Минист

• Название: Минист
• Дата: 27.01.2022
• Размер: 5.81 Mb.
• Имя файла: 13-401.docx
• Тип: Документы; #343620
• страница: 8 из 9

6. Расчет узла проектируемого вагона (пружина)

Расчет однорядной цилиндрической пружины. Для приближенного расчета напряжений в материале нагрузим вертикальной силой Рр (в дальнейшемР без индекса) однорядную витую цилиндрическую пружину. Рассмотрим расчетную схему (рис. 5.1), в которой сделаем условный разрез по одному из витков. В центре сечения прутка приложим две равные и противоположно направленные силы Р, что не нарушит равновесие пружины. В результате пара сил Р на плече Я вызо-вет действие крутящего момента в сечении прутка, а сила Р, направленная вниз, — деформацию среза.


Рис. 6.1. Схема сил, действующих на цилиндрическую пружину

Расчет прочности пружин. Два комплекта рессорного подвешивания, каждый из которых состоит из семи двухрядных цилиндрических пружин. Материал пружин – сталь 60С2.

Статический прогиб:
Статическая нагрузка:

ƒ_ст=0,062 м
Р_ст =747,348кН

Собственная сила тяжести вагона: Т=168,266 кН

Изм. Лис Документ № т

Лис

_{Подп. Дат} 28 а

Скорость движения поезда: v = 32 м/с
Сила тяжести необрессоренных частей вагона Р_нч = 200 кН.

Характеристика пружин

наружной

Dн =0,206 м, d_H =0,034 м,

Число рабочих витков n_рн=5.5

внутренней

D_B =0,130 м, d_B=0,02 м,

n_рв=7.5

Определим статическую силу, приходящуюся на одну двухрядную

пружину, если в каждой из двух тележек модели 18-100 расположено по два рессорных комплекта, имеющих по семь двухрядных пружин каждый, т. е.
n_эл = 2·2·7=28.

_{Р =} Р_ст + Т − 𝑃 _ч эл

где:

Р_ст — сила тяжести необрессоренных частей вагона, не воздействующих на рассчитываемые упругие элементы;

𝑛_эл— число параллельно нагруженных упругих элементов в вагоне.
Р = ⁷⁴₇^{,348 + 16}₈^,266 ₋ ²⁰⁰ = 25,55
Найдем среднее значение коэффициента вертикальной динамики для

обрессоренных частей тележки по формулам:

29

При скорости < 32м/с

- при скорости движения ≥ 15м/с (155 км/ч):

К_д.в. = α + 3,6 ∙ 10^-4 b ^𝜗−15 ст

где:

α – коэффициент, равный для элементов кузова 0,05; для обрессоренных частей тележки 0,1; для необресоренных частей тележки 0,15;

𝜗 – скорость движения вагона;

_ст – статический прогиб рессорного подвешивания, м (для грузовых вагонов по заданию 0,062м)

b – коэффициент, учитывающий влияние числа осей n_t в тележке под одним концом вагона.

₂+𝑛_𝑡 2𝑛_𝑡

b = _2∙2 = 1

К_д.в. = 0,1 + 3,6 ∙ 10^-4 ∙ 1 _0,062 = 0,124

Как показывают результаты поездных динамических испытаний,

максимальное значение К_{д.в.,мах} для грузовых вагонов больше среднего значения в 1,87 раз, а для пассажирских – в 2,11 раз.
К_{д.в.,мах} = 0,124 ∙ 1,87 = 0,231
Подсчитаем расчетную нагрузку, действующую на двухрядную пружину с учетом максимальных динамических сил:

𝑃 = 𝑃(1 + 𝐾_{дв мах})

где:

Лис

_{Изм Лис №докум Подп Дат} 30

Р — статическая сила от вагона брутто, действующая на упругий

элемент,Н;

𝐾_{дв мах}— максимальное значение коэффициента вертикальной динамики, полученное во время натурных динамических испытаний.
𝑃 = 25,55(1 + 0,231)=31,45205

Определим вертикальную жесткость пружины по формуле:
3

^{сВ =} 8 ∙ 𝐷³ ∙ 𝑛 ∙ 𝜑

где G — модуль сдвига, G = 0,793-10⁵ МПа; d — диаметр прутка, м;

D — средний диаметр пружины, м; п — число рабочих витков;

п₀ — общее число витков; 𝜑— коэффициент, 𝜑 = 1;

m—D/d — индекс пружины.

Наружной:


Внутренней:

0,793∙10⁵∙0,034^{3 в(н)} 8∙0,206³∙5,5∙1

0,793∙10⁵∙0,02^{4 в(в)} 8∙0,130³∙7,5∙1

общая жесткость двухрядной пружины:

с = с_в(н) + с_в(н) =0,275+0,096=0,371 МН/м.

Лис

_{Изм Лис №докум Подп Дат} 31

Подсчитаем расчетные нагрузки действующие на пружины по фор-

муле:
_𝑃 = Р _с 𝑃 = Р _с

Наружной:

Внутренней:

𝑃 = 25,55_0,371 = 18,93 кН = 0,018 МН


𝑃 = 25,55_0,371 = 6,611 кН = 0,006 МН

Найдем коэффициент учитывающий кривизну витых пружин по

формуле:
_{𝜉 = 1 +} 1.25 ₊ 0.875

Наружной при 𝑚_𝐻 = _0,034 = 6,05
𝜉 = 1 + ^1.25 + ^0.875 = 1,230


Внутренней при 𝑚_в = ^0,130 = 6,5

_{𝜉 = 1 +} 1.25 ₊ 0.875 _{= 1,213}
Рассчитаем напряжения в материале пружин по формуле:
𝜏 = ^16𝜋𝑅 ∙ 𝜉

Лис

_{Изм Лис №докум Подп Дат} 32

Наружной:
Внутренней:

𝜏_н = ^{16∙0,019∙0,103} ∙ 1,230 = 312,06 = 312Мпа

𝜏_в = ^{16∙0,006∙0,065} ∙ 1,213 = 301,31 = 301МПа

Таким образом, при данных условиях эксплуатации прочность

пружин обеспечена, т. е. расчетные напряжения наружной и внутренней пружин не превышают допускаемых:

Наружной:

Внутренней:

𝜏_н = 312МПа < [ 750МПа ]

𝜏_в = 301МПа < [ 750МПа ]