撥車機勻速工況牽引力計算

曲太旭，李春波

（1.大連科技學院 機械工程學院，遼寧 大連 116052；2.中車大連機車車輛有限公司，遼寧 大連 116021）

撥車機采用多臺交流變頻電機齒輪齒條驅動，運行平穩，定位準確。撥車機總體參數如下：牽引力5000 t；驅動電機為5臺交流變頻電機，電機功率為55 kW，電機轉速為980 r/min；撥車機空車走行速度1.4 m/s；牽引走形速度0.8 m/s；掛鉤速度0.3 m/s；大臂起升時間為9 S；大臂降落時間為8S。

1 撥車機勻速工況牽運行阻力計算

撥車機勻速運行的工況下，運行阻力包括車輛運行阻力F1和撥車機運行阻力F2。車輛運行的阻力，當車輛以0.8 m/s運行時，單位運行阻力取：W=45 N/t，撥車機牽引力F=5000 t，則車輛運行的阻力：

撥車機運行阻力F2主要包括兩部分：①走行輪在工作過程中引起的摩擦阻力，簡稱走行輪摩擦阻力；②導向輪在工作過程中引起的摩擦阻力，簡稱導向輪摩擦阻力。

（1）走行輪摩擦阻力Pm：

式中：P為撥車機所有質量重力總和，N；μ為車輪軸承摩擦阻力系數；d為車輪軸徑，mm；fK為車輪沿軌道的滾動摩擦力臂，mm；D為車輪踏面直徑，mm。

（2）導向輪摩擦阻力Pm：

如1所示，忽略齒輪的徑向力，導向輪壓力，根據受力平衡，可以計算出：

計算導向輪摩擦阻力Pm：

式中：Q為導向輪壓力，N；μ為導向輪軸承摩擦阻力系數；d為導向輪軸徑，mm；fK導向輪沿軌道的滾動摩擦力臂，mm；D為導向輪踏面直徑，mm。所以計算：

所以運行阻力F：

F=F1+F2=225+3.9=228.9 kN

圖1 導向輪壓力圖

2 電機輸出轉矩

初步計算電機的輸出轉矩Me，首先計算驅動小齒輪的轉矩T：

式中：F為撥車機運行阻力矩，kN；D驅動小齒輪直徑為，m。

初步選擇電機的轉速為n1=980 r/min，計算電機和齒輪之間的傳動比：

式中：η＝η1η2總的傳遞效率，η1減速機傳遞效率，η2聯軸器傳遞效率，η3開式齒輪傳遞效率。

初步選減速機的傳動比為20，計算電機軸的輸出轉矩：

3 結語

電機總輸出扭矩大于計算撥車機運行阻力，既可以牽引鐵路敞車運行，安全系數取1.3，所以選取5臺55kW的交流變頻電機既可以牽引5000噸鐵路敞車。