Реферат 2 Введение 3 Формулировка основных моментов технических требований на проектируемый полувагон 5

• Название: Реферат 2 Введение 3 Формулировка основных моментов технических требований на проектируемый полувагон 5
• Дата: 09.04.2023
• Размер: 0.96 Mb.
• Имя файла: Tselnometal_vagon_1.docx
• Тип: Реферат; #1048414
• страница: 8 из 8

7. Проектирование гасителя колебаний исходя из требуемого значения коэффициента относительного трения

Для центрального рессорного подвешивания будем проектировать гаситель колебаний аналогичный гасителю тележки модели 12-196-01.

Проектируемую тележку будут подкатывать под вагон (модель 12-196-01) грузоподъемностью (Р) 69,5 тс (695 кН), тарой 24.5 тс (245 кН). Двухосная тележка модели 12-196-01имеет одинарное рессорное подвешивание, состоящее из семи двухрядных пружин. Жесткость одной пружины равна С = 44,845 тс/м. Из условия обеспечения нормируемых показателей динамических качеств проектируемой тележки потребная величина коэффициента относительного трения () должна быть в пределах 0,08 – 0,1, при прогибе рессорного подвешивания (fСТ) 68 мм.

Принимаем, что фрикционные клинья зготовлены из материала чугун ВЧ 120, фрикционная планка – Сталь 30ХГСА, а надрессорная балка из стали марки 20ГЛ. Коэффициент трения между фрикционной планкой и клином принимаем равным =0,15, а между клином и надрессорной балкой =0,1. Угол наклона рабочей поверхности клина и надрессорной балки принимаем равным =45, а поверхности клина и фрикционной планки равным =2.

В таком случае прогиб подклиновой пружины будет равен:

где z – прогиб рессорного подвешивания (fСТ).

Нисходящее движение деталей гасителя колебаний

Рассмотрим равновесие клина в момент времени t (рисунок 9, а). На рабочих поверхностях фрикционного клина возникают силы трения FН и F1Н.



Рисунок 9 – Равновесие деталей гасителя колебаний при нисходящем движении
Записав условия равновесия клина (сумма проекций всех сил на оси X и Y) и выполнив ряд преобразований, получим:
(7.1)

(7.2)
Где

Вычислим силы трения на рабочих поверхностях:
тс,

тс.
Суммарные силы трения, создаваемые гасителем колебаний при нисходящем движении будут равны:

тс.
Вычислим реакцию рессорного подвешивания на действие внешней нагрузки Р при движении вниз :

Коэффициент относительного трения:
.
Восходящее движение деталей гасителя колебаний.

Рассмотрим равновесие клина в момент времени t. На рабочих поверхностях фрикционного клина возникают силы трения FВ и F1В.


Рисунок 10 – Равновесие деталей гасителя колебаний при восходящем движении



Где

Вычислим силы трения на рабочих поверхностях:
тс,

тс.
Суммарные силы трения, создаваемые гасителем колебаний при восходящем движении будут равны:
тс.
Вычислим реакцию рессорного подвешивания на действие внешней нагрузки Р при движении вверх (рисунок 17, б):


.
Среднее значение коэффициента относительного трения гасителя колебаний будет равно

.
Спроектированный фрикционный гаситель колебаний с фрикционными клиньями из чугуна имеет коэффициент относительного трения равный потребному.

8. Расчет на прочность рамы полувагона на действие ударных продольных нагрузок I режима

Согласно требованиям норм должно обеспечиваться устойчивое движение колес по рельсовому пути. Однако при неблагоприятных условиях, когда горизонтальная сила динамического давления колеса на головку рельса велика, а вертикальная мала, то гребень колеса не будет скользить по головке рельса.

Поэтому для предупреждения сходов вагона в эксплуатации производится проверка устойчивости движения колеса по рельсу.

Коэффициент запаса устойчивости рассчитывается по формуле:
(8.1)
где  – угол наклона образующей конусообразной поверхности гребня колеса с горизонталью (600);

 – коэффициент трения поверхностей колес и рельсов (0,25);

РВ – вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс;

РБ – боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса;

– допускаемое значение коэффициента запаса устойчивости (1,4).

Вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс вычисляется по формуле:
(8.2)
где сила тяжести обрессоренных частей вагона, действующая на шейку оси колесной пары;
(8.3)
где Т и Р – тара и грузоподъемность вагона (24,5 и 69,5);

q –сила тяжести необрессоренных частей, приходящихся на колесную пару тс;

п – число осей в тележке (2);

т – число шеек осей в тележке (4).
тс
kДВ1 – расчетное значение коэффициента вертикальной динамики экипажа, приближенно принимается kДВ1 = 0,75 kДВ, где
(8.4)
где а – коэффициент, равный для необрессоренных частей тележки а = 0,15;

– коэффициент учитывающий влияние числа осей в группе тележек (n=2) под одним концом вагона на величину коэффициента динамики;



v – расчетная скорость движения, 33 м/с;

fСТ– статический прогиб рессорного подвешивания, 0,068 м.



kДБК – расчетное значение коэффициента динамики боковой качки приближенно принимается kДБК = 0,25 ∙ kДВ;

kДБК = 0,25 ∙ 0,245=0,06

Расчетное значение рамной силы
(8.5)
где Р0 – расчетная статическая осевая нагрузка;
(8.6)
где m  число колесных пар в вагоне, (m=4);

тс

 – коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона, для грузовых вагонов на безлюлечных тележках с большой горизонтальной жескостью подвешивания  = 0,003.

