6) Коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

АВ – линия скольжения.

Явление вкатывания колеса на рельс возникает у порожних вагонов. Вкатывания на рельс не будет, если проекция силы Р_в1 будет больше всех остальных сил.

b₁= 1,018 м – половина расстояния между серединами шеек оси.

L = 1,555 м – расстояние между точками контакта колес с рельсами.

a₁ = 0,264 м – расстояние от точки контакта ненабегающего колеса до середины шейки оси.

a₂ = 0,217 м – расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси.

R - радиус колеса по поверхности катания. R = 0,45 м.

- угол между касательной к поверхности гребня колеса и горизонталью,

μ = 0,25 – коэффициент трения взаимодействующих поверхностей (колеса и рельса).

υ = 33,3 м/с – расчетная скорость движения подвижного состава.

m_об- масса обрессоренных частей вагона, m_об=84.920 т.

P- грузоподъемность вагона,т; Р=59 т.

m-количество колесных пар под вагоном.

1. Масса обрессоренных частей вагона

2. Масса необрессоренных частей вагона приходящихся на колесную пару:

где q₀ - максимальная допустимая осевая нагрузка; q₀ = 23.5тс/ось.

3. Определяем средневероятностное значение коэффициента вертикальной динамики

, где

a = 0,1 – для обрессоренных частей тележки и при расчете от вкатывания на головку рельса.

b – коэффициент, учитывающий число осей

, где n – количество осей;

4. Определяем значение коэффициента вертикальной динамики

5. Определяем значение коэффициента динамики боковой качки

Определяем среднее значение рамной силы.

,

где q^п– фактическая осевая нагрузка.

δ=0,003 – для грузовых вагонов на безлюлечных тележках

6. Определяем вертикальное давление на набегающее колесо

7. Определяем вертикальное давление ненабегающего колеса

8. Определяем боковое давление набегающего колеса

9. Коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

Устойчивость колеса обеспечивается.

Вывод:

Результаты расчетов показывают, что коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса для рассматриваемого порожнего вагона больше допускаемого значения [К_ус]=1,4. Следовательно, по этому показателю качества хода вагон удовлетворяет требованиям «Норм...».

7.)Расчеты прочности элементов ходовых частей

5.1. Расчет боковой рамы тележки 18-100

Рис. 1. Расчетная схема боковой рамы тележки

1 - верхний горизонтальный пояс;

2. - нижний горизонтальный пояс;

3 - верхний наклонный пояс;

4 - нижний наклонный пояс;

5 - колонка.

Форма сечений стержней имеет вид и следующие геометрические характеристики.

Опыт испытаний показывает, что верхние пояса работают на растяжение-сжатие. Поэтому можно принять расчетную схему в виде:

Заменив реакции пружин силами, получаем основную систему.

Составим уравнение потенциальной энергии деформации для боковой рамы.

где

Е- можно сократить, учитывая, что стержни изготовлены из одного материала.

Подсчитаем коэффициенты уравнений метода сил:

Подставляем получившиеся значения в систему уравнений и найдем X₁ и Х_2:

Распределенная вертикальная нагрузка q_III для III-го расчетного режима «Норм...» получается как отношение к длине 2l₂, следующих составляющих:

• нагрузки от веса вагона, приходящейся на одну боковищ-; условно примем, что это величина осевой нагрузки (в данном случае q₀ = 23500 кг);

• 10% от осевой нагрузки, условно учитывающих действия боковых сил:

• добавки от вертикальной динамики, т.е. коэффициент вертикальной динамики для груженого вагона К_ДВ = 0,328.

Учет этой совокупности нагрузок осуществляется при расчете по -му расчетному режиму «Норм»:

_{В результате получаем:}

_{X1=26,755*5,278=141,212кг;}

X₂=25,917*5,278=136,789 кг.

Продольные усилия и изгибающие моменты

_{- стержень 1:}

;

_{- стержень 2:}

;

;

_{- стержень 3:}

кН;

_{- стержень 4:}

;

;

_{стержень 5:}

кг;

Находим напряжения в поясах рамы тележки, принимая во внимание наибольшие значения изгибающих моментов.

Стержень 1:

Стержень 2:

Стержень 3:

Стержень 4:

Стержень 5:

Вывод: Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [σ]_III =1710 кг/см².

Строим эпюры продольных сил и изгибающих моментов.

П родольные усилия N, кН	Изгибающие моменты M, кг/см

Расчеты на определение вертикальной составляющей от удара:

N - продольная сила, приходящаяся на кузов при ударе в автосцепку, при силе удара равной 350 т.

Rb - реакция, догружающая ближний со стороны удара пятника.

Определение распределенной нагрузки, приходящейся на нижний пояс, от сил, учитываемых в I расчетном режиме.

l₂- половина длины нижнего пояса тележки, l₂ = 32,1 см.

Чтобы не пересчитывать раннее полученные напряжения, вычислим поправочный коэффициент, который позволит подсчитать напряжения 1-го режима:

Находим напряжения для соответствующих стержней по 1-му расчетному режиму:

_{- стержень 1:}

_{- стержень 2:}

- стержень 3:

- стержень 4:

- стержень 5:

Вывод:

Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности и по 1-му расчетному режиму, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [σ_I] = 2100 кг/см².