Файл: Реферат Реферат состоит из 40 страниц, 4 рисунка, 1 таблица, 3 источника.doc
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 101
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
fст , (4.22)
где hпп =0,801 м – расстояние от уровня верха головок рельсов до подпятника тележки;
Др =0,957 м – расчетный диаметр колеса;
fст = 0,049 м – статический прогиб рессорного подвешивания.
hп = 0,801-0,957/2-0,049=0,027 м.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при замедлении в случае порожнего движения вагонов:
Рп=[17,28(0,655-0,027)]/14,894= 0,73 тс.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при замедлении в случае груженого движения вагонов:
Рп =[17,39(1,525-0,027)]/14,894=2,1 тс.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при соударении в случае порожнего движения вагонов:
Рп=[259,2(0,655-0,027)]/14,894=10,923 тс.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при соударении в случае груженого движения вагонов:
Рп =[259,2(1,525-0,027)]/14,894= 26,06 тс.
5 Расчет оси колесной пары по условному методу (метод ЦНИИ-НИБ)
Сложные условия загружения оси, недостаточная изученность напряженного состояния и характеристик материала, а также желание облегчить решение данной задачи обусловили применения упрощенного метода расчета оси.
В данном методе принято нагружение оси обозначать двумя силами: вертикальной 1,25Ро и горизонтальной Н = 0,5Ро , где 1,25 – коэффициент, учитывающий действие вертикальной динамической нагрузки, а Ро – статическая нагрузка на ось от массы вагона брутто, вычисляется по формуле:
Ро = (роmо – mоqк.п.)/mо = ро – qк.п. , (5.1)
где ро – допускаемая осевая нагрузка, тс;
qк.п. – сила тяжести колесной пары без буксовых узлов; для стандартных колесных пар qк.п. = 1,2 тс.
Ро=24-1,2=22,8 тс.
Остальные нагрузки, действующие на колесную пару, учитываются выбором соответствующих допускаемых напряжений.
Расчетные силы считаются приложенными в центре тяжести О вагона (рис.5.1).
Рисунок 5.1 – Схема действия сил при условном методе расчета оси колесной пары
Расстояние h от оси колесной пары до точки О принимают равным 1,45м. Расчетные силы вызывают загружение:
левой шейки оси –
Р1=(1,25+h/2в2)Ро/2, (5.2)
Р1= (1,25+1,45/2,036)22,8/2=22,37 тс,
правой шейки оси –
Р2=(1,25-h/2в2)Ро/2, (5.3)
Р2= (1,25-1,45/2,036) 22,8/2=6,13 тс.
Эти силы считаются приложенными к серединам шеек оси, расстояние между которыми 2в2 = 2,036 м.
Вертикальные опорные реакции для левого и правого колес вычисляются без учета массы колесной пары и будут соответственно равны:
N1 = (1,25+(h+r)/2S)Ро/2 , (5.4)
N2 = (1,25-(h+r)/2S)Ро/2 , (5.5)
где r – радиус колеса при номинальном диаметре колеса 950 мм; r = 0,475 м;
2S – расстояние между кругами катания колес, 2S = 1,58 м.
N1 = (1,25+(1,45+0,4785)/1,58)11,4 /2 = 28,14 тс,
N2 = (1,25-(1,45+0,4785)/1,58)11,4/2 = 0,34 тс.
В связи с тем, что горизонтальная нагрузка не изменяет суммарные вертикальные нагрузки на шейки оси и опорные реакции, а только их перераспределяет, правильность их вычисления можно проверить по выражению:
1,25Ро = Р1+Р2 = N1+N2, (5.6)
1,2522,8=22,37 +6,13 =28,14 +0,342
28,5=28,5=28,8-проверка выполняется (верно).
Под действием этих нагрузок в оси возникают изгибающие моменты, значения которых вычисляются в трех расчетных сечениях: I-I – у внутренней галтели шейки (М1); II-II – в плоскости круга катания (М2); III-III – в середине оси (М3).
