11_270_ВТЛ_курсовой_проект_35_вариант_7. Расчет параметры вагон

• Название: Расчет параметры вагон
• Анкор: Vtl kursovoy
• Дата: 09.02.2022
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: 11_270_ВТЛ_курсовой_проект_35_вариант_7.docx
• Тип: Реферат; #356639
• страница: 3 из 3

5. Определение сил, действующих на вагон

В процессе эксплуатации вагоны подвергаются действию различных нагрузок (собственного веса, веса перевозимого груза, сил взаимодействия с верхним строением пути и со смежными вагонами или локомотивом поезда, сил, вызываемых способами загрузки или выгрузки, технологией изготовления или ремонта и пр.).

Все нагрузки, действующие на вагон, делятся на постоянно действующие, или статические, и нагрузки, зависящие от времени действия, — переменные, или динамические.

К постоянно действующим нагрузкам относятся: тара вагона и вес перевозимого в нем груза, давление сыпучих или навалочных грузов на стенки вагона и гидростатическое давление жидкости на стенки кузов цистерны.
К динамическим нагрузкам относятся: силы взаимодействия ходовых частей вагона с верхним строением пути, силы взаимодействия между вагонами и локомотивом и силы инерции.

Действию ветровой нагрузки вагоны могут подвергаться как в состоянии покоя, так и при движении. В практике прочностных расчетов различных частей и узлов вагонов обычно принимают наиболее невыгодное сочетание действующих на них нагрузок.

Вертикальная нагрузка, учитываемая при расчете несущих элементов вагонов, состоит из тары вагона, веса, перевозимого в нем груза и динамических нагрузок, возникающих при колебаниях кузова вагона на рессорах из-за неровности рельсового пути.

Динамическая нагрузка определяется путем умножения тары и полезной нагрузки или напряжений, полученных от этих нагрузок, на коэффициент вертикальной динамики.

Боковая нагрузка перпендикулярна продольной плоскости симметрии вагона и обусловливается действием центробежной силы, силы давления ветра и сил динамического взаимодействия вагона и пути в гори­зонтальной плоскости.

Центробежная сила, возникающая при движении в кривых участках пути, приложена к центру тяжести вагона и направлена горизонт- 54 зонных величин принимают для определения сил инерции на уровне рамы кузова вагона, а на уровне крыши (верхней части кузова). Для промежуточных уровней вычисляют по линейной интерполяции.

Силы в тормозной системе определяют исходя из максимального усилия на штоке поршня тормозного цилиндра при коэффициенте полезного дейст­вия рычажной передачи, равном единице.

Наряду с расчетами на прочность производят расчеты вагонов на ус­тойчивость против выжимания из состава поезда. Соответствующие методы

расчета, расчетные продольные силы и режимы приведены в книге.

Статическая сила тяжести груза (полезная нагрузка):

Р_ст=m_r =25,6 9,8 = 250,88 кН;

Собственная сила тяжести конструкции вагона от тары равна:

Т=m_r =32,67 9,8 = 320,16 кН;

Сила тяжести вагона брутто:

Р_бр = Р_ст + Т = 25,6 + 32,67 = 58,27 т = 571,04 кН

Среднее значение коэффициента вертикальной динамики определяется по формулам:

- при скорости движения 15м/с (55 км/ч):

К_д.в. = α + 3,6 10^-4b

При скорости < 15м/с:

К_д.в. = α

Где:

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

– скорость движения вагона;

– статический прогиб рессорного подвешивания, м (для грузовых вагонов 0,055м)

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

b =

b = = 1

К_д.в. = 0,1 + 3,6 10^-4 1 = 0,22

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} = 0,22 1,87 = 0,41

Центробежная сила, направленная по горизонтали, и приложенная в центре тяжести вагона возникает при движении по кривому участку:

С =

Где R – радиус кривой (300 – 600м), выбираем предварительно 500 м;



С = = 13,17 кН



Рис. 5.1 – Схема действия сил на вагон

Для уменьшения действия центробежной силы на подвижной состав и путь в кривых, расположенных на перегонах, наружный рельс укладывают выше внутреннего. Вследствие этого боковая нагрузка Н_ц со­ставит разность проекций сил С и Р_бр на поперечную ось вагона:

Н_ц = С · соsα_ц - Р_бр sinα_ц

В приближенных расчетах можно принять:

соsα_ц= 1;

sinα_ц= h_р/2s;

sinα_ц = 0,04 / 1,58 = 0,0253

где h_р — возвышение наружного рельса над внутренним, устанавливается ПТЭ и зависит от радиуса кривой (макс. – 150 мм, предварительно возьмем 40 мм)

2s — расстояние между кругами катания колесной пары, 1580 мм (1,58 м)

Таким образом:

Н_ц = С · соsα_ц - Р_бр sinα_ц = 13,17 · 1 – 58,27 · 0,0253 = 13,17 – 1,47 = 11,7 кН

Равнодействующую силу давления вН_в (Н) определяют по формуле:

H_B= w·F = 500 · 31,2 = 15600 Н = 15,6 кН

где w — давление ветра, перпендикулярное боковой стене вагона, согласно нормам – 500 Н/м²;

F— площадь боковой проекции кузова, м² (при длине 12040 и высоте 2600 мм площадь стены цистерны составит: 12,010 · 2,6 = 31,2 м)

Равнодействующую силу давления ветра прикладывают в центре тяжести этой площади параллельно поперечной оси вагона.

