ТКЛ КП вар.22. Курсовой проект по дисциплине теория конструкции локомотивов Вариант 22 Выполнил студент гр. 752 Коновалов М. А
 Скачать 1.26 Mb.
|
Таблица 3
По вычисленным значениям y строят параболу, изображающую наружный рельс (рис.2.). Изображение внутреннего рельса будет получено, если параболу наружного рельса сдвинуть параллельно самой себе вдоль оси y на величину  (5.2) где, 2+ – величина зазора колесной пары и колеи, мм. Величину зазоров 2 + следует принимать минимальную с учетом допускаемых отклонений от номинальных размеров. Согласно ПТЭ на прямых участках пути и на кривых радиусом 350 м и более: 2 =  мм - при скорости до 120 км/ч; 2 =  мм - при скорости от 121 до 140 км/ч.Согласно ПТЭ: = 10 мм – при радиусе кривой от 349 до 300 м; = 15 мм – при радиусе кривой от 299 м и менее. Схема экипажа размещается в масштабе mx так, чтобы продольная ось кузова была параллельна оси ох При данных mX и mY стрела в вертикальном направлении получается в натуральную величину. При параболическом методе все зазоры и отклонения должны измеряться только вертикально. Углы βП, град получаются в искаженном виде и определяются, с учетом замеренных на диаграмме углов βЧЕР, град из выражения:  (5.2) 1) Отброс к наружному рельсу:  2) Отброс к внутреннему рельсу:  3) Наибольший перекос: a)  б)  При геометрическом вписывании исследуются следующие положения экипажа: 1) положение отброса к наружному рельсу (установка по хорде), 2) положение перекоса; 3) отброс к внутреннему рельсу. При всех исследованных положениях определяются: а) величины зазоров между гребнем бандажа и рельсом средних колесных пар; б) величины осевых разбегов средних колесных пар; в) углы между осями кузова и тележек. 6. Динамическое вписывание проектируемого тепловоза в кривую 6.1 Общие сведения Решение задач динамического вписывания предусматривает определение максимальной скорости движения локомотива в кривой, при которой обеспечивается безопасность движения и комфортабельность для обслуживающего персонала и пассажиров. Безопасность движения подвижного состава оценивается критериями безопасности, которые характеризуют величины боковых давле6ний на рельсы и упругое отжатие рельсов под действием этих усилий. Чрезмерная величина бокового давления может привести к набеганию колеса на рельс и сходу локомотива с рельсов. Критерием комфортабельности является величина непогашенного ускорения н . Его величина не может превышать 0,7 м/с2. Это – максимальное ускорение, при котором человек не испытывает вредного воздействия низкочастотных колебаний экипажной части подвижного состава при входе экипажа в кривую. При динамическом вписывании определяются горизонтальные усилия, передаваемые колесами локомотивного экипажа (тележки) на головки рельсов для наихудшего сочетания действующих нагрузок – положения наибольшего перекоса – положение при котором передняя колесная пара тележки прижата к наружнему рельсу, а задняя – к внутреннему. На движущийся локомотив в кривой действует множество сил, весь комплекс которых учесть не всегда удается. Поэтому задачи динамического вписывания выполняют с некоторыми допущениями, так как учитываются только следующие силы: Горизонтальные составляющие силы трения бандажей колесных пар о рельсы F1-F6; Центробежная сила С; Горизонтальная составляющая центробежной силы, возникающая от веса локомотива при движении локомотива в кривой с возвышением наружного рельса С1; Боковые реакции со стороны рельсов от воздействия на них колес (направляющие усилия) Y1-Y6; Боковые давления колес на головки рельсов Y’1-Y’6, представляющие разности между направляющими усилиями и силами трения бандажей о рельсы; Возвращающие силы и их моменты при наличии в экипаже возвращающих устройств, а также моменты сил трения в опорах. Реакции со стороны головок рельсов являются внешними силами, направляющими движение экипажа