Рисунок 2.1 – Схема розрахункових зусиль, що діють на колісну пару
Оцінка міцності осі ймовірностним методом виконується за наступними розрахунковими перерізами:
I-I – шийки по внутрішній кромці заднього підшипника;
II-II – шийки на відстані від торця предматочинної частини, для осей з галтелями за ГОСТ 22780-17 рекомендується приймати мм;
III-III – маточинної частини в площині круга катання колеса;
IV-IV – по середині осі;
V-V – середньої частини осі на відстані 2/3 довжини ділянки від кінця маточинної частини до лінії спряження галтелі зі середньою частиною.
Розрахункова схема осі наведена на рисунку 2.2.
Значення геометричних параметрів на рисунках 2.1 і 2.2 вказані у таблиці 2.1.
Параметр
Позначення
Значення
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу I-I, м
0,072
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу II-II, м
0,090
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу III-III, м
0,228
Відстань від лінії прикладення інерційної сили до середньої частини осі до перерізу IV-IV, м
0,310
Відстань від лінії прикладення вертикальної інерційної сили до середини шийки осі для лівої сторони. м
0,030
Відстань від лінії прикладення вертикальної інерційної сили до середини шийки осі для правої сторони, м
0,028
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу V-V, м
0,535
Діаметр колеса, м
0,950
Діаметр шейки осі, м
0,130
Діаметр підматочинної частини осі, м
0,194
Діаметр середньої частини осі, м
0,172
Відстань між кругами катання коліс, м
1,580
Відстань між лініями прикладення вертикальної сили до шийок осі, м
2,036
2.1 Розрахунок навантажень
Розрахунок виконуємо за формулами, що наведені в таблиці 7.2 [2, с. 205].
Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 2.2.
Вага половини бокової рами візка, кг
190
Вага адаптера, кг
50
Вага колісної пари без букс, кг
1178
Вага букси і жорстко зв’язаних з нею необресорених деталей, кг
23
Вага колеса, кг
388
Вага консольної частини осі до круга катання колеса, кг
48,5
Вага середньої частини осі поміж кругами катання коліс, кг
305
Вага необресорених частин, що опираються на шийку осі, з урахуванням її власної ваги, кг
311,5
Вага необресорених частин від колеса на рейс, кг
852
Статичний прогин ресорного підвішування, м
0,50
Розрахункова швидкість вагона, м/с
38,9
Допустиме непогашене відцентрове прискорення вагона в кривій, м/с2
0,7×g
Коефіцієнт передачі інерційних навантажень на внутрішній переріз осі
0,7
Розрахунковий коефіцієнт тертя колеса по рейсу
0,25
Коефіцієнт використання вантажопід’ємності вагона
0,9
Висота центра ваги повністю завантаженого вагона без врахування ваги колісних пар від рівня осей колісних пар, м
1,85
Вертикальне статичне навантаження, прикладене до шийки осі
, (2.1)
де - вага вагона брутто при осевому навантаженні тс, тс.
кН.
Вертикальне динамічне навантаження від коливань кузова на ресорах
, (2.2)
де - коефіцієнт вертикальної динаміки.
, (2.3)
де lв, А, В – коефіцієнти, для вантажного вагона , , [2, с. 205].
Вертикальне динамічне навантаження від відцентрової сили в кривих
, (2.4)
Розрахункова сумарна вертикальна сила на ліву шийку
(2.5)
Розрахункова сумарна вертикальна сила на праву шийку
. (2.6)
Прискорення лівого буксового вузла
, (2.7)
де– коефіцієнти, для вантажного вагона ,
[2, с. 206].
м/с2.
Прискорення правого буксового вузла
, (2.8)
Прискорення лівого колеса
, (2.9)
Прискорення правого колеса дорівнює нулю.
Вертикальне інерційне навантаження на ліву шийку осі
, (2.10)
Вертикальне інерційне навантаження на праву шийку осі
, (2.11)
Вертикальне інерційне навантаження від лівого колеса на рейку
, (2.12)
Вертикальне інерційне навантаження на середню частину осі
, (2.13)
Рамна сила
, (2.14)
де - коефіцієнт горизонтальної динаміки.
, (2.15)
де ,,,, - коефіцієнти, для 4-х вісних вантажних вагонів, , , [2, с. 206].
Вертикальна реакція рейса на ліве колесо від сумарного розрахункового навантаження
(2.16)
Вертикальна реакція рейса на праве колесо від сумарного розрахункового навантаження:
(2.17)
Вертикальна реакція на лівій опорі осі від сумарної розрахункової сили:
(2.18)
Вертикальна реакція на правій опорі осі від сумарної розрахункової сили:
(2.19)
Поперечна складова сили тертя правого колеса по рейсу:
, (2.20)
Бокова сила
(2.21)
2.2 Визначення згинальних моментів в розрахункових перетинах
Згинальний момент від дії вертикального статичного навантаження в кожному розрахунковому перерізі визначимо за формулою:
, (2.22)
де - відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу.
кН×м,
кН×м.
Згинальний момент в перерізі осі на лівій опорі
, (2.23)
Згинальний момент в перерізі осі на правій опорі
, (2.24)
кН×м
Згинальні моменти в розрахункових перерізах осі від дії сумарної розрахункової сили дорівнюють:
- переріз I-I
, (2.25)
- переріз II-II
, (2.26)
- переріз III-III
, (2.27)
- переріз IV-IV
, (2.28)
- переріз V-V
, (2.29)
2.3 Оцінка міцності осі
Для кожного розрахункового перерізу осі визначається коефіцієнт запасу міцності за формулою:
, (2.30)
де - середня границя витривалості осі (по амплітуді) при усталеному режимі навантаження й круговому згині ( симетричному циклі) на базі досліджень циклів;
- розрахункова величина амплітуди умовного (розрахункового) циклу стаціонарного навантаження осі при круговому згині, зведеного до бази циклів;
- коефіцієнт запасу опору втомі.
Робоча формула для визначення запасу міцності осі рекомендується у виді:
, (2.31)
Де , – нормовані інтегральні функції нормального розподілу (функція Лапласа), значення з таблиці [6, таблиця 1, додаток 6, с. 425-426];
, – максимальне і мінімальне значення коефіцієнта перевантаження осі;
– базове число циклів, [2, с. 202];
– сумарне число циклів за термін служби осі для середньо-мережних умов експлуатації, для осей вантажних вагонів [2, с. 202];
– показник ступеня в рівнянні кривої утоми, що залежить від властивостей матеріалу і технологій виготовлення, приймаємо для накатаних осей [2, с. 202];
, , - розрахункові параметри.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
