Курсовая работа КТиРВ. Курсовой по КТРВ мой. Вагон спроектирован по габариту 1bm и удовлетворяет условиям устойчивости против схода с рельс при скорости в 120 кмч
 Скачать 1.62 Mb.
|
|
4.2Определение сил, действующих на колесную пару Вертикальные расчетные силы, передающиеся: - на левую шейку оси Р1=Рст+Рд+Рц+Рв, (4.1) - на правую шейку оси Р2=Рст-Рц-Рв, (4.2) где Рст – вертикальная статическая сила груженого вагона (брутто), приходящаяся на шейку оси; Рд – вертикальная динамическая сила от колебаний кузова на рессорах; Рц – вертикальная составляющая на шейку оси от действия центробежной силы; Рв – вертикальная составляющая на шейку оси от действия ветровой нагрузки, учитываемая при расчете только оси пассажирского вагона. Для оси грузового вагона Рв=0. Вертикальная статическая сила на шейку оси определяется по формуле  (4.3)где Рбр – вес вагона брутто; m0 – осность вагона, m0=4; mкп – масса колесной пары, mкп=1,206 т; mш – масса консольной части оси (от торца оси до плоскости круга катания), mш=0,045 т; g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2; λ – коэффициент использования грузоподъемности вагона, λ=0,9. Вес вагона брутто Рбр=m0·p0, (4.4) где р0 – допускаемая осевая нагрузка, р0=220 кН. Тогда Рбр=220·4, Рбр=880 кН. Значит   Вертикальная динамическая сила от колебаний кузова на рессорах Рд=Рст·Кдв, (4.5) где Кдв – коэффициент вертикальной динамики, который определяется по формуле  (4.6)где λв – величина, зависящая от осности вагона, λв=1; А – величина, зависящая от типа вагона и гибкости рессорного подвешивания, А=0,03; В – величина, зависящая от типа вагона, В=6·10-4; υ – расчетная скорость движения вагона, υ=25 м/с; fст – статический прогиб рессорного подвешивания, fст=0,05. Тогда  Значит Рд=99·0,33, Рд=32,67 кН. Вертикальная составляющая от центробежной силы при прохождении вагоном кривых  (4.7)где γц – допустимое непогашенное центробежное ускорение вагона в кривой, γц=0,07·g, то есть γц=0,07·9,81, γц=0,6867; hц – расстояние от продольной оси колесной пары до центра тяжести полностью загруженного вагона за вычетом веса колесных пар, hц=2 м; 2l – расстояние между точками приложения вертикальных расчетных сил Р1 и Р2 к шейкам оси, 2l=2,036 м. Значит  Определяем вертикальные расчетные силы по формулам (4.1) и (4.2) Р1=99+32,67+13,6, Р1=145,27 кН, Р2=99-13,6, Р2=85,4 кН. Горизонтальные (боковые) силы от центробежной силы и давления ветра вместе с усилиями взаимодействия колес с рельсами при движении вагона по кривой приводятся к следующим силам: - поперечной составляющей силе трения, возникающей в месте контакта правого колеса с рельсом Н2=µ·RB, (4.8) - поперечной рамной силе (реакции рамы тележки)  (4.9)- боковому давлению, приложенному к колесу, движущемуся по наружному рельсу кривой (горизонтальной реакции наружного рельса) Н1=Н+Н2, (4.10) где µ - расчетный коэффициент трения скольжения колеса по рельсу в поперечном направлении, µ=0,25; RВ – вертикальная реакция внутреннего рельса от суммарной расчетной нагрузки; КГ – коэффициент горизонтальной динамики, который определяется по формуле Кг=λг·δ·(40+F·υ), (4.11) где λг – величина, зависящая от осности вагона, λг=1; δ, F – величины, зависящие от типа вагона, δ=1·10-3 и F=3,9. Тогда Кг=1·1·103·(40+3,9·33), Кг=0,168. Вычисляем по формуле (4.9) реакцию рамы тележки  Вертикальные реакции внутреннего и наружного рельсов определяются из условий равновесия колесной пары (смотри рисунок 