотор компрессора на винтовой»
Серия электровоза : ЭП1Выполнил: студент группы ЭПС-09-1
Ахметова А. А.
Проверил: д.т.н., профессор
Худоногов А. М.
Иркутск
2013
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Содержание
Введение………………………………………………………………………...3
Анализ элементов электропривода электровоза переменного тока ЭП1………………………………………………………………….........4
Модернизация мотор – компрессора ВУ-3,5/10 электровозов серии ЭП1……………………………………………………………………….17
Поверочный расчет……………………………………………………...22
Технико-экономическое обоснование………………………………….25
Заключение………………………………………………………………………27
Список литературы……………………………………………………………...28
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Введение
Очень важно в пассажирском движении, чтобы всё было во время, не было отказов. Потому что они приводят к задержке поездов, а для пассажирского движения график движения самое главное. В связи с этим вопрос надежности и качества в пассажирском движении важно, поэтому локомотивный парк пассажирских электровозов, активно обновляется.
Наряду с надежностью важна эффективность и экономия ресурсов. На пассажирских электровозах происходила модернизация замены двигателя НВА 55 на двигатель НВА22. Данная модернизация позволила снизить потребляемую мощность привода мотор компрессора.
Существует еще одно направление модернизации привода мотор компрессора в частности его надежности, так как мотор компрессор необходим для снабжения автотормозов поезда сжатым воздухом, от его надежности зависит безопасность движения.
На ЭП1 применяется поршневой компрессор и сам по себе он является не самым лучшим вариантом. Данный механизм обладает переменным характером нагрузки, что негативно влияет на надежность приводного двигателя и создает сильную вибрацию при работе, что имеет косвенное влияние на надежность работающего рядом оборудования. Альтернатива ему винтовой компрессор. Преимущества: винтовые компрессоры значительно надежнее, высокие эксплуатационные характеристики и эффективная система масляного охлаждения обеспечивают круглосуточный режим работы винтового компрессора при оптимальной температуре, значительно устойчивее к перегреву, малошумные, не требуют специального обслуживающего персонала.
В данном курсовом проекте рассмотрим возможность установки винтового компрессора взамен поршневого.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Анализ элементов электропривода электровоза переменного тока ЭП1
Надежность – важнейший технико-экономический показатель качества любого технического устройства, в частности электрической машины, определяющим ее способность безотказно работать с неизменными техническими характеристиками в течение заданного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации. Надежность привода вспомогательных электрических машин является одним из главных факторов, определяющих ритмичную и устойчивую работу электровозов.
Факторы надежности электрических машин условно подразделяются на конструкционные, технологические и эксплуатационные. Конструкционная надежность любой электрической машины в целом зависит от количества и качества применяемых в ней активных и конструктивных материалов, от конструкции машины, качества изготовления и запаса прочности подшипников и других элементов. Технологическая надежность зависит от соблюдения технологических норм и процессов при проведении технического обслуживания и ремонта. На эксплуатационную надежность оказывает влияние ряд причин: условия окружающей среды при эксплуатации (температура, влажность); эксплуатационные режимы работы (асимметрия напряжения и тока, наличие высокочастотных гармонических составляющих напряжения); правильность применения электрических машин по их исполнению.
Повышение надежности электрических машин – проблема многогранная и требует комплексного решения. В этом направлении наметились следующие пути: совершенствование конструкции электрических машин; модернизация действующих электрических машин; совершенствование устройств защиты от работы в аварийных режимах; внедрение системы планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания на основе планового диагностирования.