В соответствии со схемой нагружения (см. рис.5.1) изгибающие моменты в расчетных сечениях определяются по формулам:
В сечении 1-1:
М1 = Р1l1
/2=
, (5.7)
В сечении 2-2:
М2 = Р1l1+Hr =
, (5.8)
В сечении 3-3:
М3 = Р1 в2+ Hr – N1S=
, (5.9)
где l1 – длина шейки оси типа РУ-1, РУ-1Ш или РУ усиленной;
l2 – расстояние от середины шейки до плоскости круга катания.
М1 =
тс×м.
М2=
тс×м.
М3 =
тс×м.
Из условия прочности на изгиб: Мi = wi[σi], где wi = πdi3/32 и i = 1,2,3, определяются наименьшие допускаемые диаметры оси:
для шейки – d1=
, (5.10)
для подступичной части – d2=
, (5.11)
для средней части – d3=
, (5.12)
где [σ1], [σ2], [σ3] – допускаемые напряжения для шейки, подступичной части и средней части оси,
[σ1]=140 МПа, [σ2]=165 МПа, [σ3]=155 МПа.
d1=
=113 мм ,
d2=
= 185мм ,
d3=
=158 мм .
К рассчитанным диаметрам для обеспечения возможной обточки при износе добавляют: для шейки оси – 2 мм; для подступичной и средней частей – 6 мм. По полученным диаметрам выбирается ось колесной пары из числа предусмотренных стандартом.
d1=113+2=115 мм; d2=185+6=191 мм; d3=158+6=164 мм.
Выбираем ось типа РУ1 с размерами:
d1=130 мм; d2=194 мм; d3=165 мм.
6 Устойчивость движения колесной пары по рельсовой колее
При движении по рельсовой колее, возможно, такое положение колесной пары, при котором одно из колес набегает гребнем на рельс. Плоскость круга катания колеса при этом составляет некоторый угол φн, называемый углом набегания. При этом колесо стремится взойти на рельс по плоскости скольжения, касательной наружной поверхности гребня и составляющей угол β с горизонтальной осью (угол наклона гребня).
Вползание гребня на головку рельса предотвращается, если проекции всех вертикальных сил на плоскость скольжения больше проекции горизонтальных сил, причем считается, что эти силы приложены к точке контакта колеса и головки рельса. Устойчивость колеса против схода с рельса является одним из главных условий безопасности движения вагона.
Согласно нормам для оценки устойчивости колеса против схода с рельсов подсчитывается коэффициент устойчивости кус и требуется соблюдение следующего условия:
кус = ε
≥[кус], (6.1)
где [кус]= 1,5 – допускаемое значение коэффициента устойчивости для грузовых вагонов;
ε – коэффициент, определяемый по формуле:
ε=(tg β -0,25)/(1+0,25tg β), (6.2)
ε=(tg60o-0,25)/(1+0,25tg60о)=1,034,
β – угол наклона образующей гребня колеса к горизонтальной оси, который у стандартного колеса равен 60º, у колеса, разработанного ВНИИЖТом, - 65º, у колеса, разработанного ОСЖД специально для отечественных железных дорог, - 70º (кроме перечисленных колес могут применяться и другие колеса со специальными профилями);
μ – коэффициент трения скольжения ненабегающего колеса о головку рельса, μ =0,25;
Рв1 – вертикальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, тс;
Рв2 – вертикальная составляющая силы реакции ненабегающего колеса на головку рельса, тс;
Рб – горизонтальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, действующая одновременно с Рв1 и Рв2 , тс.
Усилия Рв1 , Рв2 , Рб определяются по формулам:
Рв1 = 2Рст(m)[
(1-кд.в1)-
кд.б.к]+Hp
+qк.п.