4.1) ΣМВ=0, ΣМА=0,  (4.12) (4.13) где Рн1 и Рн2, Рнк и Рнс – вертикальные инерционные силы на левую и правую шейку, от левого колеса на рельс и на среднюю часть оси соответственно; l3 – расстояние от точки приложения вертикальной силы Р1 до расчетного сечения 3-3, l3=0,228 м; 2s – расстояние между кругами катания колес, 2s=1,58 м; е1 и е2 – расстояние между точками приложения сил Р1 и Рн1, Р2 и Рн2, е1=е2=-0,01 м; rк и rш – соответственно радиус колеса и шейки оси, rк=0,475 м. и rш=0,065м. Вертикальные инерционные силы: - на левую шейку Рн1=m1·j1, (4.14) - на правую шейку Рн2=m2·j2, (4.15) - от левого колеса на рельс Рнк=mк·jк, (4.16) - на среднюю часть оси Рнс=mс·jс, (4.17) где m1, m2 – масса необрессоренных частей, опирающихся на левую и правую шейки соответственно, включая собственную массу шейки; mк – масса колеса, mк=0,402 т; mс – масса средней части оси (между кругами катания), mс=0,312 т; j1, j2, jк, jс – соответственно ускорения левого и правого буксовых узлов, левого колеса и средней части оси. Масса необрссоренных частей определяется по формуле m1=m2=mш+mб+mнч, (4.18) где mш – масса колесной части оси, mш=0,045 т; mб – масса буксы и жестко связанных с ней необрессоренных деталей, mб=0,107 т; mнч – масса необрессоренных частей, опирающихся на буксу, mнч=0,031 т. Тогда m1=m2=0,045+0,107+0,031, m1=m2=0,183 т. В расчете принимаются два условия: - наличие вертикального ускорения одного колеса (левого) и отсутствие ускорения другого (правого), то есть условие, обычно возникающее при движении колесной пары по неровностям пути; - изменение ускорений по длине оси производится по линейному закону (рисунок 4.2). Поэтому, вычислив одно из них (j1), по графику изменения ускорений можно определить все остальные.  Рисунок 4.2 – График изменения ускорений по длине оси Ускорение левого буксового узла определяется по эмпирической формуле  (4.19)где D – коэффициент, зависящий от типа вагона и скорости движения, D=130; 1000 – множитель для перевода массы в килограммы; mнк – масса необрессоренных частей, приходящихся на рельс, которая определяется по формуле mнк=0,5·mкп+mб+ mнч, (4.20) Значит mнк=0,5·1,206+0,107+0,031, mнк=0,741 т. Тогда  Ускорение (из подобия треугольников на рисунке 4.2): - левого колеса  (4.21)- правого буксового узла  (4.22)- средней части оси  (4.23)Тогда  Определяем вертикальные инерционные силы по формулам (4.14) – (4.17) Рн1=0,183·231, Рн1=42,27 кН, Рн2=0,183·25,3, Рн2=4,6 кН, Рнк=0,402·205, Рнк=82,41 кН, Рнс=0,312·102,5, Рнс=31,98 кН. Находим вертикальные реакции внутреннего и наружного рельсов по формулам (4.12), (4.13)  Rн=272,25 кН. Определяем оставшиеся горизонтальные силы по формулам (3.8) и (4.10) Н2=0,25·67,87, Н2=16,96 кН, Н1=37+16,96, Н1=53,96 кН. 4.3Расчетные силы и сечения оси колесной пары Расчетная схема оси (рисунок 4.3) представляет собой балку, которая опирается на две опоры, лежащие в плоскости круга катания.  Рисунок 4.3 – Расчетная схема оси и положение расчетных сечений Вместо удаленных колес в опорных местах оси прикладываются силы Н1 и Н2 и моменты: - на левой опоре Мл=Н1·rк-(1-β)·Рн1·(е1+l3), (4.24) - на правой опоре Мп=Н2·rк, (4.25) где β – коэффициент передачи инерционных нагрузок (буксового узла) на внутренние сечения оси (между кругами катания колес), β=0,7. Тогда Мл=53,96·0,475-(1-0,7)·42,27·(-0,01+0,228), Мл=22,8 кН·м, Мп=16,96·0,475, Мп=8,056 кН·м. Вертикальные реакции в опорах оси определяются из умловий равновесия