В последние годы отмечен резкий рост количества случаев повреждений электродвигателей НВА-55 на электровозах ЭП1, ЭП1М, 2ЭС5К, 3ЭС5К. Особенно неудовлетворительное положение сложилось с отказами этих электродвигателей на электровозах ЭП1. В локомотивных депо за период 2011-2012г.г. заменено электродвигателей НВА-55 14,2% от общего числа, что составляет 3,9 случаев на 1 млн. км. пробега. Таким образом, показатель отказов электродвигателей НВА-55 на электровозах ЭП1 в 11 раз превышает среднесетевой показатель отказов вспомогательных электродвигателей серийных электровозов. Все повреждения электродвигателей НВА-55 произошли на электровозах ЭП1 в период гарантии.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Повреждения электродвигателей НВА-55 в данном депо по характеру отказа распределились следующим образом:
- выплавление ротора – 49,7%;
- короткое замыкание обмотки статора – 37,2%;
- шум подшипника – 5,2%;
- прочие причины – 7,9 %.
Из 100 зафиксированных случаев повреждений электродвигателей НВА-55 63 случаев приходится на мотор-вентиляторы , 35 - на мотор-компрессор. Все отказы электродвигателей НВА-55 в депо Иркутск-Сортировочный имели место на 39 электровозах, или на 51,3 % приписного парка, причем на 16-ти электровозах (22% приписного парка) зафиксировано 64 случая повреждений НВА-55 или 65% от их общего количества.
Отмечены также случаи, когда из-за повреждения масляного насоса или вращения двигателя в обратном направлении компрессор ВУ 3,5/10-1450 работает при сухом трении в баббитовых подшипниках. При этом существенно увеличивается момент сопротивления вращению, повышается температура статора и ротора, резко возрастает износ трущихся элементов.
В зимний период компрессоры зачастую работают при температуре масла существенно меньше допустимой (-15 ºС) из-за неисправности или пониженной мощности нагревателей, помимо этого в редукторах используют масло с температурой замерзания -25 вместо -40 ºС по стандарту. В обоих случаях резко увеличивается момент сопротивления вращению мотор-компрессора. Отмечены обрывы цепей питания или повреждения разгрузочных клапанов, что также повышает момент сопротивления вращению двигателя при пуске.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Исходя из проведенного анализа, можно сделать вывод, что асинхронные электроприводы электровоза ЭП1 подвергаются значительным нагрузкам, что негативно влияет на их работу. Один из способов устранения данных недостатков может быть модернизация мотор-компрессора, путем его замены на винтовую установку.
Основные характеристики электровоза ЭП1 Электровоз ЭП1 предназначен для эксплуатации на железных дорогах, электрифицированных на однофазном переменном токе промышленной частоты с номинальным напряжением 25000 В.
Электровоз рассчитан на работу при напряжении в контактной сети от 19000 до 29000 В, температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 45 ℃ (предельное рабочее значение) и высоте над уровнем моря 1200 м.
Электрооборудование, устанавливаемое в кузове электровоза, рассчитано на работу при температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 60℃.
Технические данные электровоза ЭП1 приведены в таблице2
Таблица 2
Наименование Величина
Номинальное напряжение, В25000
Частота, Гц50
Формула ходовой части 2о-2о-2о
Колея, мм1520 (1524)
Номинальная масса электровоза с 0,67 запаса песка, т132
Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс), не более 216 (22)
Разность между нагрузками на рельсы от колеса одной колесной пары, кН (тс), не более 5 (0,51)
Высота от головки рельса до оси автосцепки при новых Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
бандажах, мм1040-1080
Высота от головки рельса до рабочей поверхности полоза токоприемника:
в опущенном состоянии, мм, не более
в рабочем положении, мм5100
5500-7000
Номинальная длина электровоза по осям автосцепок, мм22500
Номинальный диаметр колеса по кругу катания при новых бандажах, мм1250
Минимальный радиус проходимых кривых при скорости до 10 км/ч, м 125
Мощность в часовом режиме на валах тяговых двигателей, кВт, не менее 4700
Мощность в продолжительном режиме на валах тяговых электродвигателей, кВт, не менее 4400
Сила тяги в часовом режиме, кН (тс), не менее 230 (23,4)
Сила тяги в продолжительном режиме ,кН (тс), не менее 210 (21,4)
Скорость в часовом режиме, км/ч, не менее 70
Скорость в продолжительном режиме, км/ч, не менее 72
