Розробка системи ресорного підвішування пасажирського електровоза

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ТЕХНІЧНИХ ДАНИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

2. Розробка ескізного проекту МЕХАНІЧНОЇ ЧАСТИНИ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

2.1 Визначення основних розмірів візки

2.2 Розрахунок геометричних характеристик перерізів рами візка

2.3 Визначення маси елементів і складання ваговій відомості

3. ПРОЕКТУВАННЯ І РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ Ресорне підвішування ЕЛЕКТРОВОЗІВ

3.1 Визначення мінімально допустимої величини статичного прогину системи ресорного підвішування

3.2 Розрахунок основних характеристик листової ресори

3.3 Розрахунок основних характеристик пружин

4. РОЗРАХУНОК РАМИ ВІЗКИ на статичну і втомну міцність

4.1 Складання розрахункової схеми рами візка і визначення величини діючих навантажень

4.2 Розрахунок і побудова одиничних епюр згинаючих і крутних моментів

4.3 Розрахунок і побудова епюр згинаючих і крутних моментів від зовнішнього навантаження

4.4 Розрахунок одиничних і вантажних переміщень

4.5 Розрахунок і побудова сумарних епюр

4.6 Розрахунок напружень в перерізах рами візка і оцінка статичної міцності

4.7 Перевірка рами візка на втомну міцність

ВИСНОВОК

ВСТУП

У зв'язку із зростанням обсягу перевезень з'явилася необхідність збільшення пропускної здатності залізних доріг. У зв'язку з цим створюється необхідність збільшення міжремонтних пробігів локомотивів. Однією з найбільш ремонтованих частин електровоза є екіпажна частину. У зв'язку з цим з'являється необхідність розробки більш досконалих елементів екіпажної частини електровозів.

До елементів механічної частини електрорухомого складу пред'являється ряд певних вимог, таких як: надійність, довговічність, простота обслуговування і швидкий ремонт. Невідповідність цим вимогам веде до простоїв локомотивів і, отже, порушення режиму роботи всієї залізничної системи в цілому.

1. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ТЕХНІЧНИХ ДАНИХ ЕЛЕКТРОВОЗІВ

За [1 табл. 1.1] складаємо таблицю 1.1, в якій представлені технічні дані заданого тягового двигуна 5 AL 4442 nP і прототип електровоза ЧС8.

Таблиця 1.1 Технічні дані тягового двигуна НБ-501.

Параметри тягового двигуна

Чисельні значення

Потужність двигуна, кВт:

- В часовому режимі P годину

- В номінальному режимі P ном


850

820

Частота обертання якоря, об / хв:

- В часовому режимі n годину

- В номінальному режимі n ном

- Максимальна n max


1200

1215

1860

Маса (вага) двигуна, т

2.95

Централь Ц, мм

612

Поперечна довжина кістяка l ос, мм

1000

Відстань між точками підвішування l підв, мм

1100

Тип передачі

одностороння

Зчіпна маса електровоза розраховується за формулою:

(1.1)

де n кп - число колісних пар, відповідно до заданої колісної формулою n кп = 6.

2П - навантаження від колісної пари на рейки, по [1 стор 4] 2П = 201 кН.

Діаметр колеса по колу катання визначається за формулою:

(1.2)

де [2 p] - що допускається за умовами контактної міцності навантаження на 1 мм діаметра колеса, по [1] приймаємо [2 p] = 0.2.

Приймаються D к = 1.2 м.

Попереднє значення передавального числа тягової передачі m визначається за формулою:

(1.3)

де V к - конструкційна швидкість, V к = 175 км / ч.

Обертаючий момент на валу тягового двигуна:

(1.4)

Граничні значення для модуля зубчастого зачеплення:

(1.5)

(1.6)

За [2 табл. 2.2] приймаємо m = 18 мм.

Діаметри ділильних кіл зубчастого колеса і шестерні тягової передачі розраховуються за формулами:

(1.7)

(1.8)

Значення Da 1 необхідно перевірити на виконання вимог габариту рухомого складу, прийнявши b = 120 мм і D = 20 мм:

(1.9)

Умова виконується.

Числа зубів зубчастого колеса і шестерні розраховуються за формулами:

(1.10)

(1.11)

Уточнене значення передавального числа тягової передачі:

Уточнене значення передавального числа тягової передачі має забезпечувати виконання умови:

(1.12)

Умова виконується 175 ≤ 175, отже, тяговий привід забезпечує рух електровоза із заданою конструкційної швидкістю.