2b – расстояние между серединами шеек осей, для стандартных колесных пар 2b = 2,036 м;

тс

l – среднее расстояние между точками контакта колес с рельсами, принимается l =1,58 м;

а1 = 0,220 м и а2 = 0,250 м – расчетные расстояния от точек контакта до середине шеек;

r = 0,45 м – радиус средневзвешенного колеса.


Приведенные параметра показаны на рисунке 3.


Рисунок 11 – Схема расчета устойчивости колес против схода с рельсов
Боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса (рисунок 16) вычисляется по формуле:
(8.7)
где – вертикальная нагрузка от второго колеса на рельс;




Подставим полученные значения вертикальной нагрузки от набегающего колеса на рельс и бокового усилия взаимодействия гребня и головки рельса в формулу (19):

Коэффициент устойчивости по расчётам получен больше чем допускаемый, следовательно, колёсная пара тележки в кривой пути устойчива от вкатывания на головку рельса.

8.1 Определение величин нагрузок и схемы их приложения

Симметричность конструкции и нагрузки позволяет рассматривать одну половину боковой рамы, водя взамен отброшенной другой половины связи, в которых могут возникать только симметричные усилия – изгибающие моменты и продольные усилия (рисунок 12).


– нагрузка от одной двухрядной пружины;

– нагрузка от двух двухрядных пружин;

– половина нагрузки от одной двухрядной пружины.

Рисунок 12 – Расчетная схема боковой рамы тележки 12-196-01
Величина нагрузки на нижний пояс буксового проема от одной двухрядной пружины определена в 5 пункте курсовой работы и составляет 30,495 кН.

Для упрощения расчетов принимаем распределенную нагрузку. Тогда расчетная схема будет выглядеть, как показано на рисунке 18.



q – распределенная нагрузка на нижний пояс боковой рамы

Рисунок 13 – Расчетная схема боковой рамы тележки 12-196-01
Распределенная нагрузка на нижний пояс половины боковой рамы будет рассчитано из условия, что в рессорном комплекте 7 пружин, но так как мы рассчитываем половину боковой рамы, то и нижний пояс будет воспринимать половину нагрузки:
Н/м

8.2 Исходные данные для расчета

На основании чертежей и линейных размеров боковой рамы тележки модели 12-196-01 произведем аппроксимацию рассчитываемой боковой рамы в расчетную схему (рисунок 13).

Материал принят изотропный линейно-упругий со сдедующимми свойствами: модуль упругости 2,1 ∙105МПа, коэффициент Пуассона 0,3, предел текучести 275МПа.

Для построения сетки конечно-элементной модели боковой рамы тележки использован 10-узловой объемный нелинейный тетраэдр, обеспечивающий получение очень подробных и точных результатов расчета. Закрепление произведено по плоскости симетрии и в буксовом проеме.

8.3 Результаты расчета и их анализ

Результаты расчета боковой рамы приведены на рисунке 14.


Рисунок 14 – Контурное распределение полей эквивалентный напряжений от воздействия вертикальной нагрузки
Наибольшие напряжения возникают в радиусе закругления нижнего пояса боковой рамы тележки.

Сравним возникающие напряжения в боковой раме тележки с допускаемыми значениями напряжений для материала (сталь 20ГЛ), из которого сделана боковая рама тележки.

Условие прочности выражается:


где – расчетное напряжение на вертикальные нагрузки, МПа;

N – расчетное напряжение на продольные нагрузки, МПа;

г-– расчетное напряжение на распорные нагрузки, МПа.

– допускаемое напряжение, МПа, ( =0,9∙ =0,9∙275=247,5 МПа (сталь 20ГЛ).

В результате расчета допускаемое напряжение равняется 247,5 МПа, полученное напряжение на вертикальные нагрузки составляет 5,71 МПа, что составляет 2,31 % от допускаемой величины.

9. Определение усилий, действующих на колесную пару в кривой пути и проверка запаса устойчивости колесной пары

Примем суммарную нагрузку сосредоточенной в центрах элементов рессорного подвешивания.


кН кН



кН кН


Рисунок 11 – Суммарные нагрузки

Максимальное напряжение в боковой раме составляет примерно:

σmax := 111,7 МПа

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.

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

Список использованных источников

1. 
   Вагоны (конструкция, теория, расчет) /Под ред. Л.А. Шадура.-М.: Транспорт, 1980.-440 с.
   
2. 
   Вагоны/ И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков.- М.: Транспорт, 1988.- 278 с.
   
3. 
   Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. ГОСТ 9238-83.- М.: Изд.- во стандартов, 1983.- 27 с.
   
4. 
   Конструирование и расчет вагонов / Под ред. В.В. Лукина.- М.: Изд.-во УМК МПС России, 2014.- 71 с.
   
5. 
   Глазкова И.В. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Вагоны».- Иркутск: ИрИИТ, 2012.- 33 с.
   
6. 
   Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)/ ГосНИИВ - ВНИИЖТ. М., 1996.- 319 с.
   
7. 
   Расчет вагонов на прочность / Под ред. Л.А. Шадура.-М.: Машиностроение, 1971.- 431 с.