Конструкционная скорость, км/ч 140
КПД в продолжительном режиме в тяге, не менее 0,855
Коэффициент в продолжительном режиме в тяге, не менее 0,83
Тип тягового привода Индивидуальный, с опорно-рамным подвешиванием тягового электродвигателя
Электрическое торможение Рекуперативное
Тормозная сила, развиваемая электровозом в режиме электрического торможения при скоростях:
72 км/ч и ниже, кН (тс), не менее
Свыше 72 км/ч, кН (тс), не менее 216 (22)
100 (10,2)
Примечание: сила тяги, торможения и скорость указаны для среднеизношенных бандажей колес (диаметр 1200 мм) при напряжении на токоприемнике 25000 В.
Пусковые, тяговые и тормозные характеристики электровоза приведены в руководстве по эксплуатации.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Фактически ЭП1 — это электровоз ВЛ65, модернизированный для пассажирского движения. На электровозе могут быть установлены следующие системы безопасности движения: КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ. Работа по системе многих единиц, в отличие от ВЛ65, не предусматривается.
Основные отличия электровозов семейства ЭП1 от ВЛ65:
-установка новых ТЭД НБ-520 с опорно-рамным подвешиванием вместо старых НБ-514 с опорно-осевым подвешиванием
-установка преобразователя частоты и числа фаз (ПЧФ), позволяющего переводить вспомогательные машины в режим низкой скорости путем питания их трехфазным током напряжением 40 В и частотой 16,7 Гц
установка микропроцессорной системы управления и диагностики (МСУД)
Электровоз ЭП1 — первый серийный электровоз Новочеркасского завода с МСУД. Микропроцессорная система обеспечивает контроль основного оборудования и некоторых реле, управляет выпрямительно-инверторными преобразователями, питающими тяговые двигатели. Позволяет управлять электровозом в четырех режимах:
«Авторегулирование» — полуавтоматический режим, при котором машинист с помощью штурвала контроллера задает максимальный требуемый ток, а с помощью рукоятки задатчика скорости устанавливает необходимую скорость. Электровоз разгоняется до установленной скорости и поддерживает ее на ровных участках и подъемах в автоматическом режиме, за счет плавного регулирования напряжения на тяговых двигателях с помощью тиристоров ВИП (автоматически регулируется нагрузка на тяговых двигателях).
«Ручное регулирование» — применяется как аварийный режим управления. В этом режиме, машинист штурвалом контроллера дает прямую команду МСУД на открытие тиристоров ВИП, угол открытия тиристоров в этом случае, а значит и нагрузка тяговых двигателей, будет зависеть только от угла на который повернут штурвал контроллера машиниста. Автоматический разгон и поддержание скорости в этом режиме отсутствует (нагрузка на тяговых двигателях регулируется вручную). Положение рукоятки задатчика скорости никакого значения не имеет.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
«Автоведение» — режим автоматического ведения поезда, основной составляющей которого, является кассета с данными, на которой записаны профиль пути, разрешенные скорости, расположение светофоров, станций, расписание следования поезда, временные ограничения скорости и т. д. В этом режиме движения, электровозом и поездом управляет МСУД, используя информацию из кассеты и текущую информацию КЛУБ. В зависимости от конкретной поездной ситуации, в автоматическом режиме собирается режим тяги или рекуперативного торможения, определяется и поддерживается скорость необходимая для соблюдения расписания движения поезда, применяются электропневматические или пневматические тормоза поезда и т. д. (поезд ведет автоматика) Машинист в этом случае, перед отправление нажимает кнопку включающую этот режим, а при движении выполняет контрольные функции. В случае если машинист самостоятельно передвинет штурвал контроллера или переместит ручку тормозного крана, система автоматически перейдет в режим «Советчик», о чем сообщит визуальной и звуковой информацией.
«Советчик» — режим управления, который использует функции «Авторегулирования» и частично «Автоведения». Для этого режима также необходима кассета с данными. В этом случае машинист управляет электровозом аналогично режиму «Авторегулирование», но на дисплее появляется рекомендательная информация МСУД о наиболее эффективных действиях машиниста в данный момент, в зависимости от текущей ситуации. (МСУД самостоятельно не управляет электровозом, а дает советы).
