Расчёт тяговой передачи

 
 
 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА  

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования  

«Российский университет транспорта (МИИТ)» 

 
 

Кафедра «Электропоезда и локомотивы» 

 
 
 

Е.К. Рыбников, С.В. Володин, П.С. Григорьев 

 
 
 
 
 
 

РАСЧЁТ ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ 

 
 
 
 
 
 
 
 

Учебно-методическое пособие  

для выполнения самостоятельной работы 

 
 
 

Москва – 2018 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА  

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования  

«Российский университет транспорта (МИИТ)» 

 
 

Кафедра «Электропоезда и локомотивы» 

 
 
 

Е.К. Рыбников, С.В. Володин, П.С. Григорьев 

 
 
 
 
 
 

РАСЧЁТ ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ 

 
 
 
 
 

Учебно-методическое пособие  

для выполнения самостоятельной работы 

студентами специальности  

23.05.03 Подвижной состав железных дорог, 

специализация Электрический транспорт железных дорог 

 
 
 

Москва – 2018 
 

УДК 629.4 
 
Р93 
 
 
 

Рыбников Е.К., Володин С.В., Григорьев П.С. Расчёт 

тяговой передачи: Учебно-методическое пособие для 
выполнения самостоятельной работы. – М.: РУТ (МИИТ), 
2018.  – 104 с. 
 

Учебно-методическое пособие предназначено для 

выполнения самостоятельной работы по дисциплине 
«Механическая часть тягового подвижного состава», раздел 
«Тяговые передачи ЭПС». 

В пособии приведены сведения, необходимые для 

эскизного проектирования тяговой передачи по заданию 
выданного студентам. 

Для выполнения компоновки тяговой передачи в 

приложении даны габаритные размеры тяговых двигателей 
и муфт, которые применяются в существующих тяговых 
приводах электровозов и электропоездов. 

Для расчётной части в пособии имеются формулы и 

описана последовательность выполнения расчётов. 
 

Рецензент д.т.н., профессор кафедры «Вагоны и 

вагонное хозяйство» РУТ (МИИТ) Беспалько С.В. 
 

 
 

© РУТ (МИИТ), 2018 

 

 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

 

ВВЕДЕНИЕ ...................................................................... 5 
1 ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ 

РАБОТЫ .................................................................................. 6 

2 ВЫБОР КЛАССА ТЯГОВОГО ПРИВОДА И ЕГО 

ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ В ЗАВИСИМОСТИ  ОТ 
ЗАДАННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО 
ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ............................ 9 

3 ВЫБОР ДИАМЕТРА КОЛЕСА КОЛЕСНОЙ  

ПАРЫ ..................................................................................... 14 

4 КОМПОНОВКА ТЯГОВОГО ПРИВОДА ............... 16 
5 РАСЧЁТ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 

ЭЛЕМЕНТОВ ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧ  В ПРИВОДАХ II  
И III КЛАССОВ ..................................................................... 27 

6 РАСЧЁТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЖЁСТКОСТИ 

УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ .......... 41 

6.1 Расчёт коэффициентов жёсткости валопроводов 

и прочностной расчёт валов ............................................ 42 

6.2 Расчёт резинометаллических элементов на 

прочность и определение их коэффициентов  
жёсткости .......................................................................... 43 

6.3 Расчёт коэффициентов жёсткости участков 

кинематических цепей карданных тяговые муфт с 
упругими элементами ...................................................... 47 

6.4 Расчёт резиновых элементов в подвесках 

тяговых двигателей и редукторов ................................... 53 

7 РАСЧЁТ МАКСИМАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ 

АМОРТИЗАТОРА ПОДВЕШИВАНИЯ КОЛЁСНО-
МОТОРНОГО БЛОКА ТРЁХОСНОЙ ТЕЛЕЖКИ 
ЭЛЕКТРОВОЗА .................................................................... 61 

7.1 Расчёт сил, действующих на тележку  

и привод ............................................................................. 62 

7.2 Предварительная оценка коэффициента 

жёсткости блока амортизаторов ..................................... 64 

7.3 Расчёт деформации амортизатора в подвеске 

КМБ ................................................................................... 65 

7.4 Проектирование и расчёт блока резинового 

амортизатора подвески КМБ ........................................... 71 

7.5 Проверка прочности резиновых шайб блока 

амортизатора ..................................................................... 73 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .... 75 
Приложение А. Габаритные размеры тяговых 

