ВЫБОР ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ КОЛЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

При проектировании тягового электродвигателя необходимо учитывать два критических фактора:
— максимальная мощность Pmax. (режим S1), определяемая задаваемой максимальной скоростью движения транспортного средства (ТС) и необходимой силой
тяги для преодоления сопротивления движению;
— максимальный момент Mmax., определяемый задаваемым максимальным углом подъема и необходимой силой тяги для преодоления сопротивления
движению.
При максимальной скорости движения ТС ограничивающим фактором является максимальная допустимая частота вращения ротора тягового электродвигателя
ТЭД. Ограничение максимальной допустимой частоты вращения ТЭД обусловлено максимально допустимыми центробежными нагрузками (т.е. прочностью
материала ротора), а также скоростными характеристиками подшипников.
Максимальная частота вращения ротора электродвигателя определяется следующими факторами:
— максимальной скоростью транспортного средства Vmax. (м/с);
— радиусом колеса Rкол. (м);
— передаточным отношением силовой передачи IΣ.
Например, при заданных Vmax. = 150 км/час (41,666 м/с), Rкол. = 0,365 м (R19 255/55, IΣ = 4, максимальная частота вращения ротора электродвигателя
составит ≈ 4 363 об/мин. Требуемая максимальная мощность составит (при массе ТС 2,5 т., коэффициенте сопротивления f = 0,013, высоте H = 1,7 м,
ширине B = 1,8 м, коэффициенте сопротивления воздуха Ксопр.возд. = 0,35) ≈ 90 кВт.
При скорости 180 км/час требуемая мощность составит≈ 143 кВт
Требуемый максимальный момент электродвигателя определяется следующими факторами:
— величиной угла подъема α0;
— силой сопротивления движению Fсопр. (Н);
— радиусом колеса Rкол. (м);
— передаточным отношением силовой передачи IΣ.
Например, при движении на подъем с углом 300, ТС массой 2,5 т., Rкол. = 0,365 м, IΣ = 4, требуемый момент электродвигателя (предполагается,
что электродвигатель один) составит ≈ 1200 Нм. При заданной мощности 90 кВт ТС сможет двигаться на подъем со скоростью до 25 км/час
При угле подъема 210, требуемый момент электродвигателя составит ≈ 870 Нм. При заданной мощности 90 кВт ТС сможет двигаться на подъем со скоростью
до 40 км/час.
Важно отметить, что момент определяет габариты и массу ТЭД (особенно сильно влияние диаметра), а также токовую нагрузку.
Все указанные режимы обеспечиваются при мощности ДВС ≈ 147 кВт, мощности тягового генератора ≈ 135 кВт.
При подборе ДВС важным фактором является его быстроходность. Следует учитывать, что от этого напрямую зависят габариты и масса генератора.
Чем больше частота вращения коленчатого вала, тем меньше габариты и масса тягового генератора.
В качестве примера приведены результаты предварительного расчета характеристик электромеханического вариатора для АМН 6х6.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АМН 6Х6

Наименование характеристики Значение характеристики АМН колесной формулы 6х6
Грузоподъемность, т, не менее1) 8,0
Полная масса, кг 24 000
Длина, мм 9450
Ширина, мм 2550
Высота, мм 3030
Двигатель Дизельный с электронной системой управления
Мощность двигателя, кВт (л.с.), не менее 229 (312)
Скорость максимальная, км/ч, не менее 90
Скорость средняя при движении по грунтовым дорогам удовлетворительного состояния

со средним значением оценочного показателя дорог = 0,07 по ОСТ 37.001.520-96, км/ч, не менее

40
Скорость минимально устойчивая, км/ч, не более 5,0
Запас хода автомобиля по контрольному расходу топлива, определенному по ГОСТ 20306-90, км, не менее 1 000
Способность буксировать прицеп по всем видам дорог и местности массой, т, не менее 30о
Способность преодолевать препятствия2):

— подъем (спуск), крутизной, градус, не менее

— косогор, крутизной, градус, не менее 3)

— водную преграду вброд, с учетом волны и погружения колес в грунт, при скорости течения реки

20о
до 1,0 м/с, глубиной, м, не менее: 1,2
Радиус поворота, м, не более 11,0
Дорожный просвет, мм, не менее 420
Угол переднего свеса, градус, не менее 36о
Угол заднего свеса градус, не менее 36о

Электромеханический вариатор, включает в себя тяговый электродвигатель и двухдиапазонный редуктор.

ТРЕБОВАНИЯ К ТЯГОВОМУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЮ:

— тип — вентильный индукторный двигатель независимого возбуждения ДВИТ-240.
— номинальная мощность 220 кВт.
— номинальное линейное напряжение 175 В.
— номинальное действующее значение фазного тока 305 А.
— максимальное действующее значение фазного тока 570 А
— номинальное значение тока возбуждения 12,5 А.
— максимальное значение тока возбуждения 23 А
— номинальное значение КПД — 94,5 % (без учета потерь в преобразователе).
— номинальная частота вращения 2000 об/мин.
— максимальный длительный вращающий момент в диапазоне частот вращения от 0 до 1500 об/мин не менее 1150 Нм (кратковременно до 2300 Нм)
— диапазон частот вращения с мощностью 220 кВт: 1000 — 4500 об/мин.
— способ охлаждения: жидкостное (тосол).
— расход охлаждающей жидкости ≈ 30 л/мин.
— двигатель должен содержать встроенные датчики температуры обмоток,

ТРЕБОВАНИЯ К ДВУХ- ДИАПАЗОННОМУ РЕДУКТОРУ

— передаточное число редуктора:
— на пониженной передаче i = 6;
— на повышенной передаче i = 1,7;
— входной максимальный вращающий момент на пониженной передаче в диапазоне частот вращения от 0 до 1500 об. /мин. — 2400 Нм;
— входной вращающий момент в диапазоне частот вращения до 2500 об/мин (на повышенной передаче) — 700 Н∙м;
— входной вращающий момент при максимальной частоте вращения до 4500 об. /мин. (на повышенной передаче) — 430 Н∙м;
— привод переключения передач электрический (пневматический), дублируется механическим;
— синхронизация: электронная при наличии электрического привода и датчика частоты вращения выходного вала, либо механические синхронизаторы;
— габариты: L – не более 320 мм., ???? — не более 614 мм (диаметр электродвигателя);
— масса: m – не более 180 кг.
Суммарное передаточное число (редуктор + ведущий мост с общим передаточным числом i = 7,084):
— на пониженной передаче i = 42,504
— на повышенной передаче i = 12,0428
Технические требования могут корректироваться и уточняться в процессе выполнения работы.