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
На секции электровоза установлены тяговый трансформатор ОНДЦЭ-5700/25-У2 и две преобразовательные выпрямительно-инверторные установки ВИП 5600УХЛ2, предназначенные в режиме тяги- выпрямление однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавное регулирование напряжения, а в режиме рекуперативного торможения – преобразование постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавное регулирование э.д.с. инвертора.
Модификации
Электровоз ЭП1М
В 2006 году Новочеркасский электровозостроительный завод представил новый, модернизированный электровоз. Он получил обозначение ЭП1М (М расшифровывается как модернизированный). От ЭП1 модернизированный электровоз отличается новой кабиной, предназначенной для электровоза 2ЭС5К. В кабину встроена система микроклимата, которой не было в предыдущих электровозах. Также кабина имеет новый современный пульт управления, который позволяет управлять электровозом «в одно лицо», то есть без помощника машиниста, хотя данный способ управления почти не используется.
В электровозе ЭП1М применена система автоведения, позволяющая вести поезд по заданному режиму с учетом параметров путевой структуры и установлен асимметричный токоприемник ТАсС-10-02, обеспечивающий стабильные характеристики токосъема.  Всего выпущено 213 электровозов ЭП1М на август 2009 года.
Электровоз ЭП1П
Магистральный пассажирский шестиосный односекционный электровоз переменного тока ЭП1П изготовлен на базе электровоза ЭП1 и предназначен для эксплуатации в условиях российского Приморья. ЭП1П может водить состав по участку с подъемами в 9 ‰ со скоростью 70 км/ч или перевозить грузы массой 1400 т.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
ЭП1П отличается от ЭП1 увеличенной мощностью (которая достигается изменением передаточного числа зубчатой передачи) и изменениями программного обеспечения. Конструкция локомотива позволяет водить не только пассажирские, но и грузовые поезда относительно небольшой массы. Кабина ЭП1П такая же, как у ЭП1М.
Локомотив предназначен для вождения поездов по участкам с большим уклоном в условиях высокой влажности, которая ухудшает сцепление колес локомотива с рельсами (подобные климатические условия характерны для Приморья). На таких участках для вождения поездов из 24 вагонов требуется 2 серийных электровоза ЭП1, работающих по системе многих единиц, которые сможет заменить 1 локомотив ЭП1П. Всего выпущено 22 таких локомотивов на август 2009 года.
Характеристики компрессора ВУ 3,5/10-1450 и двигателей НВА-55 и НВА-22
Общие сведения: Компрессоры предназначены для обеспечения сжатым воздухом тормозной сети поезда и пневматической сети вспомогательных аппаратов: электропневматических контакторов, песочниц, сигналов и др. При самых неблагоприятных условиях работы локомотива, наличии наибольших допускаемых утечек и расхода воздуха компрессор должен полностью обеспечивать потребность в сжатом воздухе.
Применяемые на подвижном составе компрессоры имеют сравнительно слабо охлаждение цилиндров, поэтому во избежание их перегрева предусматриваются периодически перерывы в работе. Температура воздуха в нагнетательной трубе на расстоянии от 0,8 до 1 м от патрубка цилиндра при
ПВ=50% не должна превышать 2000С, а температура масла в картере – 850С.
Компрессоры разделяют:
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
по числу цилиндров – на одноцилиндровые, двух – и трехцилиндровые;
по расположению цилиндров – горизонтальные, вертикальные, W – и V – образные с тремя и двумя цилиндрами соответственно;
по числу ступеней сжатия – одно – и двухступенчатые;
по приводу – с приводом от электродвигателя или от главного двигателя.
Компрессор ВУ - 3 , 5 / 10 двухступенчатый.
Через фильтр 1 воздух всасывается в цилиндр первой ступени сжатия 2 откуда через патрубок 3 вытесняеся в охладитель 4. В охладителе воздух проходит последовательно трубки 5 двумя потоками А и Б. Вентилятор охладителя закрыт кожухом 6, а приводные клиновые ремни кожухом 7. Через патрубок 8 охлажденный воздух всасывается в цилиндр второй ступени сжатия 9, откуда по патрубку 10 через обратный клапан 13 и трубу 11 нагнетается в главные резервуары.