Ефективні потужності електровоза в часовому і номінальному режимах:

(1.13)

(1.14)

Швидкості руху на годину. і ном. режимах:

(1.15)

Потужність, що підводиться до тягової передачі в часовому і номінальних режимах:

(1.16)

(1.17)

Подводимая потужність для годинного режиму P п.ном = 100% тоді по [1 табл. 1.2] h зп = 0.978. Для годинного режиму:

(1.18)

Обертаючий момент на валу тягового двигуна в часовому режимі:

(1.19)

Сила тяги електровоза в часовому і номінальному режимах:

(1.20)

(1.21)

Перевіримо зчіпні масу для пасажирського локомотива, коефіцієнт використання зчіпного ваги приймемо h в = 0.88. Для пасажирського електровоза постійного струму:

(1.22)

де M п - маса пасажирського поїзда, M п = 1100 т;

w 0 - основне питомий опір руху поїзда;

w тр - питомий опір при рушанні з місця;

i 0 - додатковий опір від ухилу;

w у - питомий опір від ускоряющего зусилля;

У момент рушання (w 0 + w тр + i 0) = 80 н / т. Величина w у визначається за формулою:

(1.23)

де a п - пусковий прискорення поїзда, a п = 1200 км / ч 2;

z - питомий пусковий прискорення, z = 12.2 км · т / ч 2 · Н.

Коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою:

(1.24)

Так як 122.973> 94.58, то зчіпна маса забезпечує рух електровоза по розрахунковому підйому з усталеною швидкістю без боксованія.

Мінімальна довжина електровоза за міцністю шляхових споруджень:

(1.25)

Довжина локомотива по осях автозчеплень L л = 25 м.

Жорстка база локомотива L б, є відстань між шкворнями або геометричними центрами крайніх візків:

(1.26)

де е - коефіцієнт, e = 0.55;

n з - число секцій, n c = 1.

2. Розробка ескізного проекту МЕХАНІЧНОЇ ЧАСТИНИ ЛОКОМОТИВА

2.1 Визначення основних розмірів візки

Для визначення основних розмірів візки можна використовувати розрахункову схему, наведену на малюнку 2.1.

Жорстка база візки визначається за формулою:

2 · a т = 2 · l підв + B 2 +2 · D (2.1)

де l підв - відстань між точками підвішування тягового двигуна на рамі візка, l підв = 1.180 м;

B 2 - ширина середньої поперечної балки рами візка, B 2 = 0.3 м;

D - зазор між опорними кронштейнами і поперечною балкою рами, D = 0.04 м;

2 · a т = 2.1 .180 +0.3 +2 · 0.04 = 2.74 м

Діаметр колеса колісної пари по колу гребеня:

D = D до +0.06 (2.2)

D = 1.2 +0.06 = 1.26 м

За рекомендацією [1, стр. 18], приймаємо ширину кінцевих поперечних балок B 1 = 0.15 м і відстань між гребенем бандажа і поперечної кінцевий балкою рами візка l 2 = 0.05 м.

Відстань від геометричної осі колісної пари до торця кінцевий поперечної балки:

(2.3)

Довжина візка:

l т = 2 · l 1 + a т (2.4)

l т = 2.0 .83 +2.74 = 4.4 м

Висота візки від рівня головки рейки до верхньої горизонтальної площини рами h т і ширина рами візка по осьовим лініям боковин b т по [1] h т = 1.16 м, b т = 2.1 м.

Довжина рами кузова електровоза визначається за формулою:

(2.5)

Відстань від торців рами кузова до торців рам крайніх візків електровозу l 3 по [1 с.21] l 3 = 1.42 м. Відстань між суміжними візками електровоза:

(2.6)

Отримане відстань l 4> 2 м, тому коригування l 3, l л і l до не виробляємо.

Уточнена жорстка база електровоза:

L б = 2 · (l 4 + l т) (2.7)

L б = 2 · (3.78 +4.4) = 16.36 м

На малюнку 2.2 приведена компонувальна схема екіпажної частини електровоза ЧС8.

Довжина кінцевій частині боковини l кчб = 0.1 · l т = 0.44 м;

Довжина середньої частини боковини l счб = 0.23 · l т = 1.012 м;

Довжина перехідної частини боковини:

(2.8)

Малюнок 2.2. Компонувальна схема екіпажної частини локомотива.

