拨车机匀速工况牵引力计算

曲太旭，李春波

（1.大连科技学院 机械工程学院，辽宁 大连 116052；2.中车大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116021）

拨车机采用多台交流变频电机齿轮齿条驱动，运行平稳，定位准确。拨车机总体参数如下：牵引力5000 t；驱动电机为5台交流变频电机，电机功率为55 kW，电机转速为980 r/min；拨车机空车走行速度1.4 m/s；牵引走形速度0.8 m/s；挂钩速度0.3 m/s；大臂起升时间为9 S；大臂降落时间为8S。

1 拨车机匀速工况牵运行阻力计算

拨车机匀速运行的工况下，运行阻力包括车辆运行阻力F1和拨车机运行阻力F2。车辆运行的阻力，当车辆以0.8 m/s运行时，单位运行阻力取：W=45 N/t，拨车机牵引力F=5000 t，则车辆运行的阻力：

拨车机运行阻力F2主要包括两部分：①走行轮在工作过程中引起的摩擦阻力，简称走行轮摩擦阻力；②导向轮在工作过程中引起的摩擦阻力，简称导向轮摩擦阻力。

（1）走行轮摩擦阻力Pm：

式中：P为拨车机所有质量重力总和，N；μ为车轮轴承摩擦阻力系数；d为车轮轴径，mm；fK为车轮沿轨道的滚动摩擦力臂，mm；D为车轮踏面直径，mm。

（2）导向轮摩擦阻力Pm：

如1所示，忽略齿轮的径向力，导向轮压力，根据受力平衡，可以计算出：

计算导向轮摩擦阻力Pm：

式中：Q为导向轮压力，N；μ为导向轮轴承摩擦阻力系数；d为导向轮轴径，mm；fK导向轮沿轨道的滚动摩擦力臂，mm；D为导向轮踏面直径，mm。所以计算：

所以运行阻力F：

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

图1 导向轮压力图

2 电机输出转矩

初步计算电机的输出转矩Me，首先计算驱动小齿轮的转矩T：

式中：F为拨车机运行阻力矩，kN；D驱动小齿轮直径为，m。

初步选择电机的转速为n1=980 r/min，计算电机和齿轮之间的传动比：

式中：η＝η1η2总的传递效率，η1减速机传递效率，η2联轴器传递效率，η3开式齿轮传递效率。

初步选减速机的传动比为20，计算电机轴的输出转矩：

3 结语

电机总输出扭矩大于计算拨车机运行阻力，既可以牵引铁路敞车运行，安全系数取1.3，所以选取5台55kW的交流变频电机既可以牵引5000吨铁路敞车。