оси (смотри рисунок 4.3) ΣМС=0, ΣМD=0,  (4.26) (4.27)Тогда  RD=69,34 кН. 4.4Оценка статической прочности оси Оценка статической прочности оси производится по условию σi≤[σi], (4.28) где σi – расчетное значение нормальных напряжений для i-го сечения, i=1,2…5; [σi] – то же допускаемое значение. [σ1-1]=120 МПа, [σ2-2]=120 МПа, [σ3-3]=165 МПа, [σ4-4]=155 МПа, [σ5-5]=155 МПа. Нормальные напряжения в расчетных сечениях оси: - от расчетных сил  (4.29)- от вертикальной статической силы  (4.30)где Мi, Мстi – изгибающие моменты в i-м расчетном сечении соответственно от расчетных сил и от вертикальной статической силы Рст; Wi – момент сопротивления изгибу i-го расчетного сечения; 103 – множитель для перевода напряжений в мегапаскали. Изгибающие моменты в расчетных сечениях определяются по следующим формулам: - от расчетных сил М1=Р1·l1+Рн1·(е1+l1)+Н·rш, М2=Р1·l2+Рн1·(е1+l2)+Н·rш, М3=Р1·l3+Рн1·(е1+l3)+Н·rш+Мл, (4.31) М4=Р1·l+Рн1·(е1+l)+Н·rш+Мл-RC·s+Pнс·l6, М5=Р1·l5+Рн1·(е1+l5)+Н·rш+Мл-RC·(l5-l3), - от вертикальной статической силы Рст Мст1=Рст·l1, Мст2=Рст·l2 (4.32) Мст3=Мст4=Мст5=Рст·l3, где l1, …, l6, s – расстояния, показанные на рисунке 3.3. Тогда М1=145,27·0,072+42,27·(-0,01+0,072)+37·0,07, М1=15,485 кН·м, М2=145,27·0,09+42,27·(-0,01+0,09)+37·0,07, М2=18 кН·м, М3=163,82·0,228+90,5·(-0,01+0,228)+34,58·0,07+17,5, М3=76,98 кН·м, М4=145,27·1,018+42,27·(-0,01+1,018)+37·0,07+22,8-257,93·0,79- -31,98·0,263, М4=20,325 кН·м, М5=145,21·0,44+42,27·(-0,01+0,44)+37·0,07+22,8- -257,93·(0,44-0,228), М5=52,515 кН·м, Мст1=99·0,072, Мст1=7,128 кН·м, Мст2=99·0,09, Мст1=8,91 кН·м, Мст3=Мст4=Мст5=99·0,228, Мст3=Мст4=Мст5=22,5 кН·м. Момент сопротивления изгибу расчетных сечений оси определяется по формуле  (4.33)где di – диаметр оси в i-м расчетном сечении. Тогда  Определяем нормальные напряжения по формулам (4.29), (4.30) и оцениваем статическую прочность по условию (4.28)       Расчетное значение нормальных напряжений для каждого из 5-и сечений меньше допускаемого, что удовлетворяет условию прочности. 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ЧЕТЫРЕХОСНОГО КРЫТОГО ВАГОНА Затраты на материалы определяем по формуле  , (5.1)где  – масса металлоконструкции кузова, ; (5.2)Т – масса тары вагона, Т=22,94 т; mТ – масса тележки, mТ =4,88 т; mАУ– масса автосцепного устройства, mАУ=1,278 т; Ц – стоимость одной тонны металлопроката, Ц = 275 тыс. руб.; mТ0 – масса тормозного оборудования, mТ0=0,515т.  т; .Затраты, связанные с производством сварочных работ определяются по формуле  , (5.3) .Основная зарплата производственных рабочих определяется по формуле  , (5.4)Тогда  Общецеховые расходы определяем по формуле  , (5.5) Общезаводские расходы определяем по формуле  , (5.6) Непроизводительные расходы определяем по формуле  , (5.7) Заводская себестоимость определяется по формуле  (5.8)Непроизводственные расходы определяем по формуле с деревянным настилом пола  , (5.9) Полная заводская себестоимость определяется по формуле  (5.10) ЛИТЕРАТУРА 1. 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. 2. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В.Проверка вписывания проектируемого вагона в габарит: Учеб. пособие. Гомель, 1991.–18с. 3. 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. 4. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Расчет оси колесной пары с помощью эвм: Учеб. пособие. Гомель, 1991.–11с. 5. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) 1996 г. |