Уточнена довжина візка:

l т = 2 · l кчб +2 · l пчб + l счб (2.9)

l т = 2.0 .44 +2 · 1.254 +1.012 = 4.4 м

Довжина підсилюючої накладки l н = 0.45 · l т = 1.98 м.

На малюнку 2.3 показано форми перерізів кінцевих поперечних балок і кінцевих частин боковини.

Малюнок 2.3 а. Перетин середній частині боковини рами.

б. Перетин поперечних балок і кінцевих частин боковини

Відстань між внутрішніми поверхнями вертикальних листів, що утворюють перетин:

b = B -2 · d 2 -2 · D 1 (2.10)

де D 1 - виліт решт горизонтальних аркушів під зварний шов, D 1 = 0.02 м.

Розрахункова висота вертикального листа для перерізів без підсилюючої накладки:

h = H -2 · d 1 (2.11)

а для перетину з підсилюючої накладкою

h = H -2 · d 1 - d 3 (2.12)

Ширина перерізу за середніми лініях складових його елементів для всіх перерізів рами візка:

b 0 = b + d 1 (2.13)

Висота перерізу за середніми лініях складових його елементів для перерізів без підсилюють накладок:

h 0 = h + d 1 (2.14)

а для перетину з підсилюючої накладкою:

h 0 = h + d 1 + d 3 / 2 (2.15)

Розрахункова ширина підсилюючої накладки:

B н = B -2 · D 1 (2.16)

B н = 0.21-2 · 0.02 = 0.17 м

2.2 Розрахунок геометричних характеристик перерізів рами візка

Розміри і розрахункові дані перерізів балок наведені в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 Розміри і розрахункові дані перерізів балок рами візка

Елемент

B,

H,

h,

b,

h 0,

b 0,

1,

2,

3,

рами

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

Кінцева поперечна балка

150

200

166

80

183

95

17

15

-

Кінцева частина боковини

210

200

166

140

183

155

17

15

-

Середня частина боковини

40

430

381

140

406

155

17

15

15

Середня поперчная балка

300

400

366

230

383

245

17

15

-

Для перерізу кінцевих поперечних балок отримуємо:

Моменти інерції при згині для складових перетин елементів визначаються за формулами:

для горизонтальних листів:

(2.17)

для вертикальних листів:

(2.18)

Результати розрахунків зводимо в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2 Допоміжні параметри для кінцевих поперечних балок рами візка

Елемент

F i,

z i,

x i,

z i 2 F i

x i 2 F i

I xi,

Iz i,

перерізу

10 -4 м 2

10 -3 м

10 -3 м

10 -6 м 4

10 -6 м 4

10 -6 м 2

10 -6 м 2

Верхній горизонтальний лист

25.5

92

0

21.58

0

0.0614

4.8

Нижній горизонтальний лист

25.5

-92

0

21.58

0

0.0614

4.78

Лівий вертикальний лист

24.9

0

-47

0

5.5

5.718

0.0466

Правий вертикальний лист

24.9

0

47

0

5.5

5.718

0.0466

Сума

100.8

0

0

43.16

11.0

11.559

9.65

Аналогічним чином заповнюється таблиця 2.3 для середньої поперечної балки і таблиця 2.4 для кінцевих частин боковини.

Таблиця 2.3 Допоміжні параметри для середньої поперечної балки рами візка

Елемент

F i,

z i,

x i,

z i 2 F i

x i 2 F i

I xi,

Iz i,

перерізу

10 -4 м 2

10 -3 м

10 -3 м

10 -6 м 4

10 -6 м 4

10 -6 м 2

10 -6 м 2

Верхній горизонтальний лист

51

192

0

188

0

0.123

38.25

Нижній горизонтальний лист

51

-192

0

188

0

0.123

38.25

Лівий вертикальний лист

54.9

0

-123

0

83.06

61.28

0.103

Правий вертикальний лист

54.9

0

123

0

83.06

61.28

0.103

Сума

211.8

0

0

376

166.12

22.8

76.706

Таблиця 2.4 Допоміжні параметри для кінцевих частин боковини рами візка

Елемент

F i,

z i,

x i,

z i 2 F i

x i 2 F i

I xi,

Iz i,

перерізу

10 -4 м 2

10 -3 м

10 -3 м

10 -6 м 4

10 -6 м 4

10 -4 м 2

10 -6 м 2

Верхній горизонтальний лист

35.7

92

0

30.22

0

0.0859

13,12

Нижній горизонтальний лист

35.7

-92

0

30.22

0

0.859

13,12

Лівий вертикальний лист

24.9

0

-77

0

14.76

5.71

0,047

Правий вертикальний лист

24.9

0

77

0

14.76

5.71

0,047

Сума

121.2

0

0

60.44

29.52

11.61

26,33

Ординати власних центрів тяжіння елементів середньої частини боковини для горизонтальних листів z 1.2 '= ± (h + d 1) / 2 = ± (0.383 +0.016) / 2 = 0.199 м.

Для підсилюючої накладки

z 2 '= h / 2 + d 1 + d 3 / 2 = 0.383 / 2 +0.017 +0.015 / 2 = 0.216 м.

Ордината центру тяжіння всього перерізу:

(2.19)

Використовуючи формулу z i = z i '- z c визначаємо z i і складаємо таблицю 2.5.

Таблиця 2.5 Допоміжні параметри для середньої частини боковини рами візка

Елемент

F i,

z i ',

z i,

x i,

z i 2 F i

x i 2 F i

I xi,

Iz i,

перерізу

10 -4 м 2

10 -3 м

10 -3 м

10 -3 м

10 -6 м 4

10 -6 м 4

10 -6 м 2

10 -6 м 2

Верхній горизонтальний лист

35.7

199

173,04

0

107.34

0

0.0859

13.12

Нижній горизонтальний лист

35.7

-199

-224,96

0

180.67

0

0.0859

13.12

Лівий вертикальний лист

57.15

0

-25,96

-77,5

3.85

33.88

69.13

0.107

Правий вертикальний лист

57.15

0

-25,96

77,5

3.85

33.88

69.13

0.107

Посилююча накладка

25,5

215

189,04

0

91.13

0

0,048

6,14

Сума

211.2

215

85,2

0

386.84

67.76

138.47

32.6

Моменти інерції при згині і крученні для поперечних перерізів кожного елемента рами візка:

(2.20)

(2.21)

(2.22)

Результати розрахунків представлені в таблиці 2.6.

Елемент рами

I x, 10 -6 м 4

I z, 10 -6 м 4

I до, 10 -6 м 4

W x, 10 -3 м 3

W z, 10 -3 м 3

W к, 10 -3 м 3

К.П.Б.

57.72

20.65

15.01

0.547

0.275

0.591

К.Ч.Б.

72.05

55.85

39.99

0.721

0.532

0.964

С.Ч.Б.

525.31

100.36

101.3

2.183

0.956

2.137

С.П.Б

498.8

242.83

208.2

2.494

1.619

3.19

2.3 Визначення маси елементів екіпажної частини і складання ваговій відомості

Маси кінцевих поперечних балок

M КПБ = g · (b т - B б) · F КПБ (2.23)

M КПБ = 7.8 · (2.1-0.21) · 100.8 · 10 -4 = 0.149 т

Маса середньої поперечної балки, також розраховується за формулою

M спб = 7.8 · (2.1-0.21) · 211.8 · 10 -4 = 0.312 т

Маса кінцевій частині боковини

M кчб = g з · l кчб · F кчб (2.24)

M кчб = 7.8 · 0.44 · 12,12 · 10 -3 = 0.042 т

Маса середньої частини боковини

M счб = 7.8 · 1.012 · 185.7 · 10 -4 = 0.146 т

Маса підсилюючої накладки

M н = g c · l н · F н (2.25)

M н = 7.8 · 1.98 · 2.55 · 10 -3 = 0.0393 т

Маса перехідної частини боковини

Маса боковини в цілому

M б = 2 · M кчб +2 · M пчб + M счб + M н (2.27)

M б = 2.0 .042 +2 · 0.0858 +0.146 +0.0393 = 0.4409 т

Розраховані маси окремих балок рами візка, а також маси інших елементів механічної частини локомотива зводимо в спрощену вагову відомість (табл.2.7).

Таблиця 2.7 Спрощена вагова відомість пасажирського електровоза.

Найменування устаткування

Маса одиниці обладнання, т

Кількість одиниць обладнання

Маса обладнання

1

2

3

4

Передня поперечна балка рами

0.149

3

0.447

Середня поперечна балка рами

0.312

3

0.936

Задня поперечна балка рами

0.042

3

0.126

Боковина рами

0.4409

6

2.6454

Кронштейни кріплення повідкові букс

0.3086

3

0.9285

Рама візка в зборі

1.8004

3

5.40212

Колісна пара з двома зубчастими колесами і буксами

2.57

6

15.42

Тяговий двигун

3.4

6

20.4

Підвіска тягового двигуна

0.06

6

0.36

Тяговий редуктор

1.15

6

6.9

Передавальний механізм тягового моменту

0.12

6

0.72

Колісно-моторний блок у зборі

7.3

6

43.8

Перший ступінь ресорного підвішування в зборі

0.2

6

1.2

Гальмівне обладнання

0.96

3

2.88

Пристрій зв'язку з кузовом

0.188

3

0.564

Пневматичний монтаж та інші деталі

0.08

3

0.24

Візок в зборі

18.828

3

56.484

Кузов з обладнанням

66.485

1

66.485

Електровоз в цілому

122.973

1

122.973

3. ПРОЕКТУВАННЯ І РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ Ресорне підвішування ЕЛЕКТРОВОЗІВ

3.1 Визначення мінімально допустимої величини статичного прогину системи ресорного підвішування і розподіл його між ступенями

Мінімально допустиму величину статичного прогину приймаємо по [2 стор 25], для пасажирського електровоза при V к = 175 км / год, . Прийняту величину необхідно розподілити між центральним і буксових підвішуванням. За рекомендацією [2 стор 25] мінімально допустима величина статичного прогину буксового підвішування , А мінімально допустима величина статичного прогину центрального підвішування .

3.2 Вибір конструкції центрального ресорного підвішування

За [2, дод. 1] приймаємо електровоз-аналог ЧС8, навантаження на опору кузова 84 кН і .

(3.1)

де P 2 - статичне навантаження на опору кузова проектованого електровоза.

(3.2)

Отримана величина статичного прогину центрального підвішування тоді умова виконується

3.3 Проектування і розрахунок буксового ресорного підвішування пасажирських електровозів

При опорно-рамному підвішуванні тягового двигуна та тяговому приводі II класу безпружинна маса, що припадає на одну вісь, складається з маси колісної пари і букс, маси зубчастого колеса з опорними підшипниками і частини маси корпусу редуктора з шестернею:

M н = M кп +2 · M букс +4 / 5 · M тр +2 / 5 · M пм (3.3)

M н = 2.5 +4 / 5.0 .9 +2 / 5.0 .05 = 3.24 т

Величина навантаження на пружину

P п = 0.5 · (2П-9.8 · M н) (3.4)

P п = 0.5 · (201-9.8 · 3.24) = 84.624 т

Статичне навантаження на пружину

(3.5)

Вихідні дані для розрахунку циліндричної однорядною пружини:

  • Загальне число витків n = 5;

  • Число робочих витків n р = 3.5;

  • Діаметр прутка d = 40.10 -3 м;

  • Середній діаметр пружини D = 180.10 -3 м;

  • Висота пружини в вільному стані h св = 260.10 -3 м.

Коефіцієнт концентрації напружень для пружини:

(3.6)

Індекс пружини C = D / d = 180/40 = 4,5.

Найбільші дотичні напруги в пружині при дії статичного навантаження P:

(3.7)

Коефіцієнт запасу статичної міцності

(3.8)

Так як 1.7 <1.7178 <2, то пружина досить міцна.

Статичний прогин пружини під навантаженням

(3.9)

Вимога за величиною прогину 33,737> 25,6 мм виконується.

Жорсткість пружини

(3.10)

Максимальна (гранична) навантаження на пружину

(3.11)

А прогин пружини під цим навантаженням

(3.12)

Прогин пружини до повного зіткнення витків

f сж = h св - (n р +1) · d (3.13)

f сж = 260 - (3.5 +1) · 40 = 80 мм

Коефіцієнт запасу прогину

(3.14)

Так як і K f> 1.7 то згідно з рекомендаціями [1], вибрані геометричні параметри пружини забезпечують її нормальну роботу в системі буксового ресорного підвішування.

Розрахована пружина має стійкість, так як

3.4 Вибір гасителя коливань

Вибираємо по [1] гідравлічний гаситель коливань виробництва Чехословаччини ТБ 140. Його характеристики наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 Технічні характеристики гідравлічного гасителя коливань

Показники

Величина

Параметр опору, кН · с / м

Маса гасителя, кг

Діаметр циліндра, мм

Діаметр штока, мм

Хід поршня, мм

Найменша довжина між осями головок, мм

100

10.5

63

35

140

310

320

4. РОЗРАХУНОК РАМИ ВІЗКИ на статичну і втомну міцність

4.1 Складання розрахункової схеми рами візка і визначення величини діючих навантажень

Розрахункова схема рами візка пасажирського електровоза має вигляд показаний на малюнку 4.1.