Выводы

В настоящей главе даны теоретические сведения о силах, действующих на вагон, их классификации и определениях. Далее приведены методы их расчетов. Определены боковые центробежные силы, действующие на вагон в кривых участках, также рассчитаны предварительно силы ветра, данные которых взяты согласно Нормам проектирования новых вагонов. Рассчитан коэффициент вертикальной динамики, который будет так же использоваться при расчете узла вагона по заданию.

6. Расчет колесной пары нового вагона (на 5ку)

Условный (приближенный) метод может быть применен в эксплуатации при выяснении причины и для предупреждения излома или деформации оси, если они не вызваны перегревом буксового узла или другими явно выраженными факторами. Наиболее эффективно этот метод может быть использован при перегрузке вагона или максимальных износах шеек осей, связанных с их обточками в эксплуатации (рис. – 6.1).

При условном методе расчета ось рассматривается в статическом состоянии, на нее действует система сил:

- вертикальная, равная
Н=1,25Р₀; (6.1)

- горизонтальная, равная

Н = 0,5Р₀; (6.2)
где Р₀- статическая нагрузка от колесной пары на рельсы равная,
Р₀= кН; (6.3)
1,25 и 0,5 - коэффициенты, учитывающие динамическое действие сил соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях.

В расчетной схеме силы приложены в центре тяжести вагона, находящемся на расстоянии от осевой линии колесной пары h = 1,45 м.

Вертикальная Н=1,25Р_0­;и горизонтальная Н=0,5Р₀; силы вызывают загруженные силой:

Определим нагрузку от колесной пары на рельсы по формуле:




Рисунок 6.1 – Схема действий сил на колесную пару


- левой шейки оси

; (6.4)
- правой шейки

; (6.5)
где 2b - расстояние между серединами шеек оси, 2b= 2,036 м;


Таким образом, силы Р₁ и Р₂ приложены к серединам шеек оси. Вертикальные реакции рельсов при этом:

- для левого колеса

; (6.6)
- для правого колеса

; (6.7)
где r – радиус колеса по кругу катания, r = 0,475 м;

2S – расстояние между кругами катания колесной пары, 2S = 1,58 м;



Изгибающие моменты, вызванные действием расчетных нагрузок, подсчитываются в трех сечениях:

- в шейке оси у внутренней галтели (сечение 1-1):
; (6.8)
где l₁- длина шейки, l₁= 0,176 м;

∆l₁- износ по длине шейки в эксплуатации, ∆l₁= 0;

- в подступичной части оси в плоскости круга катания колеса (сечение 2-2):

; (6.9)
где l₂- расстояние от середины шейки до плоскости круга катания колеса,

l₂= 0,228 м;
- в середине оси (сечение 3-3):
;(6.10)

;


Находим минимальные допустимые в эксплуатации диаметры:

- шейки оси

; (6.11)
- под ступичные части

; (6.12)
- середины оси

; (6.13)
где  - допускаемое напряжения на изгиб для грузовых вагонов в шейке оси,  =120 МПа;
- допускаемое напряжение на изгиб в подступичной части, =165 МПа;
- допускаемое напряжение на изгиб в середине оси, =155 Мпа;


;
Если при оценке прочности существующей оси фактические диаметры в соответствующих расчетных сечениях оказались равными или больше, чем полученные, то прочность обеспечена:

- в шейке оси d₁=101мм   [d₁]=130 мм;

- в подступичной части d₂=159 мм   [d₂]=194 мм;

- в середине оси d₃=135 мм   [d₃]=165 мм.

Вывод

В настоящей главе был произведен расчет оси колесной пары условным методом. По итогам расчета, диаметры шейки, подступичной и средней части оси не превысили размеры, установленных ГОСТом, следовательно, ось выдерживает нагрузки и годен к эксплуатации.

Список использованной литературы

1. 
   Д. Н. Заирова., С. А. Хромова., Вагонларнинг тузилиши ва уларни лойиҳалаш: курс лойиҳаси усдубий кўрсатма. Тошкент-2009.
   
2. 
   Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. Под ред. В.В. Лукина .- м.: Транспорт, 1988-280с.
   
3. 
   Пастухов И.Ф., Пигунов В.В.Проверка вписывания проектируемого вагона в габарит: Учеб. пособие. Гомель, 1991.–18с.
   
4. 
   Невзорова Н.Н., Пастухов И.Ф. Расчет на прочность кузовов грузовых вагонов: Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования по конструкции вагонов. БелИИЖТ,1975-54с.
   
5. 
   Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Расчет оси колесной пары с помощью эвм: Учеб. пособие. Гомель, 1991.–11с.
   
6. 
   Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) 1996 г.
   
7. 
   Пастухов И.Ф., Пигунов В.В., Кош кал да P.O. Конструкция вагонов: Учебник для колледжей и техникумов ж.-д.транспорта. — 2-е изд. — М.: Маршрут, 2004. — 504 с.