Рис. 3. Компрессор ВУ – 3 , 5 / 10
От резервуаров по трубке 14 сжатый воздух подводится к пневматическому клапану 15. Когда давление в резервуарах достигнет 1 МПа, пневмоклапан 15 сообщает патрубок 16 с атмосферной трубой 17 и компрессор переключается на холостой режим работы.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Компрессор ВУ-3,5/10-1450 предназначен для питания сжатым воздухом тормозных систем и пневматических приборов локомотивов и других машин железнодорожного транспорта.
Компрессор ВУ-3,5/10-1450 - двухступенчатый, двухцилиндровый с V-образным расположением цилиндров.
Технические характеристики:
Производительность, м3/мин…………………………………………....3,5
Давление нагнетания номинальное (избыточное), МПа (кгс/см2)……0.98 (10.0)
Частота вращения коленчатого вала номинальная, С-1(об/мин)……..24,16 (1450)
Потребляемая мощность, кВт, не более…………………………………29
Смазкакомпрессора………………………………………………комбинированная:
под давлением от масляного насоса и разбрызгиванием
Объем масла в корпусе, л ………………………………………………..10,2
Электронагреватели масла…………………………………………трубчатые, 2шт.
мощность, Вт., общая…………………………………………………….1000
напряжение, В…………………………………………………………….220
Режим работы……………………………………повторно-кратковременный спродолжительностью включения (ПВ) до 50%, при средней продолжительности цикла до 10 мин. Допускается непрерывная работа компрессора с противодавлением до 0,9 МПа не более 45 мин., но не чаще одного раза в течение 2 часов
Габаритные размеры, мм………………………………………….…666х904х972
Масса, кг…………………………………………………………………..310
Устанавливается на электровозах следующих серий: ВЛ65, ЭП1и 2ЭС5К.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Для привода компрессора ВУ-3,5/10 на электровозах серий ЭП1 используется асинхронный электродвигатель серии НВА-22, со следующими техническими характеристиками:
Таблица 4 - Технические характеристики электродвигателя НВА-22
Наименование показателей Величина
НВА-22
Род тока Трёхфазный, симметричный
Напряжение номинальное, В 380
Мощность номинальная на валу, кВт 22
Ток линейный номинальный, А 70,5
Частота, Гц 50
Частота вращения (синхронная), об/мин 750
КПД номинального режима, % 82,7
Коэффициент мощности номинального режима 0.57
Режим работы ПВ до 50 % с числом включений до 30 в час
Класс изоляции F
Масса, кг 375
Электродвигатели защищенного исполнения, горизонтальной установки, самовентилируемые.
Двигатели в соответствии с рисунком 1.9 состоят из следующих узлов: статора, ротора, двух подшипниковых узлов, коробки выводов.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Статор имеет станину 17, сердечник 9 и обмотку 11.
Станина - сварная стальная включает два фланца 12 с приваренными ребрами 8 и обшивку 7.
Для заземления электродвигателя на лапах предусмотрены болты 20.
Ротор состоит из вала 22, сердечника 10 и короткозамкнутой обмотки.
Сварные подшипниковые щиты 5, 13, посаженные на вал шариковый и роликовый подшипники 15, 2, внутренние 4 и наружные 3, 14 крышки образуют подшипниковые узлы.
Предусмотрены лабиринтные уплотнения защищающие подшипники от попадания пыли и предотвращение вытекание смазки из них. Смазка подшипников консистентная. Пополнение смазки производится через маслопроводы.
Питание к двигателю подводится проводами, проходящими через уплотняющий сальник коробки выводов 19.
Коробка выводов – штампованная. Клеммная панель обеспечивает крепление подводящих и выводных проводов.
Двигатель НВА-22 отличается от двигателя НВА-55 шагом по пазам обмотки статора и скосом пазов на роторе.
Шаг по пазам двигателя НВА-55 1-11, НВА-22 1-6.
Пазы ротора НВА-55 прямые, а ротора НВА-22, выполнены со скосом, равным зубцовому делению статора.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303