в кривой. Это движение может быть представлено в виде непрерывной суммы двух движений: поступательного, (параллельно продольной оси экипажа) и вращательного, (вокруг точки, называемой центром поворота, или полюсом вращения тележки ). Расстояние от осей колесных пар до центра поворота тележки называется полюсным расстоянием хi. При динамическом вписывании локомотива в кривую строится его горизонтально-динамический паспорт, представляющий собой зависимости Y1=f(v), Y3=f(v) и Y’1=f(v). Перпендикуляры, опущенные из центра кривой на линии баз тележек, дают положения центров поворота последних. Заметим, что полюсное расстояние с увеличением скорости уменьшается до величины равной половине базы тележки 2а/2 (см.2 раздел). Составление уравнений равновесия сил и моментов Как упоминалось выше при динамическом вписывании оцениваются силовые факторы действующие на экипажную часть локомотива в кривой. Для оценки динамических качеств локомотива необходимо определить внешние силы (направляющие усилия Y1 и Y3) уравновешивающие силы и моменты приложенные к передней тележке локомотива по ходу движения. Начать следует с вычерчивания схемы тележки тепловоза и осмысленного нанесения всех основных сил и моментов, действующих на нее. Центр поворота наносится на схему из условия, что тележка находится в положении наибольшего перекоса. В данном случае полюсное расстояние первой (направляющей) колесной пары определяется из выражения:  м (6.1) м (6.1)где RД – радиус кривой для динамического вписывания, м. Полюсные расстояния второй и третьей колесных пар находятся согласно расчетной схеме. Расчетная схема должна соответствовать выбранному тепловозу-образцу. Согласно расчетной схеме составляются уравнения равновесия сил и моментов.  Рис8. Схема динамического вписывания 6.3. Определение сил, входящих в уравнения равновесия Согласно расчетной схеме составляются уравнения равновесия сил и моментов. Средние значения сил трения в опорных точках колес считаются равными для всех колесных пар тепловоза. Приближенно они могут быть определены по формуле:  , (6.2) где 2П - максимальная нагрузка на ось(по заданию), кН;  = 0,25 - коэффициент трения между рельсами и бандажами.У трехосных тележек современных тепловозов свободный разбег средней колесной пары достигает 14 мм, поэтому первая составляющая от силы F2, равная F2cos2, на раму тележки не передается. При составлении уравнения равновесия сил эта составляющая не учитывается, при составлении уравнения моментов учитывается только вторая, действующая вдоль рельсов, составляющая от силы F2, равная F2sin2. Центробежная сила приходящаяся на тележку (см.рис.6.1):  , (6.3) Где v – скорость движения локомотива, км/ч; G – часть подрессоренного веса тепловоза, приходящаяся на тележку, кН; Принять G = 6  =337,5 , где - статическая нагрузка на пружину (см.формулу 4.10) Составляющая центробежной силы, возникающая при движении локомотива в кривой с возвышением:  , (6.4) где h– возвышение наружного рельса в кривой, м.   Рис.9. Центробежные силы, возникающие при движении локомотива в кривой с возвышением Значения cosi и ri определяются по вспомогательным кривым cosi = f(xi), ri = f(xi) приведенным на рис.4.  Рис.10.Вспомогательный график для определения cosi и ri в зависимости от величины полюсного расстояния  r=10 cosα=0,5 6.4. Определение суммарных моментов сил трения и возвращающих моментов Для снижения динамических боковых усилий на рельсы крайние колесные пары имеют с рамой тележки жесткую связь либо с помощью пружинных осевых упоров (ТЭЗ, 2ТЭ10Л, ТЭМ2), либо с помощью буксовых поводков с резиновыми втулками (ЧМЭ3,ТЭМ7, 2ТЭ116, 2ТЭ121, 2ТЭ10В, ТЭ136, ТЭП60, ТЭП70). По типу связи с кузовом тележки можно разделить на две группы: с жестким шкворнем и с упругим шкворневым устройством. К первой группе относятся тележки тепловозов ЧМЭ3, ТЭЗ, ТЭМ2, ТЭМ7 и