Файл: механическая часть электроподвижного состава.docx

Момент инерции всего сечения определяем относительно осей у и zпо выражению



Максимальные напряжения от вертикальных и горизонтальных изгибающих моментов будут в волокнах металла максимально удаленных от нейтральных осей сечения. Это точки 1 и 6. Моменты сопротивления изгибу вокруг горизонтальной оси у, для волокон проходящих через точки 1 и 6 определяем





где z₁ и у₁ - расстояния от рассматриваемых точек до центра тяжести





В остальных точках 2; 3; 4; 5 моменты сопротивления изгибу будут иметь большие значения, поэтому напряжения в них будут меньше.

3. Весовая нагрузка рамы тележки

Вертикальные силы веса, действующие на раму тележки, составляют

- собственный вес рамы;

- вес тормозного оборудования;

- вес подрессоренной части тягового двигателя;

- передачи и системы первичного подвешивания;

- части веса кузова, приходящиеся на тележку.

Величина реакций рессорных подвесок определяем в кН из условия



где

Р_нп - вес неподрессоренных частей, отнесенных к одной кп , кН

- нагрузка от оси на рельс

4 - четыре точки крепления;




Нагрузка от веса кузова, приходящаяся на одну тележку



где Р_т - вес одной тележки электровоза, кН

Распределённый вес нагрузки на длину балки



где

q – интенсивность равномерно распределенной нагрузки

---

Сосредоточенная нагрузка от веса кузова электровоза

4. Напряжение в опасном сечении рамы тележки от весовой нагрузки

Рассчитаем изгибающий момент в заделке и построим эпюру








Положительными считаются напряжения растяжения, отрицательными-сжатия.

Определим напряжение в нижней точке опасного сечения для точки 1:

5. 
   Расчетные режимы работы
   

Ориентировочно величина допустимой скорости движения в кривой без возвышения наружного рельса V_Д, км/ч, может быть рассчитана по эмпирической формуле:



Условие безопасности движения в кривой с возвышением будет соблюдаться в такой же мере, как в кривой без возвышения, если действующие системы сил будут одинаковы. Центробежная сила С в кривой без возвышения должна быть равной разности центробежной силы С_В в кривой с возвышением и поперечной составляющей от опорных реакций:



где:

h возвышение наружного рельса,

2s = 1,6 м. – расстояние между опорными точками колесной пары на рельсах.
Если и то

6. Силы, действующие на раму тележки, при движении электровоза в кривой

Полную систему сил, действующих на раму тележки, при движении в кривой можно рассмотреть, как состоящую из двух независимых систем.

---

Рисунок 6 - Схема действия сил на раму тележки при движении в кривой
Величина центробежной силы подрессоренных масс С_П в кН, отнесенной к одной тележке определяем для допустимой скорости V_Д для кривой без возвышения наружного рельса по формуле



где r - радиус кривой.

Перераспределение вертикальных реакций:


где h_c=2,2м - высота центра тяжести подрессоренных масс, относительно уровня головок рельсов;

b - половина ширины рамы тележки;

= 1,25м - расчетный диаметр колес по кругу катания.

Из этого уравнения определяем перегрузку R_c

• 
  точке подвески кузова на раму тележки передается в поперечном направлении центробежная сила от кузова С_к , распределенная на 4 подвески, и пары реакций 2R_ск на опрокидывающий момент от центробежной силы.
  

Величина центробежной силы от кузова:

Составим уравнение моментов относительно оси х:



Из этого уравнения определяют искомую перегрузку R_ск:

Горизонтальные реакции, приложенные к буксовым кронштейнам, принимаем равными между собой и определяем



Принудительный поворот тележки без качения колес приводит к проскальзыванию бандажей. Со стороны колесной пары на боковины рамы действуют силы и . Рамные силы рассчитываются для движения в кривой с допустимой скоростью при h=0.

α_i – угол между вектором силы трения на i колесе и поперечной осью координат. Для упрощения расчета без большой погрешности примем:

sin α₁=0,246,

sin α₂=0,969,

f – коэффициент трения скольжения колес относительно рельс примем 0,25,

s – половина расстояния между точками опоры колес на рельс

---

, м.



Продольные усилия стремятся повернуть раму тележки в горизонтальной плоскости, этому препятствуют буксы, закрепленные на шейках осей колесных пар. В результате появляются поперечные горизонтальные реакции H_p, приложенные к буксовым направляющим. Велиbчина H_p рассчитывается из условия равновесия от действия этих сил и выражается уравнением

;

7. Напряжения в опасном сечении при движении локомотива в кривой

Система сил R_c, H_c, N_p, H_p, создает в заделке консоли два изгибающих момента: момент М_х действующий в вертикальной плоскости, и момент M_z действующий в горизонтальной плоскости.

Составим уравнения для определения изгибающих моментов в опасном сечении рамы относительно оси y.



6-5



5-4



4-3



3-2



2-1




6-5

5-4



4-2

2-1

Определим напряжение изгиба относительно оси y:

---

Таблица 3 Напряжения в расчетных точках 1 и 6, МПа

Точки сечения	1	6
Напряжение от изгиба относительно оси Y, σу	1,96	1,96
Напряжение от изгиба относительно оси Z, σz	14,69	-14,69
Суммарное напряжение σyz	16,65	-12,73

Суммарное напряжение в расчетных точках:

σ_уz1=σ_у1+σ_z1= 1,96 + 14,69 = 16,65 МПа

σ_уz6=σ_у6+σ_z6= 1,96 + -14,69 = -12,73 МПа

8. Силы, действующие на раму тележки при работе двигателей электровоза в тяговом режиме

На раму действуют силу тяги Р_д, которые передаются от колесных пар и букс через буксовые поводки. Сила тяги двух двигателей через шкворневую балку передается на раму кузова и далее на автосцепку. Одновременно на кронштейны подвески двигателей на раме тележки действуют силы от корпуса двигателя Р_дт.
Рассмотрим силу тяги F_Д по условию сцепления колес с рельсами при заданных скоростях движения (V=0, V_д=37,61 км/ч, V_дв=61.63 км/ч, V_к=110 км/ч) для электровозов переменного тока:










Одной из таких сил является Р_ДТ, действующая на подвеску ТЭД, определяется как



где Lд = 1,2 м расстояние от оси кп до оси шарнира подвески двигателя,

Fд - сила тяги одного двигателя









Для определения реактивной сил R_дт для левой части схемы составим расчетное выражение:

---