; (6.3)
Рв2 = 2Рст(m)[
(1-кд.в1)- кд.б.к]+Hp
+qк.п.
где hпп =0,801 м – расстояние от уровня верха головок рельсов до подпятника тележки;
Др =0,957 м – расчетный диаметр колеса;
fст = 0,049 м – статический прогиб рессорного подвешивания.
hп = 0,801-0,957/2-0,049=0,027 м.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при замедлении в случае порожнего движения вагонов:
Рп=[17,28(0,655-0,027)]/14,894= 0,73 тс.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при замедлении в случае груженого движения вагонов:
Рп =[17,39(1,525-0,027)]/14,894=2,1 тс.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при соударении в случае порожнего движения вагонов:
Рп=[259,2(0,655-0,027)]/14,894=10,923 тс.
Дополнительное вертикальное загружение передней по ходу движения тележки при соударении в случае груженого движения вагонов:
Рп =[259,2(1,525-0,027)]/14,894= 26,06 тс.
5 Расчет оси колесной пары по условному методу (метод ЦНИИ-НИБ)
Сложные условия загружения оси, недостаточная изученность напряженного состояния и характеристик материала, а также желание облегчить решение данной задачи обусловили применения упрощенного метода расчета оси.
В данном методе принято нагружение оси обозначать двумя силами: вертикальной 1,25Ро и горизонтальной Н = 0,5Ро , где 1,25 – коэффициент, учитывающий действие вертикальной динамической нагрузки, а Ро – статическая нагрузка на ось от массы вагона брутто, вычисляется по формуле:
Ро = (роmо – mоqк.п.)/mо = ро – qк.п. , (5.1)
где ро – допускаемая осевая нагрузка, тс;
qк.п. – сила тяжести колесной пары без буксовых узлов; для стандартных колесных пар qк.п. = 1,2 тс.
Ро=24-1,2=22,8 тс.
Остальные нагрузки, действующие на колесную пару, учитываются выбором соответствующих допускаемых напряжений.
Расчетные силы считаются приложенными в центре тяжести О вагона (рис.5.1).
Рисунок 5.1 – Схема действия сил при условном методе расчета оси колесной пары
Расстояние h от оси колесной пары до точки О принимают равным 1,45м. Расчетные силы вызывают загружение:
левой шейки оси –
Р1=(1,25+h/2в2)Ро/2, (5.2)
Р1= (1,25+1,45/2,036)22,8/2=22,37 тс,
правой шейки оси –
Р2=(1,25-h/2в2)Ро/2, (5.3)
Р2= (1,25-1,45/2,036) 22,8/2=6,13 тс.
Эти силы считаются приложенными к серединам шеек оси, расстояние между которыми 2в2 = 2,036 м.
Вертикальные опорные реакции для левого и правого колес вычисляются без учета массы колесной пары и будут соответственно равны:
N1 = (1,25+(h+r)/2S)Ро/2 , (5.4)
N2 = (1,25-(h+r)/2S)Ро/2 , (5.5)
где r – радиус колеса при номинальном диаметре колеса 950 мм; r = 0,475 м;
2S – расстояние между кругами катания колес, 2S = 1,58 м.
N1 = (1,25+(1,45+0,4785)/1,58)11,4 /2 = 28,14 тс,
N2 = (1,25-(1,45+0,4785)/1,58)11,4/2 = 0,34 тс.
В связи с тем, что горизонтальная нагрузка не изменяет суммарные вертикальные нагрузки на шейки оси и опорные реакции, а только их перераспределяет, правильность их вычисления можно проверить по выражению:
1,25Ро = Р1+Р2 = N1+N2, (5.6)
1,2522,8=22,37 +6,13 =28,14 +0,342
28,5=28,5=28,8-проверка выполняется (верно).
Под действием этих нагрузок в оси возникают изгибающие моменты, значения которых вычисляются в трех расчетных сечениях: I-I – у внутренней галтели шейки (М1); II-II – в плоскости круга катания (М2); III-III – в середине оси (М3).