двигателей .............................................................................. 76 

Приложение Б. Тяговые муфты .................................... 91 
Приложение В. Примеры компоновок тяговых 

приводов ................................................................................. 97 

Приложение Г. Параметры тяговых двигателей ..... 103 

 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 
Методическое пособие предназначено для проведения 

практических занятий и выполнения самостоятельной 
работы студентами специальности «Подвижной состав 
железных 
дорог», 
специализации 
«Электрический 

транспорт железных дорог» по курсу «Механическая часть 
электроподвижного 
состава» 
при 
изучении 
раздела 

«Тяговые передачи». Так же оно может быть использовано 
студентами специализации «Локомотивы», изучающими 
дисциплину «Конструкция и проектирование механической 
части», и при выполнении дипломных и учебных научно-
исследовательских работ. 

В пособии рассмотрены принципы, используемые при 

разработке 
эскизного 
проекта 
тяговой 
передачи 

электропоездов, электровозов и тепловозов. 

Приводятся 
основные 
расчётные 
формулы, 

позволяющие выбрать конструктивные размеры элементов, 
широко применяемых в передачах, а также рассчитать 
параметры 
тяговой 
передачи, 
необходимые 
для 
её 

последующего динамического расчёта. 

В пособии приведён список литературы, в которой 

можно найти подробные сведения о тяговых передачах 
электровозов, 
выпускаемых 
Новочеркасским 

электровозостроительным заводом в разные годы [3, 4, 5]. 

В приложениях к пособию приведены габаритные 

размеры некоторых тяговых двигателей, тяговых муфт и 
редукторов, примеры компоновок. Эти сведения позволят 
студентам ориентироваться при компоновке передач и 
назначении при этом габаритных размеров основных узлов 
тяговых передач.  

 
 
 

1 ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ 

РАБОТЫ 

 

Настоящая работа является самостоятельной работой 

студентов по специальности и имеет целью привить им 
навыки 
проектирования 
узлов 
подвижного 
состава, 

опираясь на весь комплекс полученных ранее знаний по 
теоретической 
механике, 
сопротивлению 
материалов, 

теории 
машин 
и 
механизмов, 
деталям 
машин, 

материаловедению и техническому черчению, не повторяя 
при этом расчётных работ уже выполнявшихся ранее в 
рамках курсовой работы по дисциплине «Детали машин». 

В самостоятельной работе разрабатывается эскизный 

проект с углубленной проработкой одного из узлов 
механической части электрической тяговой передачи для 
тягового подвижного состава (ТПС). Все технические 
решения, принятые в работе, должны быть современными, 
обоснованными и отвечающими требованиям технического 
процесса в области производства тягового привода ТПС. 

Проектируя узел тяговой передачи, студент должен 

вырабатывать в себе системный подход к решению задачи, 
постоянно 
имея 
в 
виду, 
что 
это 
часть 
сложной 

взаимосвязанной системы. 

Необходимо также помнить, что жизнеспособной 

является лишь конструкция, отвечающая одновременно как 
эксплуатационным, 
так 
и 
производственно-

технологическим требованиям, предъявляемым к тяговым 
передачам. Это: 

– обеспечение безопасности движения ТПС; 
– обеспечение эксплуатационной надёжности; 
– выбор перспективных решений, во избежание 

быстрого морального старения; 

– обеспечение минимальной материалоёмкости и веса; 

– конструктивное 
обеспечение 
индустриальных 

методов ремонта; 

– минимизация 
затрат 
на 
эксплуатацию 

проектируемого устройства. 

Среди производственно-технологических требований к 

конструкции устройства следует иметь в виду; 

– конструктивную 
и 
технологическую 

преемственность; 

– конструктивную нормализацию; 
– соответствие деталей и узлов прогрессивным 

механизированным методам производства; 

– конструктивное 
обеспечение 
минимальных 

требований к точности и чистоте обработки деталей. 