Рис. 4. Электродвигатель НВА-55
1 - кольцо уплотнительное; 2,15 - подшипник; 3,4,14 - крышка подшипника; 5,13 - щит подшипниковый; 6 - маслопровод; 7 - обшивка станины; 8 - ребро станины; 9 - сердечник статора; 10 - сердечник ротора; 11 - обмотка статора; 12 - фланец; 16,21 - кольцо пружинное упорное; 17 - станина; 18 - жалюзи; 19 - коробка выводов; 20 - болт заземления; 22 – вал.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Модернизация мотор – компрессора ВУ-3,5/10 электровозов серии ЭП1 Конструктивное исполнение винтовых агрегатов позволяет исключить ряд проблем, которые присущи поршневым компрессорам: уменьшить массогабаритные размеры, улучшить виброшумовые характеристики, в разы сократить расход масла на унос и снизить температуру нагнетаемого воздуха. При этом обеспечиваются продолжительный режим непрерывной работы агрегатов, более равномерная, без пульсаций подача сжатого воздуха. Исключаются самодействующие клапаны, уменьшаются утечки воздуха и удельное потребление энергии на кубический метр сжатого воздуха. Применение на подвижном составе винтовых агрегатов с температурой
нагнетаемого воздуха, превышающей на 15 °С окружающую температуру, позволило в их составе использовать блоки подготовки сжатого воздуха. Кроме того, в состав агрегатов включены системы управления и диагностики. Эксплуатационные свойства винтовых агрегатов по отношению к поршневым компрессорам характеризуются меньшими затратами на их обслуживание как в гарантийный период (три года), так и на весь срок службы — 40 лет. При этом увеличиваются межремонтные сроки.
Агрегат компрессорный роторный винтовой АКРВ3,2/10-1000 У2М1 предназначен для снабжения сжатым воздухом пневмосистемы электровоза.
Компрессорный блок представляет собой винтовую объёмную машину, основными рабочими органами которой являются два ротора, находящиеся в зацеплении. Воздух, всасываемый компрессором, поступает во всасывающую камеру блока цилиндров компрессора и проходит через окна всасывания во впадины винтовой поверхности роторов. При вращении роторов поступающий воздух заполняет по всей длине впадины винтовой поверхности, затем объемы воздуха, заполнившие впадины роторов, отсекаются от всасывающего окна и постепенно сжимаются зубьями, входящими в эти впадины.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Основные параметры агрегата компрессорного следующие:
- давление нагнетания (конечное избыточное)....................10 кгс/см2- производительность………………………………………... 3,2 м3/мин
- частота вращения приводного электродвигателя………….1000 об/мин
- мощность потребляемая компрессором………………………25 кВт
- масса…………………………………………………………….750 кг