В соответствии со схемой нагружения (см. рис.5.1) изгибающие моменты в расчетных сечениях определяются по формулам:
В сечении 1-1:
М1 = Р1l1
/2=
, (5.7)В сечении 2-2:
М2 = Р1l1+Hr =
, (5.8)В сечении 3-3:
М3 = Р1 в2+ Hr – N1S=
, (5.9)где l1 – длина шейки оси типа РУ-1, РУ-1Ш или РУ усиленной;
l2 – расстояние от середины шейки до плоскости круга катания.
М1 =
тс×м.М2=
тс×м.М3 =
тс×м.Из условия прочности на изгиб: Мi = wi[σi], где wi = πdi3/32 и i = 1,2,3, определяются наименьшие допускаемые диаметры оси:
для шейки – d1=
, (5.10) для подступичной части – d2=
, (5.11) для средней части – d3=
, (5.12) где [σ1], [σ2], [σ3] – допускаемые напряжения для шейки, подступичной части и средней части оси,
[σ1]=140 МПа, [σ2]=165 МПа, [σ3]=155 МПа.
d1=
=113 мм ,
d2=
= 185мм ,d3=
=158 мм . К рассчитанным диаметрам для обеспечения возможной обточки при износе добавляют: для шейки оси – 2 мм; для подступичной и средней частей – 6 мм. По полученным диаметрам выбирается ось колесной пары из числа предусмотренных стандартом.
d1=113+2=115 мм; d2=185+6=191 мм; d3=158+6=164 мм.
Выбираем ось типа РУ1 с размерами:
d1=130 мм; d2=194 мм; d3=165 мм.
6 Устойчивость движения колесной пары по рельсовой колее
При движении по рельсовой колее, возможно, такое положение колесной пары, при котором одно из колес набегает гребнем на рельс. Плоскость круга катания колеса при этом составляет некоторый угол φн, называемый углом набегания. При этом колесо стремится взойти на рельс по плоскости скольжения, касательной наружной поверхности гребня и составляющей угол β с горизонтальной осью (угол наклона гребня).
Вползание гребня на головку рельса предотвращается, если проекции всех вертикальных сил на плоскость скольжения больше проекции горизонтальных сил, причем считается, что эти силы приложены к точке контакта колеса и головки рельса. Устойчивость колеса против схода с рельса является одним из главных условий безопасности движения вагона.
Согласно нормам для оценки устойчивости колеса против схода с рельсов подсчитывается коэффициент устойчивости кус и требуется соблюдение следующего условия:
кус = ε
≥[кус], (6.1)где [кус]= 1,5 – допускаемое значение коэффициента устойчивости для грузовых вагонов;
ε – коэффициент, определяемый по формуле:
ε=(tg β -0,25)/(1+0,25tg β), (6.2)
ε=(tg60o-0,25)/(1+0,25tg60о)=1,034,
β – угол наклона образующей гребня колеса к горизонтальной оси, который у стандартного колеса равен 60º, у колеса, разработанного ВНИИЖТом, - 65º, у колеса, разработанного ОСЖД специально для отечественных железных дорог, - 70º (кроме перечисленных колес могут применяться и другие колеса со специальными профилями);
μ – коэффициент трения скольжения ненабегающего колеса о головку рельса, μ =0,25;
Рв1 – вертикальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, тс;
Рв2 – вертикальная составляющая силы реакции ненабегающего колеса на головку рельса, тс;
Рб – горизонтальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, действующая одновременно с Рв1 и Рв2 , тс.
Усилия Рв1 , Рв2 , Рб определяются по формулам:
Рв1 = 2Рст(m)[
(1-кд.в1)- кд.б.к]+Hp +qк.п. ; (6.3)Рв2 = 2Рст(m)[
(1-кд.в1)- кд.б.к]+Hp +qк.п.