Файл: Реферат Реферат состоит из 40 страниц, 4 рисунка, 1 таблица, 3 источника.doc
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 526
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рст(р.к.) = 
, (4.3)Рст(р.к.)= 
=21,82 тс,на боковую раму тележки: Рст(б.р.) =
(4.4)Рст(б.р.)= 
=22,24 тс.4.1.2 Вертикальная динамическая нагрузка Вертикальная динамическая нагрузка Рд возникает при движении вагона по рельсовому пути вследствие ускорения массы вагона и груза при колебаниях на рессорах и прохождении неровностей пути. Она определяется умножением статической нагрузки на коэффициент вертикальной динамики кд.в.:Рд = Рсткд.в. (4.5)Расчетный коэффициент вертикальной динамики рассчитывается по формуле:кд.в. = 
, (4.6)где 
- среднее значение коэффициента вертикальной динамики;β – параметр распределения, для деталей грузовых вагонов при существующих условиях эксплуатации β = 1,13;Р(кд.в.) – доверительная вероятность, при расчете на прочность по допускаемым напряжениям рекомендуется принимать Р(кд.в.) = 0,97. После подстановки в (3.6) значений β и Р(кд.в.), получаем следующее выражение для коэффициента вертикальной динамики для грузовых вагонов:кд.в. = 
=1,87 , кд.в. =1,87 (4.7) Среднее значение определяется по формулам:при v ≥ 15 м/с (≈ 55 км/ч)
= а + 3,6в10- 4 (V-15)/fст , (4.8)где а =0,05 – коэффициент, принимается равным для элементов кузова 0,05; для обрессоренных частей тележки = 0,1; для необрессоренных частей тележки (за исключением колесных пар) =0,15. в =
=1- коэффициент, учитывающий осность тележки;тт – число осей в тележке;v=120 – скорость движения вагона, км/ч (v=33,3 м/с);fст – статический прогиб рессорного подвешивания, м. Статический прогиб рессорного подвешивания рассчитывается конкретно для проектируемого вагона исходя из нагрузки, действующей на рессорный комплект, и жесткости рессорного комплекта Ср.к.:fст = Рст(р.к.)/Ср.к. (4.9)Исходя из того, что в каждом рессорном комплекте двухосной тележки устанавливается по семь двухрядных пружин, работающих параллельно, суммарная жесткость рессорного комплекта:Ср.к. = 7(Сн + Св) (4.10)где Сн, Св – жесткость наружной и внутренней пружин соответственно.Жесткость любой пружины с круглым сечением прутка можно рассчитать по формуле:С = Gd4/8Д3np (4.11)где G – модуль сдвига, равный 8104 Мпа;d – диаметр прутка пружины, м;Д – средний диаметр пружины, м;nр– число рабочих витков.Для наружной пружины:dн=0,03 м,Дн =0,17 м,nр.н=4.Сн=81040,034/80,1734=0,4122 МПамДля внутренней пружины: dв=0,021 м;Дв =0,111 м;nр.в =6,45.Св=8104
0,0214/80,11136,45=0,22035 МПам.Суммарная жесткость рессорного комплекта: Ср.к. = 7(0,4122+0,22035)=4,428 МПам.fст=0,2182/4,428=0,049м.Вертикальные динамические нагрузки на элементы кузова:а =0,05: =0,05+3,610-4 (33-15)/ 0,049=0,184,кд.в=0,1362,1136=0,344,Рд=43,090,344=14,823 тс.Вертикальные динамические нагрузки на обрессоренные части тележки:а=0,1:=0,1+3,610-4 (33-15)/ 0,049=0,234,кд.в.=0,2072,1136=0,437,Рд=21,820,437=9,535 тс.Вертикальные динамические нагрузки на необрессоренные части тележки:а=0,15:=0,15+3,610-4 (33-15)/ 0,049=0,284,кд.в.=0,2512,1136=0,53,Рд=22,240,53=11,787 тс.4.1.3 Суммарная вертикальная нагрузкаЭта нагрузка считается действующей статически на любую деталь тележки и складывается из вертикальной статической и вертикальной динамической нагрузок:Рверт.