Вписывание грузового вагона в габарит и расчёт нагрузок действующих на вагон и на его узлы и детали

      - горизонтальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, действующую одновременно с и ;

      - вертикальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса.

 

 

 

 

 

 

где - вертикальная составляющая силы реакции ненабегающего колеса на головку рельса;

      - число колесных пар в вагона;

      - коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

      - коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона: для грузовых вагонов ;

      - скорость движения вагона;

      - радиус колеса;

     - собственная сила тяжести колесной пары;

     - коэффициент вертикальной динамики;

     - сила тяжести вагона;

 

      Определим коэффициент вертикальной динамики

 

 

      Найдем коэффициент

 

 

      Подсчитаем усилия , и

 

 

 

     Определим коэффициент устойчивости колеса

 

      Полученный коэффициент устойчивости колеса должен быть не менее нормативного, для грузовых вагонов он равен 1,5

К_УК > [К_УК]

                                                    

2.31>1.5 следовательно вагон будет устойчиво двигаться по  железнодорожной колее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет оси колесной пары условным методом.

 

      Условный метод может быть применен в эксплуатации при выявлении 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 перегрузе вагона или максимальных износах шеек осей, связанных с их обточками в эксплуатации.

 

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

      Вертикальная 1,25 Р₀ и горизонтальная Н = 0,5 Р₀ силы вызывает загружение:

левой шейки оси силой :

 

     Правой шейки оси

 

где 2b₂ – расстояние между серединами шеек оси.

Рис.3 Действие нагрузок на ось колесной пары.

 

      Таким образом, силы Р₁ и Р₂ приложены к серединам шеек оси.

Вертикальные реакции при этом:

 

      Для левого колеса:

      Для правого колеса:

      _{Где r – радиус колеса по кругу катания (=0,475м);}

2S – расстояние между кругами катания колесной пары (1,58м).

 

 

        _{Изгибающие моменты, вызванные действием расчетных нагрузок,}

_{подсчитываю в трех расчётных  сечениях:}

в шейке  оси у внутренней галтели (сечение I—I):

      _{Где l–длина шейки(=0,176м);Δl1–износ по длине шейки в эксплуатации(=0);}

 

      _{В подступичной части оси в плоскости круга катания колеса (сечение II-II):}

 

 

      _{Где l2 – расстояние от середины шейки до плоскости круга катания(=0.228);}

 

 

 

в середине оси (сечение III-III):

 

  =67,63(кН·м)

 

     Находим минимальные допустимые в эксплуатации диаметры:

 

     Шейки оси:

 

 

₍м)

      Подступичной части:

 

(м)

      Середины оси:

 

(м)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. РАСЧЁТ ДВУХРЯДНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПРУЖИНЫ

 

     Наибольший расчётный  прогиб упругого элемента

 

 

мм

 

     – коэффициент конструктивного запаса прогиба.

k_зп=1.8

 – статический прогиб рессорного  подвешивания, мм;

f_ст=0,05м=50мм

     

Наибольшая расчётная вертикальная сила:

 

     – максимальное значение коэффициента вертикальной динамики, определяется по формуле:

 

 

     – статическая нагрузка, действующая на двухрядную пружину, кН;

 

     Диаметр прутка эквивалентной  однорядной пружины:

 

     – расчетная сила, кН;

     – индекс пружины; =5,5;

     – допускаемое касательное напряжение, =750 МПа;

      – поправочный коэффициент, зависящий от индекса пружины:

 

ξ=1+

ξ=1+=1.26

 

      Найти средний диаметр эквивалентной  пружины: 

D=m·d

D=5.5·=0,170м

       Число рабочих  витков эквивалентной пружины:

 

G=0.8·10¹¹МПа

      – модуль сдвига, МПа. МПа.

 

 

      Определим высоту в жатом состоянии эквивалентной пружины:

 

      Определим высоту пружины в свободном состоянии:

 

      Найдем диаметры наружной и внутренней пружин:

      Определим высоту сжатия наружной и внутренней пружин:

 

      Найдем высоту пружин в свободном состоянии:

 

      Определим количество рабочих витков наружной и внутренней пружин:

 

 

      Определим средние диаметры наружной и внутренней пружин:

 

 

      Определим жесткости наружной и внутренней пружин:

 

Определим жесткость комплекта:

 

Определим нагрузки на внутреннюю и наружную пружины:

 

 

 

Определим касательное напряжение на пружинах

 

Сравним полученные значения с допустимым

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет подшипника на долговечность

 

       В колесных парах грузовых вагонов рекомендуется применять типовой буксовый узел с установкой в нем двух цилиндрических роликовых подшипников при консистентной смазке.

       При расчете динамической эквивалентной радиальной нагрузки для роликовых подшипников используют формулу:

 

 

 

     Где - средняя постоянная нагрузка;

    - температурный коэффициент, для подшипников

      - коэффициент безопасности. Для вагонных подшипников при установке на шейке оси с дистанционными кольцами принимают , без дистанционных колец

       С целью определения эквивалентной динамической нагрузки необходимо переменные радиальные силы, действующие на подшипник, привести к средним постоянным величинам. Приближенные средние постоянные нагрузки, определяется по формуле:

 

 

      Где , - соответственно повторяемость нагрузок , в долях единицы для роликовых подшипников в млн. оборотов при 90%-ной рассчитывают

 

 

где С – базовая динамическая грузоподъемность

      - эквивалентная динамическая нагрузка

 

В километрах пробега вагона, долговечность подшипника определим, используя формулу:

 

 

где - диаметр по кругу катания среднеизношенного колеса. При номинальном диаметре 0,95м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

Пастухов  И. Ф., Лукин В. В., Жуков Н. И. Вагоны: учебник для техникумов железнодорожного транспорта./Под ред. В. В. Лукин. – М.: Транспорт, 1998-280с.

Пастухов  И. Ф., Пугунов В. В., Р. О. Кошкалда. Конструкция вагонов: учебник для колледжей и техникумов ж.-д. транспорта.- М.: Желдориздат, 2000. 504с.

Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий  курс: Учебник для вузов ж.-д.транспорт./ Под ред. В.В. Лукина. – М.: Маршрут, 2004.-424с.

Габариты  приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. ГОСТ 9238-83.