В качестве исходных данных студенту выдаются 

следующие данные: 

1 Тип ТПС. 
2 Конструкционная скорость. 
3 Проектная нагрузка колёсной пары на рельс. 
4 Тип тягового двигателя или его габаритные размеры, 

показатели часового (
чn , 
чP )  или длительного режимов 

работы. 

Показатели, 
характеризующие 
исходные 
данные, 

упругие и диссипативные характеристики ходовых частей 
принимаются 
по 
аналогии 
с 
соответствующими 

показателями существующего ТПС, наиболее близкого по 
характеристикам к проектируемому. 

В 
процессе 
проектирования 
студент 
выполняет 

следующие работы: 

– выбирает 
класс 
тягового 
привода 
и 
его 

принципиальную схему; 

– выбирает диаметр колеса (в случае необходимости); 
– рассчитывает 
габаритные 
размеры 
тягового 

редуктора по заданным параметрам тягового привода; 

– размещает (компонует) узлы тягового привода с 

учётом габаритных ограничений, создаваемых верхним 
строением пути, колёсной парой, рамами тележки и кузова; 

– оценивает относительное перемещение элементов 

передачи при реализации сил тяги и торможения, загрузке и 
разгрузке кузова (последнее – для моторвагонного ЭПС); 

– выбирает тип тяговой муфты; 
– определяет расчётные нагрузки, действующие на 

элементы передачи; 

– выполняет расчёты жёсткости упругих элементов 

передачи; 

– рассчитывает отдельные элементы передачи на 

прочность (по заданию); 

– выбирает конструкцию устройства безопасности 

против возможного падения двигателя или редуктора на 
путь; 

– выполняет эскиз тяговой передачи в двух проекциях 

на листе формата А3; 

– оформляет пояснительную записку. 

 

 
 

2 ВЫБОР КЛАССА ТЯГОВОГО ПРИВОДА И ЕГО 
ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ В ЗАВИСИМОСТИ  

ОТ ЗАДАННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО 

ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА 
 

Наряду с полезной нагрузкой от тягового момента, 

передача бывает нагружена паразитными динамическими 
нагрузками, вызванными, в первую очередь, возмущающим 
действием неровностей пути. 

По степени защищённости от динамических нагрузок 

приводы делят на три класса [1, 2]: 

1 редуктор и тяговый двигатель опорно-осевые;  
2 редуктор опорно-осевой, двигатель рамный; 
3 редуктор и двигатель – рамные. 
Не существует узаконенного регламентирования сфер 

применения приводов того или иного класса. В каждом 
отдельном 
случае 
решение 
должно приниматься 
в 

зависимости от конкретных условий, с учётом положений, 
изложенных ниже. 

С ростом скорости движения локомотива уровень 

динамических нагрузок, как правило, растёт. Поэтому ТПС, 
предназначенный для более высоких скоростей движения, 
требует применение класса привода с более совершенной 
виброзащитой основных элементов. 

Масса тягового двигателя в первом классе играет 

решающую роль в формировании неподрессоренной массы 
ТПС, определяющей, в значительной мере, воздействие 
локомотива на путь. С этой точки зрения применение 
приводов первого класса должно быть, как правило, 
ограничено областью невысоких скоростей примерно до 
90–100 км/ч. В обоснованных случаях по массе тягового 
двигателя и для участков пути с низкой вертикальной 
жёсткостью 
(например, 
в 
районах, 
в 
которых 
не 

наблюдается глубокого промерзания основания пути), 

первый класс тягового привода применяется для ТПС с 
конструкционной скоростью до 120 км/ч. 

Учитывая, что в приводах второго класса редуктор 

располагается непосредственно на колёсной паре, то по тем 
же причинам нежелательно применять его на ТПС, 
предназначенном для высоких скоростей движения по 
участкам с большой жёсткостью пути и высоким уровнем 
неровностей. 

В зависимости от конструкции и параметров ходовых 

частей ТПС, для приводов второго и третьего классов 
может быть применена одна из схем тяговой передачи, 
приведённых на рисунках 1, 2 (корпуса тяговых редукторов 
и подшипники на схемах не показаны, а величина 
p
b  

означает ширину зубчатых колёс). 

 

а) 
 

 

Рисунок 1 – Схемы компоновок тяговых приводов класса 

II 
 

б) 
 

 
 

в) 
 

 

Продолжение рисунка 1