=Рст+Рд. (4.12)На подпятник:Рверт.= 43,09+15,82=681,813 тс.На рессорный комплект:Рверт.= 21,82+10,535=229,874 тс.На боковую раму:Рверт.= 22,24+12,787=284,383 тс.4.2 Боковая нагрузкаБоковая горизонтальная нагрузка, действующая на подпятник тележки и возникающая при движении вагона по кривому участку пути, складывается из центробежной силы и давления ветра на кузов:Н = 0,5(Нц+Нв), (4.13)где Нц – центробежная сила, направленная наружу кузова вагона;Нв – равнодействующая сила давления ветра на кузов вагона.Центробежная сила, действующая на все части вагона, определяется с учетом возвышения наружного рельса над внутренним по формуле:
Ну = (Рбр-Рч)(v2/gR – hp/2S), (4.14)где v – скорость движения, м/с;g – ускорение силы тяжести, м/с2;R – радиус кривой, м;hp – возвышение наружного рельса над внутренним;2S – расстояние между кругами катания колесной пары, м. Обозначивηц = (v2/gR – hp/2S) (4.15)и подставив в формулу (4.14), получим:Нц = ηц(р0m0 – 2Рт). (4.16) Если в технических требованиях не оговорены особые условия движения в кривых, то ηц = 0,075 для грузовых вагонов.Нц=0,075(96-9,6) = 6,48 тс. Равнодействующая сила давления ветра Нв определяется по формуле:Нв = ωF, (4.17)где ω – удельное сопротивление ветра, перпендикулярное боковой стене вагона, принимаемое согласно нормам расчета на прочность равным 50 кгс/м2;F – площадь боковой проекции кузова, м2.F = 2LpHmax(k) , (4.18)где Hmax(k) – максимальная высота кузова с учетом рамы вагона, Hmax(k)=2,896 м.F =21,06 2,896 = 60,99 м2 ,Нв =60,99500=30,5 тс.Боковая горизонтальная нагрузка:Н = 0,5(6,48+30,5)=73,95 тс.4.3 Нагрузки, обусловленные силами инерцииСилы инерции, возникающие при торможении, вызывают дополнительное загружение подпятников обеих тележек в горизонтальной плоскости и вертикальное загружение передней по ходу движения тележки и такую же разгрузку задней.Инерционная нагрузка при торможении приложена в центре тяжести кузова вагона и определяется по формуле:Тк= (Рк/g)j, (4.19)
где Рк = р0m0 – 2Рт =96 – 9,6 = 86,4 тс– масса кузова с грузом;Рт – масса тележки, Рт=4,8 т;g – ускорение силы тяжести, м/с2;j – замедление при торможении, м/с2. Силы инерции при торможении в случае отсутствия соударений вагонов в поезде определяется исходя из замедления, равного 0,2g, а при соударениях – 3,0g. Замедление, равное 0,2g, соответствует торможению при высоких скоростях движения, а замедление в моменты соударения вагонов, равное 3,0g, возникает при низких скоростях.В случае отсутствия соударения вагонов:j=0,2g Тк=(86,4/g)0,2g=17,28 тс.В случае соударения вагонов:j=3g Тк=(86,4/g)3g=259,2 тс.Силы инерции кузова вызывают горизонтальные (вдоль оси вагона) нагрузки на подпятник каждой тележки, определяемые по формуле:Тп = Тк/2, (4.20)В случае отсутствия соударения вагонов:Тп=17,28/2=8,64 тс.В случае соударения вагонов:Тп=259,2/2=129,2 тс.Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки можно определить по следующей зависимости:Рп=[Тк(hц – hп)]/2l, (4.21)где hц – расстояние от центра тяжести вагона до центров осей колесных пар, для порожнего вагона hц=0,898 м, для груженого вагона hц=1,635 м;hп – высота опорной поверхности пятника от горизонтальной плоскости, проходящей через центры осей; 2l – база проектируемого вагона. Значение hп рассчитывается по формуле:hп = hпп – (Др/2) –