Винтовой компрессорный агрегат АКРВ 3,2/10-1000У2М1:1 — рама; 2 — электродвигатель привода компрессора; 3 — электродвигатель с вентилятором охлаждения холодильника; 4 — воздушный фильтр системы всасывания; 5 — масловоздушный сепаратор; 6 — система управления и контроля; 7 — винтовой компрессор
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303

Рисунок 14 – Принципиальная схема винтового компрессора
Принцип работы винтовых компрессоров:
Воздух через всасывающий клапан (2) и воздушный фильтр (1) поступает в винтовую пару (3), состоящую из ведущего и ведомого роторов. Здесь он смешивается с маслом, циркулирующим по замкнутому контуру, и образовавшаяся воздушно-масляная смесь нагнетается с помощью винтового блока в пневмосистему. Разделение масла и воздуха происходит в сепараторе (8,9). Очищенный от масла воздух через охлаждающий радиатор (13) поступает на выход компрессора, а масло возвращается в винтовую пару. В зависимости от температуры оно проходит либо по малому кругу, либо по большому, через масляный радиатор (12). Регулировка осуществляется с помощью термостата (11). Винтовая пара приводится в движение электродвигателем(6).
Полный рабочий цикл сжатия осуществляется за один оборот ведущего ротора. Из всего сказанного следует, что данная конструкция может работать только при условии очень точного прецизионного исполнения всех частей рабочего элемента (корпуса и двух взаимно подогнанных роторов). Такое устройство принципиально отличается от поршневого компрессора, для которого характерно возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, приводящее к повышенному нагреву и возникновению сильных вибраций.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Для обеспечения температурного режима, масло, циркулирующее в компрессоре, прокачивается через охлаждающий радиатор (12). Дело в том, что при очень высоких температурах, выше 110°С, оно теряет свою плотность, а это грозит заклиниванием роторов винтовой пары. В то же время, при низких температурах масло обладает излишней вязкостью, а, кроме того, холодная воздушно-масляная смесь может привести к образованию конденсата, что ухудшает качество воздуха на выходе компрессора. Для того чтобы температура масла как можно быстрее достигла рабочего значения, используется термостат (11). То есть, существует малый круг циркуляции масла, когда оно, минуя радиатор, возвращается в систему. По мере нагрева, включается большой круг циркуляции через радиатор. Открытие термостата наступает при достижении температуры масла около 70°С.
Воздушно-масляный радиатор (12,13) является двухсекционным, комбинированным. Кроме охлаждения масла он служит и для охлаждения воздуха. Благодаря этому разница между температурой окружающей среды и температурой воздуха на выходе компрессора не превышает 7°С, что позволяет обеспечить дальнейшую эффективную работу осушителя и всей системы подготовки воздуха.
Радиатор охлаждается проходящим через него потоком воздуха, который нагнетается внутрь компрессора вентилятором (14), установленным на валу электродвигателя (6).
Система отделения масла имеет три ступени очистки, что обеспечивает ее максимальную эффективность. В результате остаточное содержание масла в сжатом воздухе не превышает 3 мг/куб. м. На первом этапе отделение происходит за счет центробежных сил и силы тяжести. Воздушно-масляная смесь поступает из винтовой группы по соединительному шлангу в ресивер маслоотделителя (8). Ударяясь о стенки сосуда, более тяжелые частицы масла под воздействием силы тяжести и центробежных сил опускаются на дно. Для второй ступени механической очистки используется разделительная перегородка, расположенная в средине ресивера выше входного отверстия. Воздушно-масляная смесь, поднимаясь, проходит через отверстия в перегородке, на которой так же оседают частицы масла. Оконечным элементом внутренней очистки является фильтр маслоотделителя (9), представляющий собой обычный керамический фильтрующий элемент. Масло, которое задерживается фильтром, скапливается в специальном углублении и возвращается в винтовой блок через соединительную трубку. Маслосборный ресивер (8) снабжен предохранительным клапаном (10), который защищает его от превышения давления. Очистка масла от загрязнения осуществляется с помощью масляного фильтра (7). Он предотвращает попадание твердых частиц на рабочие поверхности винтов и подшипников.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303


Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Поверочный расчет
Для проверки двигателя по пусковым характеристикам нужно сопоставить максимальный момент, развиваемый компрессором, с максимальным моментом, развиваемым двигателем при пониженном напряжении . Номинальный вращающий момент двигателя и компрессора при номинальном напряжении питающей сети определяется формулой:
,
где – номинальная мощность асинхронного двигателя, компрессора, Вт;
– скорость вращения ротора, об./мин.
.
.
Проверим двигатель по условиям пуска при пониженном напряжении сети. Для этого нужно выполнить условие
;
где – пусковой момент двигателя, Н · м;
– пусковой момент компрессора в момент пуска, Н · м.
;
;
; .
Двигатель имеет запас мощности по пуску , что позволяет запустить компрессор при нормальных и критических условиях.
Для передачи энергии от электродвигателя НВА-22 к компрессору АКРВ 3.2/10 используется понижающий редуктор.
Передаточное число определяется по формуле:
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
u=n1n2u=7501000=0,75Принимаем из стандартного ряда u=1.
Межосевое расстояние

коэффициент расположении колес относительно опор;
коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния .

Принимаем ближайшее значение по ГОСТ 2185-66 .
Принимаем предварительно угол наклона зубьев
Модуль зубьев:
mn=aw(0,01÷0,02)mn=2800,01÷0,02=2,8Суммарное число зубьев колеса и шестерни

Число зубьев шестерни

Принимаем .
Число зубьев колеса

Уточненное значение угла наклона зубьев

.
Делительные диаметры: шестерни
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
,
колеса
.
Диаметры вершин зубьев


Ширина колеса

Ширина шестерни


Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Технико-экономическое обоснование выбора винтового компрессора в качестве источника сжатого воздуха для электровоза ЭП1
Стоимость компрессора ВУ 3,5/10-1450 используемого на электровозе ЭП1 составляет 145000 рублей, а АКРВ 3,2/10-1000У2М1 - 255000, то есть винтовой компрессор примерно в полтора раза дороже, чем поршневой. Но он имеет ряд существенных преимуществ, которые значительно снижают затраты на его эксплуатацию и ремонт, такие как:
Винтовые компрессоры имеют более высокий КПД;
За время эксплуатации винтовой компрессор несколько раз окупает затраты на свое приобретение за счет экономии электроэнергии. Разница в затратах электроэнергии на производство одного и того же количества сжатого воздуха однозначно делает винтовые компрессоры более предпочтительными по сравнению с поршневыми;
Система маслоотделения винтовых компрессоров более эффективна. Она позволяет значительно сократить количество масла, попадающего в сжатый воздух. Расход масла снижается, а следовательно снижаются затраты на его приобретение;
Винтовые компрессоры являются намного менее шумными по сравнению со своими поршневыми аналогами. Кроме того, использование шумогасящих кожухов позволяет дополнительно снизить уровень шума;
Более совершенная по сравнению с поршневыми компрессорами конструкция, позволяет использовать современные СОЖ, которые требуют замены в несколько раз реже по сравнению с маслом поршневых компрессоров;
Механическая часть винтовых компрессоров не содержит быстро изнашивающихся деталей (в частности клапанов, поршневых колец, вкладышей и т.п.), что существенно продлевает срок их эксплуатации в сравнении с поршневыми компрессорами.
Поршневой компрессор в течение года эксплуатации потребляет 95% от его стоимости на техническое обслуживание и ремонт, винтовой - 5% .
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Все изложенное выше позволяет утверждать, что приобретение винтового компрессора является экономически оправданным решениемИзм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303
Заключение
В ходе выполненной работы поставленные цели достигнуты, установили винтовой компрессор типа АКРВ 3,2/10-1000 У2М1, была выявлена необходимость установки редуктора, что было мотивированно сохранением принципа унификации между электродвигателями вспомогательных механизмов электровоза.
Установку самого редуктора по результатам работы можно считать модернизацией повышающей надежности приводного двигателя компрессора, так как редуктор усиливает момент создаваемый двигателем и снижает нагрузку на него, что может являться причиной увеличения его срока службы.
Проект можно считать экономически эффективным, так как срок окупаемости составил…..
Цель повышения надежности мотор компрессора двигателя и окружающего их оборудования , за счет снижения необходимого момента необходимого момента двигателя по средством редуктора снижения уровня вредной для оборудования вибрации достигнута.
Одним из сильнейших источников шума на локомотиве является поршневой компрессор и замена его на винтовой значительно снизит негативное влияние вибрации на здоровье персонала.
Изм.
Лист
№ докум.
ПодпДата
Лист
КП. ЭПС 190303

Список литературы
Худоногов А.М. Проектирование асинхронного привода вспомогательных механизмов ЭПС: учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта [Текст]/ Худоногов А. М., Макаров В. В., Смирнов В.П., Орленко А. И., Худоногов И. А.–Иркутск: издательство ИрГУПС, 2007.-272 .с.
Электровоз ЭП1 [Текст]: руководство по эксплуатации / В 8 кн. – Новочеркасск, 2006.
Некрасов О.А. Вспомогательные машины электровозов переменного тока [Текст] / О.А. Некрасов А.М. Рутштейн. – М. : Транспорт, 1988. – 223 с.
Электровоз ЭП2К [Текст]: руководство по эксплуатации ,2006.

Приложенные файлы

  • docx 15562287
    Размер файла: 743 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий