Расчет четырехосного полувагона с глухим кузовом

,,, , .

Напряжение в расчетном сечении от максимальной суммарной нагрузки,

, (4.27)

Напряжения в расчетных сечениях от вертикальной статической нагрузки брутто,

, (4.28)

Среднее значение предела выносливости.

базовое число циклов

суммарное число циклов за срок службы оси для среднесетевых условий эксплуатации

показатель кривой Веллера для осей, упрочненных накаткой

Среднее значение предела выносливости.

, (4.29)

Так как в расчетных сечениях 4-4,5-5 < , следовательно, значение n принимается n >2.5, дальнейшие вычисления производим для сечений 1-1 ,2-2, 3-3.

Определение коэффициентов перегрузки оси (минимальное, максимальное).

, (4.30)

, (4.31)

Определение среднеквадратичных отклонений логарифмов амплитуд напряжений.

число, определяющее границы доверительного интервала нормального распределения

, (4.32)

, (4.33)

, (4.34)

Определение интеграла вероятности

,, - нормированные интегральные функции нормального распределения (Функции Лапласа).

, (4.35)

, (4.36)

Расчетная формула для определения запаса прочности оси

, (4.37)

В результате расчета во всех рассматриваемых сечениях отсюда следует, что образование трещин оси будет наблюдаться не чаще, чем у надежно эксплуатируемых колесных пар.

5. Поверочный расчет подшипников качения буксового узла

Рисунок 1 - Расчетная схема нагружения роликового подшипника буксы вагона.

- заданная осевая нагрузка, кН

- осность

- количество роликов в подшипнике

- диаметр ролика, мм

- диаметр окружности центров роликов, мм

- длина ролика, мм

- коэффициент, зависящий от точности обработки поверхности ролика, Н/мм

- ускорение свободного падения,

Вертикальная статическая нагрузка, действующая на один подшипник, Н

(5.1)

где Н - сила тяжести вагона брутто

- число подшипников в одном буксовом узле

- масса колесной пары, кг

Н - сила тяжести колесной пары

Эквивалентная сила, Н

(5.2)

где - коэффициент, учитывающий динамичность приложения нагрузок.

Определение динамической радиальной грузоподъёмности подшипника, Н

(5.3)

где - число рядов тел качения в одном ряду

- угол между линией действия результирующей нагрузки на тело качения и плоскостью

- фактическая длина контакта ролика с кольцом

Определение долговечности подшипника, мл. км

(5.4)

где - диаметр круга катания среднеизношеного колеса

Расчетная радиальная нагрузка на наиболее нагруженный ролик для цилиндрических подшипников, Н

(5.5)

Определяем контактные напряжения

Радиус дорожки качения внутреннего кольца, м

Радиус дорожки качения наружного кольца, м

(5.7)

Определение контактных напряжений в подшипнике, МПа

(5.8)

(5.9)

Вывод: расчет подшипников на долговечность показал, что долговечность подшипника при данной осевой нагрузке обеспечена, так как рассчитанная долговечность 3536 млн. км оказалась больше допустимой 15 млн.км. Расчет на контактные напряжения показал, что напряжения возникаемые между максимально нагруженным подшипником и цилиндрическими кольцами не превышают допустимого для стали подшипника ШХ4 оно равно 3500 МПа. Таким образом, работоспособность подшипников обеспечена.

6. Расчет рессорного подвешивания и определение его вертикальной жесткости

Определение статической нагрузки, действующей на одну двухрядную пружину рессорного подвешивания, Н



Рисунок 6.1.-Схема двухрядной пружины.

(6.1)

где - масса вагона брутто, кг.

- масса рамы тележки, кг

- число тележек в вагоне

- масса колёсной пары, кг

- масса буксы вагона, кг

- число пружин в центральном рессорном подвешивание

Определение максимальной нагрузки, действующей на эквивалентную пружину, Н

(6.2)

где - коэффициент запаса прогиба

Определение диаметра прутка, м

(6.3)

где - индекс пружины

- коэффициент Чернышева, учитывающий кривизну витков

- напряжение в рабочей пружине

Определение числа рабочих витков пружины

(6.4)

где - максимальный статический прогиб, м

- общий статический прогиб грузовой тележки, м

- диаметр пружины, м

кПа

Высота пружины в сжатом состоянии, м

(6.5)

Высота пружины в свободном состоянии, м

 (6.6)

Соотношение между размерами и нагрузками эквивалентных однорядной и двухрядной пружины:

(6.7)

- радиальный зазор между внутренними и наружным витками двухрядной пружины, м

(6.8)

(6.9)

(6.10)

Определение расчётной нагрузки на наружную пружину, Н

(6.11)

Определение расчётной нагрузки на внутреннюю пружину, Н

(6.12)

Диаметр прутка наружной пружины, м

(6.13)

Диаметр прутка внутренней пружины, м

(6.14)

Диаметр наружной пружины, м

(6.15)

Диаметр внутренней пружины, м

(6.16)

Проверка условия сборки

 (6.17)

Число рабочих витков внутренней пружины

(6.18)

Число рабочих витков наружной пружины

(6.19)

Определим жесткости наружной и внутренней пружины, Н/м

(6.20)

(6.21)

Определим допускаемые касательные напряжения, Па

(6.22)

(6.23)

Определим вертикальную жесткость одной двухрядной пружины, Н/м

(6.24)

Вертикальная жесткость рессорного комплекта тележки, Н/м

(6.25)

При расчете рессорного подвешивания нашли касательные напряжения внутренних и наружних пружин (9.31<9.4), которые не превышают допускаемых. Рессорный комплект, рассчитанный в этом пункте курсовой работы, удовлетворяет необходимым условиям, значит, пригоден к эксплуатации.

7. Проверка кинематических параметров автосцепного оборудования

Вновь проектируемое автосцепное устройство должно иметь контур зацепления соответствующий ГОСТ 21447-75 и должно обеспечивать:

- взаимодействие с вагонами оборудованными автосцепками типов СА-3 , СА-3М, ОСЖД-МСЖД;

- автоматическое сцепление на кривых и прямых участках пути при разности высот автосцепок до 140 мм при скоростях сближения V=0.2-4 м/с;

- сохранять сцепленное состояние подвижного состава при движении в предусмотренных проектом движении, в том числе по расчетным круговым S-образным кривым, сортировочным горкам и аппарелям паромов;

- расцепление единиц подвижного состава регламентированным воздействием извне;

- автоматическое восстановление готовности к сцеплению после разведения расцепленных автосцепок;

- восстановление сцепления воздействием извне ошибочно расцепленных автосцепок без их разведения;

- установку механизма автосцепки регламентированным воздействием извне в положении “на буфер”, не допускающее сцепление при совмещении контуров зацепления смежных автосцепок.

Проверка автосцепляемости вагонов на участке сопряжения кривой и прямой

Определение эффективной ширины захвата автосцепки

(7.1)

где - расчётный радиус кривой, м;

-полная ширина захвата автосцепки СА-3, м

-расстояние от шкворня до оси сцепления автосцепок, м:

(7.2)

где - вылет автосцепки, м;

- длина консоли, м.

Определение условия автоматической сцепляемости вагона на участке сопряжения кривой и прямой

(7.3)

крытый вагон нагрузка колесный

где - полубаза двухосной тележки проектного вагона, м

- дополнительное поперечное смещение центров автосцепок, м.

(7.4)

Условие автоматической сцепляемости вагона на участке сопряжения кривой и прямой выполняется.

Прохождение сцепленных вагонов по криволинейным участкам пути

Проверка прохождения проектируемого вагона в сцепе с "эталонным" вагоном по S-образной кривой

За "эталонный" вагон принят 4х-осный полувагон с базой вагона м, с базой тележки м, и длиной от шкворня до оси зацепления м. За расчетные критерии принимаются углы поперечного отклонения продольной оси автосцепки от оси вагона (Рисунок 7.1), которые определяются для каждого вагона сцепа по формулам:

(7.5)

(7.6)

где - углы между осью кузова и горизонтальной осью, рад:



Рисунок 7.1.- Схема не благоприятного положения оси вагона, оси тележки, оси автосцепки в кривой.

(7.7)

(7.8)

где - расстояние от центра шарнира хвостовика автосцепки до оси зацепления,м, ;

-расчётные радиусы S-образной кривой,м;;

- расстояние от шкворня до центра шарнира хвостовика автосцепки:

(7.9)

м

(7.10)

м

рад рад

Определение угла между осью автосцепки и горизонтальной осью

(7.11)

где - поперечное отклонение шарниров автосцепки вследствие устранения зазоров, при проходе сцепа вагона в кривых участках пути, м;

- расстояние от центров шарнира хвостовика автосцепки до горизонтальной оси, м:

(7.12)

м

(7.13)



Рисунок 7.2.- Положение точки A(a',a) в ограничительном контуре.

Точка с координатами (a',a) находится внутри основного контура, следовательно, условие прохождения S-образной кривой в сцепе с "эталонным" вагоном выполняется.

Проверка прохождения S-образных кривых двумя проектируемыми вагонами

Определение углов между осью кузова и горизонтальной осью

(7.14)

рад

Определение угла между осью автосцепки и горизонтальной осью

 (7.15)

где - поперечное отклонение шарниров автосцепки вследствие устранения зазоров, при проходе сцепа вагона в кривых участках пути, м.

рад

Рисунок 7.3.- Положение точки A(a',a) в ограничительном контуре.

Точка пересечения линий находится внутри основного контура, следовательно, условие прохождения S-образной кривой в сцепе с проектируемым вагоном выполняется.

Проверка прохождения проектируемого вагона в сцепе с эталонным участка сопряжения прямой и кривой.

На прямом участке пути располагаем эталонный вагон. Расчет производится по тем же формулам, что и для s-образной, но для "эталонного" вагона, расположенного на прямой, расчётный радиус кривой принимается , расчётный радиус кривой проектируемого вагона м, поперечное отклонение шарниров автосцепки вследствие устранения зазоров, при проходе сцепа вагона в кривых участках пути, м

Определение углов между осью кузова и горизонтальной осью

(7.16)

рад

(7.17)

рад

Определение расстояния от центров шарнира хвостовика автосцепки до горизонтальной оси

(7.18)

м

(7.19)

м

Определение угла между осью автосцепки и горизонтальной осью

(7.20)

рад

Определение угла между продольной осью вагона и осью автосцепки

Рисунок 7.4.- Положение точки A(a',a) в ограничительном контуре.

Точка пересечения линий и находится внутри основного контура, следовательно, условие прохождения сопряжения прямой с кривой в сцепе с "эталонным" вагоном выполняется. Саморасцепа не произойдет.

Проверка прохождения вагонов без саморасцепа горбов сортировочных горок

Определение обеспечения прохода без саморасцепа по сортировочной горке и аппараллельному съезду парома

(7.21)

где - величина относительного вертикального смещения автосцепок при проходе перелома горки:

(7.22)

где - коэффициенты, зависящие от линейного параметра , в нашем случае , , ,, , ;

мм

- допускаемая по условиям сцепления разность уровней автосцепок: для автосцепки типа СА-3 М, мм;

- допускаемая по ПТЭ начальная разность уровней осей автосцепок мм

мм

Т.к. выполняется условие (7.21), то саморасцепа, при прохождении вагона горбов сортировочных горок, не произойдет.

8. Устойчивость вагона

Оценка устойчивости колесной пары от вползания на головку рельса.

Устойчивость колеса против схода с рельса оценивают в зависимости от скорости движения и от угла наклона рабочей грани гребня



Рисунок 8.1.1.-Расчетная схема нагрузок, действующих на колесную пару

Рисунок 8.1.2.-Положение колесной пары при набегании колеса на рельс с учетом действующих сил

-радиус колеса в плоскости круга катания, м

-расстояние между серединами шеек колесных пар, м

-расстояние между точками контакта колес с рельсами, м

-расстояние от точек контакта до середин шеек, м



Рисунок 8.1.3.-Схема сил, действующих в точке контакта рабочих граней колеса и рельса

-количество осей вагона

-вес груза, помещенного в вагон, Н

-вес тары вагона, Н

-вес тары двухосной тележки, Н

-масса тары надрессорной балки, Н

-вертикальная жесткость рессорного подвешивания одного комплекта, Н/м

-вес колесной пары, Н

Для гружёного вагона

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.1)

Статическая нагрузка на шейку оси колесной пары, Н

 (8.2)

Реальная осевая нагрузка, Н

(8.3)

Количество осей тележки (под одним концом вагона)

Для вычисления коэффициента вертикальной динамики необходимо задаться значением коэффициента для необрессоренных частей тележки.

Коэффициент b, зависящий от осности тележки

(8.4)

Скорость движения вагона, м/с

м/с (8.5)

м/с (8.6)

(8.7)

Распределение коэффициента вертикальной динамики между вертикальными колебаниями и боковой качкой

(8.8)

Коэффициент динамики боковой качки

(8.9)

Для вычисления коэффициента горизонтальной динамики необходимо задаться значением коэффициента для грузовых вагонов на безлюлечных тележках.

Коэффициент горизонтальной динамики

(8.10)

Рамная сила, Н

(8.11)

Коэффициент устойчивости колеса против схода с рельса

(8.12)

Угол наклона рабочей грани гребня колеса к горизонту ГОСТ 9036-88

Коэффициент трения между колесом и рельсом

Коэффициент пропорциональности

(8.13)

Вертикальная составляющая силы реакции между набегающим колесом и рельсом, Н

(8.14)

Вертикальная составляющая силы реакции между ненабегающим колесом и рельсом, Н

(8.15)

Горизонтальная составляющая силы реакции между набегающим колесом и рельсом, Н

(8.16)

(8.17)

Допускаемый коэффициент устойчивости по условию вкатывания для грузовых вагонов -1.4.

Радиус точки контакта гребня с рельсом, м

(8.18)

Угол набегания колеса на рельс

- угол набегания в градусах

Скорость вертикального перемещения колеса, м/с

(8.19)

(8.20)

Длина прямолинейной образующей рабочей грани гребня, м

Время схода, с

(8.21)

Длина пути схода, м

(8.22)

Для порожнего вагона.

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

 (8.23)

Статическая нагрузка на шейку оси колесной пары, Н

(8.24)

Реальная осевая нагрузка, Н

(8.25)

Скорость движения вагона, м/с

м/с (8.26)

м/с (8.27)

(8.28)

Распределение коэффициента вертикальной динамики между вертикальными колебаниями и боковой качкой

(8.29)

Коэффициент динамики боковой качки

(8.30)

Коэффициент горизонтальной динамики

(8.31)

Рамная сила, Н

(8.32)

Коэффициент устойчивости колеса против схода с рельса

(8.33)

Угол наклона рабочей грани гребня колеса к горизонту ГОСТ 9036-88

Коэффициент трения между колесом и рельсом

Коэффициент пропорциональности

(8.34)

Вертикальная составляющая силы реакции между набегающим колесом и рельсом, Н

(8.35)

Вертикальная составляющая силы реакции между ненабегающим колесом и рельсом, Н

(8.36)

Горизонтальная составляющая силы реакции между набегающим колесом и рельсом, Н

(8.37)

(8.38)

Допускаемый коэффициент устойчивости по условию вкатывания для грузовых вагонов -1.4.

Радиус точки контакта гребня с рельсом, м

Угол набегания колеса на рельс

- угол набегания в градусах

Скорость вертикального перемещения колеса, м/с

 (8.39)

(8.40)

Длина прямолинейной образующей рабочей грани гребня, м

Время схода, с

(8.41)

Длина пути схода, м

(8.42)

Зависимость коэффициента устойчивости колеса от скорости для порожнего вагона



Зависимость коэффициента устойчивости колеса от скорости для груженого режима

Вывод: результаты исследования зависимости коэффициента устойчивости колеса против схода для порожнего и груженого вагонов от скорости движения показали, что у порожнего вагона вкатывания колесной пары на головку рельса более вероятно, так как коэффициент устойчивости при скоростях от 26-33 м/с меньше допускаемого 1.4. Для груженого вагона коэффициент устойчивости больше допускаемого на всем спектре скоростей движения. Таким образом, при движении вплоть до эксплуатационной вагон устойчив против схода с рельса.

Оценка устойчивости вагона от опрокидывания.

Расчет коэффициента устойчивости вагона от опрокидывания при движении в кривых



Рисунок 8.2.1.-Схема нагружения вагона при опрокидывании

-вес груза, помещенного в вагон, Н

-вес тары вагона, Н

-вес тележки, Н

-вес надрессорной балки, Н

-вертикальная жесткость рессорного подвешивания тележки Н/м

Опрокидывание наружу кривой

Груженый вагон

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.2.1)

Возвышение наружного рельса в кривой, м

Половина расстояния между кругами катания, м

Половина расстояния между серединами шеек оси колесной пары, м

-радиус колеса колесной пары, м

-расчетный радиус кривой, м

Вес кузова с грузом, Н

(8.2.2)

Вес тары кузова, Н

(8.2.3)

-максимальная скорость движения, м/c

Центробежная сила, приложенная к кузову вагона, Н

(8.2.4)

-площадь боковой проекции кузова,

-удельное ветровое давление, Па

Ветровая нагрузка, приложенная к кузову, Н

-высота центра масс над уровнем оси колесной пары для порожнего вагона, м

-высота точки приложения ветровой нагрузки над уровнем головки рельса, м

Высота точки приложения равнодействующей ветровой и центробежной нагрузок над уровнем головки рельса, м

(8.2.5)

Отношение веса тележек к весу кузова

(8.2.6)

Отношение боковых сил к весу кузова

(8.2.7)

-не симметрия центра масс вагона, м

Поперечное смещение центра масс вагона по действием боковых сил, м

(8.2.8)

-коэффициент устойчивости вагона от опрокидывания при движении в кривых

(8.2.9)

Допускаемое значение коэффициента устойчивости 1.5

Рисунок 8.2.2.-Устойчивость от опрокидывания груженого вагона

Порожний вагон

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.2.10)

Возвышение наружного рельса в кривой, м

Половина расстояния между кругами катания, м

Половина расстояния между серединами шеек оси колесной пары, м

-радиус колеса колесной пары, м

-расчетный радиус кривой, м

Вес кузова с грузом, Н

(8.2.11)

-максимальная скорость движения, м/c

Центробежная сила, приложенная к кузову вагона, Н

(8.2.12)

-площадь боковой проекции кузова,

-удельное ветровое давление, Па

Ветровая нагрузка, приложенная к кузову, Н

-высота центра масс над уровнем оси колесной пары для порожнего вагона, м

-высота точки приложения ветровой нагрузки над уровнем головки рельса, м

Высота точки приложения равнодействующей ветровой и центробежной нагрузок над уровнем головки рельса, м

 (8.2.13)

Отношение веса тележек к весу кузова

Отношение боковых сил к весу кузова

(8.2.14)

-не симметрия центра масс вагона, м

Поперечное смещение центра масс вагона по действием боковых сил, м

(8.2.15)

-коэффициент устойчивости вагона от опрокидывания при движении в кривых

(8.2.16)

Допускаемое значение коэффициента устойчивости -1.5.



Рисунок 8.2.3.-Устойчивость от опрокидывания порожнего вагона

Опрокидывание внутрь кривой

Оценивается устойчивость вагона в кривой с учетом действия продольной силы тяги

-скорость движения, м/c

-расчетный радиус кривой, м

Центробежная сила, приложенная к кузову вагона, Н

(8.2.17)

Высота точки приложения равнодействующей ветровой и центробежной нагрузок над уровнем головки рельса, м

(8.2.18)

Равнодействующая боковых нагрузок, Н

(8.2.19)

-половина длины вагона по осям сцепления, м

-длина корпуса автосцепки от оси сцепления до центра клинового отверстия, м

-высота продольной оси автосцепки над уровнем головки рельса, м -разность высот продольных осей смежных автосцепок, м

-расчетная продольная сила (растяжение) для груженых 4-х осных грузовых вагонов 800000 Н

Угол поворота автосцепки в вертикальной плоскости, рад

(8.2.20)

Угол поворота автосцепки в горизонтальной плоскости, рад

(8.2.21)

-поперечное смещение центра масс кузова вагона под действием боковых сил с учетом конструктивных зазоров, параметров рессорного подвешивания и возвышения рельса, м

Коэффициент устойчивости вагона

(8.2.22)

Допускаемое значение коэффициента устойчивости вагонов при проверке опрокидывания внутрь кривой- 1.2 .



Рисунок 8.2.4.-Устойчивость груженого вагона при опрокидывании внутрь кривой

При расчете коэффициента устойчивости от опрокидывания внутрь кривой исследовали его зависимость от возвышения наружнего рельса и получили значения больше допусаемого, т.е. устойчивость от опрокидывания внутрь кривой вагона обеспечена при порожнем режиме.

Оценка от выжимания в составе поезда

Выжимание вагона в составе поезда продольными силами, возникают при торможении в зависимости от величины продольного сжимающего усилия при порожнем и груженом режимах.

Рисунок 8.3.1-Формы потери устойчивости сжатым составом в горизонтальной плоскости



Рисунок 8.3.2 Форма потери устойчивости сжатым составом в вертикальной плоскости

Расчет коэффициента устойчивости вагона от выжимания продольными силами

-количество вагонов

-вес груза, помещенного в вагон, Н

-вес тары вагона, Н

-вес тары двухосной тележки, Н

-вес надрессорной балки, Н

-вертикальная жесткость рессорного подвешивания тележки Н/м

Выжимание груженого грузового вагона из состава поезда

Горизонтальная жесткость рессорного подвешивания одной двухосной тележки для груженого грузового вагона Н/м

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.3.1)

-половина длины вагона по осям сцепления, м

-половина расстояния между упорными плитами автосцепок вагона, м

-половина базы вагона, м

-половина расстояния между кругами катания, м

-высота опорной поверхности пятника над уровнем головки рельса, м

-высота продольной оси автосцепки над уровнем головки рельса, м

-статическая нагрузка на рельсы, Н

-расчетный радиус кривой, м

-половина полного поперечного разбега рамы вагона относительно оси пути в сечении по пятнику для колесных пар грузовых вагонов на подшипниках качения со среднеизношенными гребнями колес в кривой расчетного радиуса, м

-длина корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика, м -разность высот продольных осей смежных автосцепок, м

-угол наклона рабочей грани гребня колеса к горизонту

-коэффициент трения между колесом и рельсом

-расчетная продольная сила для груженых четырехосных вагонов (соответствует усилиям в поезде весом 10000 тс) -1000000Н

Критическая сила для случая потери устойчивости по схеме а, Н

(8.3.2)



Критическая сила для случая потери устойчивости, приводящая к перекосу вагонов и осей автосцепок в плане по схеме б, Н

(8.3.3)

Вспомогательные величины

(8.3.4)

Вертикальная нагрузка от тележки на путь с учетом обезгруживания под действием продольной силы, вызванной разностью высот осей автосцепок исследуемого вагона и соседнего, Н

(8.3.5)

-коэффициент устойчивости колеса против схода с рельса

Коэффициент пропорциональности

(8.3.6)



Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для первой по ходу движения тележки

(8.3.7)

Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для второй по ходу движения тележки

(8.3.8)



Рисунок 8.3.3-Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами

Выжимание порожнего вагона из состава поезда

Горизонтальная жесткость рессорного подвешивания одной двухосной тележки для порожнего грузового вагона Н/м

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.3.9)

-высота опорной поверхности пятника над уровнем головки рельса, м

-высота продольной оси автосцепки над уровнем головки рельса, м

-статическая нагрузка на рельсы, Н

-расчетный радиус кривой, м

-половина полного поперечного разбега рамы вагона относительно оси пути в сечении по пятнику для колесных пар грузовых вагонов на подшипниках качения со среднеизношенными гребнями колес в прямой, м:

-расчетная продольная сила для порожних четырехосных вагонов (соответствует усилиям в поезде весом 4000 тс) -500000Н

Критическая сила для случая потери устойчивости по схеме а, Н

(8.3.10)

Критическая сила для случая потери устойчивости, приводящая к перекосу вагонов и осей автосцепок в плане по схеме б, Н

(8.3.11)

Вспомогательные величины

Вертикальная нагрузка от тележки на путь с учетом обезгруживания под действием продольной силы, вызванной разностью высот осей автосцепок исследуемого вагона и соседнего, Н

 (8.3.12)

-коэффициент устойчивости колеса против схода с рельса

Коэффициент пропорциональности

(8.3.13)

Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для первой по ходу движения тележки

(8.3.14)

Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для второй по ходу движения тележки

(8.3.15)



Рисунок 8.3.4-Коэффициент устойчивости порожнего вагона от выжимания продольными силами

Исследовав выжимание вагона в составе поезда продольными силами для груженого и порожнего состояния графически определил, что зависимости коэффициентов устойчивости вагона для первой и второй по ходу движения тележки от расчетной продольной силы не пересекаются с допускаемым коэффициентом устойчивости, что говорит о надежной работе вагона против выжимания его из состава.

9. Расчет энергоемкости пружинно-фрикционного поглощающего аппарата

Рисунок 9.1-Расчетная схема поглощающего аппарата

Рисунок 9.2.-Схема действия сил на элементы пружинно-фрикционного аппарата

Тип аппарата Ш-6-ТО-4

-ход поглощающего аппарата, м

-величина начальной затяжки, м

-угол наклона граней клина, рад

- угол наклона граней клина, рад

- угол наклона граней клина, рад

-соответствующие углам трения коэффициенты трения

- соответствующие углам трения коэффициенты трения

- соответствующие углам трения коэффициенты трения

-углы трения на поверхностях клина, рад

- углы трения на поверхностях клина, рад

- углы трения на поверхностях клина, рад

-диаметр прутка наружной пружины, м

- диаметр прутка внутренней пружины, м

- диаметр наружной пружины, м

- диаметр внутренней пружины, м

- количество рабочих витков наружной пружины

- количество рабочих витков внутренней пружины

-модуль упругости, Па

-ускорение свободного падения,

-осевая нагрузка, кН

-осность

-скорость соударения, км/ч

Коэффициент передачи аппарата при сжатии

 (9.3)

Коэффициент передачи аппарата при отдаче

(9.4)

Коэффициент, учитывающий разницу между величинами сжатия аппарата пружин, вызванную сближением клиньев в процессе сжатия аппарата

(9.5)

Жесткость наружной пружины, кН/м

(9.6)

Жесткость внутренней пружины, кН/м

(9.7)

Жесткость комплекта пружин, кН/м

(9.8)

Сила начального сопротивления в процессе сжатия, кН/м

(9.9)

Наибольшая сила сопротивления в процессе сжатия, кН/м

(9.10)

Силы характеризующие обратный ход (отдачу) аппарата, кН

(9.11)

(9.12)

Энергоемкость аппарата, кДж

(9.13)

Коэффициент необратимо-поглощенной энергии

(9.14)

График силовой характеристики поглощающего аппарата

Рассчитаем потребную энергоемкость поглощающего аппарата, кДж

-масса брутто соударяемого вагона, т;

Вывод: выбранный нами поглащающий аппарат удовлетворяет условию E>Eп следовательно на проектируемый вагон устанавливаем данный поглащающий аппарат

10. Расчет боковой рамы тележки грузового вагона на вертикальные нагрузки

число тележек в вагоне

число боковых рам в одной тележке

кг - масса буксового узла

кг - масса колесной пары

- ускорение свободного падения

кН осевая нагрузка

осность вагона

вес вагона брутто

кH

Определение вертикальной статической силы

(10.1)

кH

Определение вертикальной динамической силы

(10.2)

где - коэффициент вертикальной динамики

- среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики. Определим среднее значение при

(10.3)

где - коэффициент, для необрессоренных частей тележки

- коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке



- скорость движения вагона в соответствии с расчетным режимом (для третьего режима грузовых вагонов)

- статический прогиб рессорного подвешивания

- число осей в тележке

- параметр функции распределения, для грузовых вагонов

(10.4)

(10.5)

кH

Определение боковой центробежной силы, H

(10.6)

где коэффициент, равный 0,075 для грузовых вагонов кН

Определение продольной силы инерции массы кузова

(10.7)

где - продольная сила удара приложенная к автосцепке;

кН - общая масса вагона (брутто);

 (10.8)

кН

(10.9)

кН

кН

Определение вертикальной добавки на тележку от продольной силы инерции кузова

(10.10)

где м - расстояние от центра тяжести кузова до боковой рамы.

м - база вагона

кН

Определение вертикальной составляющей от действия боковых сил

(10.11)

где - число одноименных параллельно нагруженных деталей, расположенных с одной стороны вагона

- расстояние между точками приложения сил дополнительного нагружения и разгружения боковин, H

м - расстояние от центра тяжести до точки приложения силы

кН

Определение суммарной нагрузки по 1 расчетному режиму

Примем суммарную нагрузку сосредоточенной в центрах элементов рессорного подвешивания.

кН кН

кН кН

Рисунок 10.1.- Суммарные нагрузки по 1 расчетному режиму

Максимальное напряжение в боковой раме составляет примерно:

ѓРmax := 111,7 МПа

Вывод по I-му расчетному режиму:

Максимальное напряжение на эпюре возникает в наклонном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допускаемое напряжение по I-му расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элемента боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Определение суммарной нагрузки по 3 расчетному режиму

Нагрузка принимается сосредоточенной в центрах элементов рессорного подвешивания.

кН кН

кН кН

Рисунок 10.2.- Суммарные нагрузки по 3 расчетному режиму

Максимальное напряжение в боковой раме составляет примерно:

уmax := 73,73 МПа

Вывод по III-му расчетному режиму:

Максимальное напряжение на эпюре возникает в наклонном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допускаемое напряжение по III-му расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элемента боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Вывод по проведенным расчетам.

Анализ напряженно-деформированного состояния боковой рамы тележки 18-100 под действием нагрузок, возникающих при эксплуатации ее под платформой с осевой нагрузкой 230.54 кН/ось, показывает обеспечение достаточной прочности конструкции от соответствующего нагружения. Следовательно, данная тележка может использоваться под заданным вагоном

Заключение

В курсовом проекте был разработан 4-х осный полувагон. В результате проведенных практических расчетов было определено:

В третьем разделе были определены технико-экономические параметры вагона: грузоподъемность вагона Р=69 Т, тара вагона Т=25 Т, масса брутто вагона m_бр=94 Т, объем кузова V=88 м ² ,внутренняя длина вагона L_вн=11,3 м, наружная ширина вагона В_н=3.3, общая длина вагона L_р=15.62, база вагона l=5.1 .

В четвертом разделе проверялось вписывание вагона в габарит 1-ВМ. Вагон был вписан в габаритные рамки, по которым определи, что вагон с полученными габаритными размерами вписывается в данный габарит 1- ВМ.

В пятом разделе произведен расчет оси колесной пары вероятностным методом. В результате расчета в всех рассматриваемых сечениях оси получено n>[n],[n]=2 то образование трещин в таких осях будет наблюдаться не чаще, чем у надежно эксплуатируемых колесных пар.

В шестом разделе проведенный расчет подшипников буксового узла показал, что рассчитанная долговечность подшипников Ln=3,536 млн. км. пробега превышает допускаемую (Ln)=1,5 млн. км. пробега. Подшипник удовлетворяет требованиям долговечности.

В седьмом разделе произведен проверочный расчет на прочность рессорного подвешивания с расчетом двухрядной пружины. Максимальные напряжения внутренней пружины не превышают допускаемые 9,301 МПа <(ф)=9,4 МПа, данная пружина выдерживает касательные напряжения и пригодна к эксплуатации.

В восьмом разделе проведён расчет фрикционного гасителя колебаний. Из расчета следует, что необходимое значение коэффициента относительного трения можно получить за счет изменения углов б1 и б2, а так же путем подбора трущихся пар с соответствующими коэффициентами трения м1 и м2.

В девятом разделе проверены кинематические параметры автосцепки. Выяснилось, что вагон может проходить по криволинейному участку пути (в сцепе с эталонным вагоном, S-образной кривой двумя проектируемыми вагонами, проектируемый вагон в сцепе с эталонным на участке сопряжения кривой-прямой)

В десятом разделе произведена оценка устойчивости колесной пары против схода с рельса. Получено, что при скорости движения V=33 м/с груженый вагон устойчив в колее, порожний не устойчив, следовательно, порожний вагон нужно эксплуатировать со V до 26,5 м/с.

В одиннадцатом и двенадцатом разделах произведена оценка устойчивости вагона от выжимания продольными силами и от опрокидывания. Получено, что вагон устойчив от выжимания продольными силами, устойчив от опрокидывания внутрь кривой и устойчив от опрокидывания наружу кривой.

В четырнадцатом разделе проведен расчет боковой рамы тележки грузового вагона на вертикальные нагрузки. При помощи программы "NASTRAN" построены эпюры от нагрузок по I-у и III-у расчетным режимам. В результате расчета полученные значения удовлетворяют условию прочности.

В пятнадцатом разделе произведен расчет кузова полувагона и выяснено, что внутренние напряжения меньше допускаемых, что позволяет судить о надежности конструкции кузова.

В результате проведенных расчетов, можно сделать вывод, что данный вагон отвечает нормам проектирования.

Литературы

Вагоны (конструкция, теория, расчет) /Под ред. Л.А. Шадура.-М.: Транспорт, 1980.-440 с.

Вагоны/ И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков.- М.: Транспорт, 1988.- 278 с.

Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. ГОСТ 9238-83.- М.: Изд.- во стандартов, 1983.- 27 с.

Конструирование и расчет вагонов / Под ред. В.В. Лукина.- М.: Изд.-во УМК МПС России, 2000.- 71 с.

Глазкова И.В. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Вагоны».- Иркутск: ИрИИТ, 2002.- 33 с.

Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)/ ГосНИИВ - ВНИИЖТ. М., 1996.- 319 с.

Расчет вагонов на прочность / Под ред. Л.А. Шадура.-М.: Машиностроение, 1971.- 431 с.

Размещено на Allbest.ru