, (4.3)Рст(р.к.)= =21,82 тс,на боковую раму тележки: Рст(б.р.) = (4.4)Рст(б.р.)= =22,24 тс.4.1.2 Вертикальная динамическая нагрузка Вертикальная динамическая нагрузка Рд возникает при движении вагона по рельсовому пути вследствие ускорения массы вагона и груза при колебаниях на рессорах и прохождении неровностей пути. Она определяется умножением статической нагрузки на коэффициент вертикальной динамики кд.в.:Рд = Рсткд.в. (4.5)Расчетный коэффициент вертикальной динамики рассчитывается по формуле:кд.в. = , (4.6)где - среднее значение коэффициента вертикальной динамики;β – параметр распределения, для деталей грузовых вагонов при существующих условиях эксплуатации β = 1,13;Р(кд.в.) – доверительная вероятность, при расчете на прочность по допускаемым напряжениям рекомендуется принимать Р(кд.в.) = 0,97. После подстановки в (3.6) значений β и Р(кд.в.), получаем следующее выражение для коэффициента вертикальной динамики для грузовых вагонов:кд.в. = =1,87 , кд.в. =1,87 (4.7) Среднее значение определяется по формулам:при v ≥ 15 м/с (≈ 55 км/ч)
= а + 3,6в10- 4 (V-15)/fст , (4.8)где а =0,05 – коэффициент, принимается равным для элементов кузова 0,05; для обрессоренных частей тележки = 0,1; для необрессоренных частей тележки (за исключением колесных пар) =0,15. в =
=1- коэффициент, учитывающий осность тележки;тт – число осей в тележке;v=120 – скорость движения вагона, км/ч (v=33,3 м/с);fст – статический прогиб рессорного подвешивания, м. Статический прогиб рессорного подвешивания рассчитывается конкретно для проектируемого вагона исходя из нагрузки, действующей на рессорный комплект, и жесткости рессорного комплекта Ср.к.:fст = Рст(р.к.)/Ср.к. (4.9)Исходя из того, что в каждом рессорном комплекте двухосной тележки устанавливается по семь двухрядных пружин, работающих параллельно, суммарная жесткость рессорного комплекта:Ср.к. = 7(Сн + Св) (4.10)где Сн, Св – жесткость наружной и внутренней пружин соответственно.Жесткость любой пружины с круглым сечением прутка можно рассчитать по формуле:С = Gd4/8Д3np (4.11)где G – модуль сдвига, равный 8104 Мпа;d – диаметр прутка пружины, м;Д – средний диаметр пружины, м;nр– число рабочих витков.Для наружной пружины:dн=0,03 м,Дн =0,17 м,nр.н=4.Сн=81040,034/80,1734=0,4122 МПамДля внутренней пружины: dв=0,021 м;Дв =0,111 м;nр.в =6,45.Св=8104
0,0214/80,11136,45=0,22035 МПам.Суммарная жесткость рессорного комплекта: Ср.к. = 7(0,4122+0,22035)=4,428 МПам.fст=0,2182/4,428=0,049м.Вертикальные динамические нагрузки на элементы кузова:а =0,05: =0,05+3,610-4 (33-15)/ 0,049=0,184,кд.в=0,1362,1136=0,344,Рд=43,090,344=14,823 тс.Вертикальные динамические нагрузки на обрессоренные части тележки:а=0,1:=0,1+3,610-4 (33-15)/ 0,049=0,234,кд.в.=0,2072,1136=0,437,Рд=21,820,437=9,535 тс.Вертикальные динамические нагрузки на необрессоренные части тележки:а=0,15:=0,15+3,610-4 (33-15)/ 0,049=0,284,кд.в.=0,2512,1136=0,53,Рд=22,240,53=11,787 тс.4.1.3 Суммарная вертикальная нагрузкаЭта нагрузка считается действующей статически на любую деталь тележки и складывается из вертикальной статической и вертикальной динамической нагрузок:Рверт.=Рст+Рд. (4.12)На подпятник:Рверт.= 43,09+15,82=681,813 тс.На рессорный комплект:Рверт.= 21,82+10,535=229,874 тс.На боковую раму:Рверт.= 22,24+12,787=284,383 тс.4.2 Боковая нагрузкаБоковая горизонтальная нагрузка, действующая на подпятник тележки и возникающая при движении вагона по кривому участку пути, складывается из центробежной силы и давления ветра на кузов:Н = 0,5(Нц+Нв), (4.13)где Нц – центробежная сила, направленная наружу кузова вагона;Нв – равнодействующая сила давления ветра на кузов вагона.Центробежная сила, действующая на все части вагона, определяется с учетом возвышения наружного рельса над внутренним по формуле:
Ну = (Рбр-Рч)(v2/gR – hp/2S), (4.14)где v – скорость движения, м/с;g – ускорение силы тяжести, м/с2;R – радиус кривой, м;hp – возвышение наружного рельса над внутренним;2S – расстояние между кругами катания колесной пары, м. Обозначивηц = (v2/gR – hp/2S) (4.15)и подставив в формулу (4.14), получим:Нц = ηц(р0m0 – 2Рт). (4.16) Если в технических требованиях не оговорены особые условия движения в кривых, то ηц = 0,075 для грузовых вагонов.Нц=0,075(96-9,6) = 6,48 тс. Равнодействующая сила давления ветра Нв определяется по формуле:Нв = ωF, (4.17)где ω – удельное сопротивление ветра, перпендикулярное боковой стене вагона, принимаемое согласно нормам расчета на прочность равным 50 кгс/м2;F – площадь боковой проекции кузова, м2.F = 2LpHmax(k) , (4.18)где Hmax(k) – максимальная высота кузова с учетом рамы вагона, Hmax(k)=2,896 м.F =21,06 2,896 = 60,99 м2 ,Нв =60,99500=30,5 тс.Боковая горизонтальная нагрузка:Н = 0,5(6,48+30,5)=73,95 тс.4.3 Нагрузки, обусловленные силами инерцииСилы инерции, возникающие при торможении, вызывают дополнительное загружение подпятников обеих тележек в горизонтальной плоскости и вертикальное загружение передней по ходу движения тележки и такую же разгрузку задней.Инерционная нагрузка при торможении приложена в центре тяжести кузова вагона и определяется по формуле:Тк= (Рк/g)j, (4.19)
где Рк = р0m0 – 2Рт =96 – 9,6 = 86,4 тс– масса кузова с грузом;Рт – масса тележки, Рт=4,8 т;g – ускорение силы тяжести, м/с2;j – замедление при торможении, м/с2. Силы инерции при торможении в случае отсутствия соударений вагонов в поезде определяется исходя из замедления, равного 0,2g, а при соударениях – 3,0g. Замедление, равное 0,2g, соответствует торможению при высоких скоростях движения, а замедление в моменты соударения вагонов, равное 3,0g, возникает при низких скоростях.В случае отсутствия соударения вагонов:j=0,2g Тк=(86,4/g)0,2g=17,28 тс.В случае соударения вагонов:j=3g Тк=(86,4/g)3g=259,2 тс.Силы инерции кузова вызывают горизонтальные (вдоль оси вагона) нагрузки на подпятник каждой тележки, определяемые по формуле:Тп = Тк/2, (4.20)В случае отсутствия соударения вагонов:Тп=17,28/2=8,64 тс.В случае соударения вагонов:Тп=259,2/2=129,2 тс.Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки можно определить по следующей зависимости:Рп=[Тк(hц – hп)]/2l, (4.21)где hц – расстояние от центра тяжести вагона до центров осей колесных пар, для порожнего вагона hц=0,898 м, для груженого вагона hц=1,635 м;hп – высота опорной поверхности пятника от горизонтальной плоскости, проходящей через центры осей; 2l – база проектируемого вагона. Значение hп рассчитывается по формуле:hп = hпп – (Др/2) –