др. У тележек второй группы (тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ10В, 2ТЭ121, ТЭП60, ТЭП70) имеется упругая связь с кузовом, при которой обеспечивается как поворот тележки относительно кузова, так и поперечное перемещение последнего относительно тележек. Упругая связь тележек с кузовом у тепловозов различных серий имеет свои особенности. Эти особенности заключаются в расположении опорно-возвращающих устройств на тележке, их конструкции, а также конструкции шкворневой или бесшкворневой связи кузова с тележками. У тепловоза ТЭМ2 тележка отличается от описанной выше опорами трения. Возвращающий момент отсутствует. После выхода тепловоза из кривой возвращение тележек в соосное с кузовом положение происходит за счет направляющих гребней бандажей колесных пар. Момент сил трения определяется как произведение сил трения в опорах на расстояние R от центра шкворня до оси опоры. При нагрузке на опоры 380 кН и коэффициенте трения fтр = 0,1; Мтр = 38 кН*м. 6.5 Оценка динамических качеств спроектированного тепловоза По результатам расчетов, рассмотренных выше, необходимо построить зависимости Y1=f(v), Y3=f(v), по которым для допускаемой скорости определить величину направляющего усилия Y1.       Таблица 4
Допускаемая скорость движения локомотива в кривой определяется из условия комфортабельности по наибольшей величине непогашенного ускорения aН = 0,7 м/с2:  (6.13) где h– возвышение наружного рельса в кривой, мм. Если эта скорость выше конструкционной скорости тепловоза, то за конструкционную принимается данная допускаемая скорость. Необходимо также определить динамические усилия действующие на тележку в кривой и являющиеся критериями безопасности движения. Боковое давление колеса на рельс меньше направляющего усилия на величину силы трения в контакте колеса с внутренним рельсом в кривой:  . (6.14) Особенности движения локомотива в кривой вызванные неровностями пути в плане, учитываются коэффициентом горизонтальной динамики КГД. Для букс c горизонтальными упругими элементами или упругими связями с рамой тележки - по формуле: КГД = 1 + 0,002v. Кгд=1+0,002*20=1,04 С учетом КГД боковое давление определится из следующего выражения:  . (6.15) Рамное давление – усилие, передаваемое колесной парой на раму тележки, меньше направляющего усилия на величину сил трения обоих колес  . (6.16) Таблица 5
На график зависимостей Y1=f(v), Y3=f(v), необходимо нанести зависимости Y1д =f(v), YР =f(v). График всех четырех зависимостей будет представлять из себя горизонтально-динамический паспорт спроектированного тепловоза, рис.10. В соответствии с техническими требованиями на проектируемые локомотивы расчетное значение бокового давления Y1’не должно превышать 100 кН , величина бокового давления – 0,6Y1.  Рис.11 Горизонтальный динамический паспорт локомотиваЗаключение В данной курсовой работе были рассчитаны основные параметры, тяговых характеристик, основные принципы проектирования экипажной части тепловозов, а также методы решения задач геометрического и динамического вписывания тепловоза в кривые заданного радиуса. библиографический Список 1. Механическая часть тягового подвижного состава/ под редакцией д.т.н., проф. И.В.Бирюкова. - М.: Транспорт, 1992. - 440 с. 2. Конструкция и динамика тепловозов/ под редакцией д.т.н., проф. В.Н.Иванова. - М.: Транспорт, 1974. - 336 с. 3. Тепловоз ТЭМ2У: Руководство по эксплуатации/ И.Н.Балашов и др. - М.:Транспорт, 1989г. 4. Тепловоз ТЭ10М:Руководство по эксплуатации/ . – М.:Транспорт, 1985. 5. Тепловоз 2ТЭ116/С.П.Филонов, А.И.Гибалов, Е.А.Никитин и др.- М.:Транспорт, 1996. 6. Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭ3, ЧМЭ3Т, ЧМЭ3Э. Пособие машинисту – 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Транспорт, 1996. – 444 с. 7. Евстратов А.С. Экипажные части тепловозов. – М.:Машиностроение, 1987. – 136 с. ПРИЛОЖЕНИЕ |