Чисельні значення сил P 1 - P 4 і R розраховуються за формулами

(4.1)

(4 .2)

P 3 = 9.8 · (M спб + M ТЕД) (4.3)

P 3 = 9.8 · (0.312 +3.4) = 36.38 кН

P 5 = 9.8 · 0.5 · M Тед (4.4)

P 5 = 9.8 · 0.5 · 3.4 = 16.66 кН

(4 .5)

Відстані між розрахунковими точками для схеми малюнка 4.1 визначаються за наступними формулами:

l 1 = b т / 2 (4.6)

l 5 = l т / 2 - B 1 / 2 (4.7)

l 3 = l кчб - B 1 / 2 + l пчб / 2 (4.8)

l 4 = l 5 -2 · a т / 2 + L / 2 (4.9)

l 2 = l 5 -2 · a т / 2 - L / 2 (4.10)

l 6 = l 5 - (l підв + D + B 2 / 2) (4.11)

l 1 = 2.1 / 2 = 1.05 м

l 5 = 4.4/2-0.15/2 = 2.125 м

l 3 = 0.44-0.15 / 2 +1.254 / 2 = 0.992 м

l 4 = 2.125-2.74 / 2 +0.7 / 2 = 1.105 м

l 2 = 2.125-2.74/2-0.7/2 = 0.405 м

l 6 = 2.125-(1.18 +0.04 +0.3 / 2) = 0.755 м

4.2 Розрахунок і побудова одиничних епюр згинаючих і крутних моментів

При навантаженні розрахункової схеми рами візка одиничним моментом X 1 деформацію згину відчувають передня кінцева поперечна балка (ділянка 1-2, рис 5.2) і середня поперечна балка (ділянка 15-16), а деформацію кручення ліва частина боковини (ділянка 3-7).

У цьому випадку згинальні моменти:

При навантаженні розрахункової схеми рами візка одиничним моментом X 2 деформацію згину відчувають задня кінцева поперечна балка (ділянка 13-14) і середня поперечна балка (ділянка 15-16), а деформацію кручення права частина боковини (ділянка 8-12).

У цьому випадку згинальні і крутний момент

4.3 Розрахунок і побудова епюр згинаючих і крутних моментів від зовнішнього навантаження

Розрахункова схема заданої схеми представлена ​​не тільки зосередженими силами, прикладеними по осьовій лінії боковини, і симетричними щодо середньої поперечної балки, але і зосередженими силами, прикладеними до кінцевим поперечним балках зі зміщенням щодо їх осьових ліній. У результаті зовнішнє навантаження для даної розрахункової схеми викликає деформацію згину та кручення.

Згинальні моменти в розрахункових точках визначаються наступними виразами

М и2 = - P 5 · l 4 / 2 (4.12)

М і3 = P 5 · l 6 / 2 (4.13)

М і4 = P 5 · l 6 / 2 - P 1 · l 2 (4.14)

М і 5 = P 5 · l 6 / 2-P 1 · l 3 + R · (l 3-l 2)-P 2 · (l 3-l 6) / 2 (4.15)

М і 6 = P 5 · l 6 / 2-P 1 · l 4 + R · (l 4-l 2)-P 5 · (l 4-l 6) / 2 (4.16)

М і 7 = P 5 · l 6 / 2-P 1 · l 5 + R · (l 5-l 2)-P 5 · (l 5-l 6) / 2 + R · (l 5-l 4) (4.17)

М і 8 = P 5 · l 6 / 2-P 4 · l 5 + R · (l 5-l 2)-P 5 · (l 5-l 6) / 2 + R · (l 5-l 4) (4.18)

М і 9 = P 5 · l 6 / 2-P 4 · l 4 + R · (l 4-l 2)-P 5 · (l 4-l 6) / 2 (4.19)

М і 10 = P 5 · l 6 / 2-P 4 · l 3 + R · (l 3-l 2)-P 5 · (l 3-l 6) / 2 (4.20)

М і 11 = P 5 · l 6 / 2-P 4 · l 2 (4.21)

М і 12 = P 5 · l 6 / 2 (4.22)

М і 13 =- P 5 · l 4 / 2 (4.23)

M і 16 = (4 · RP 1-P 2-P 4-P 5) · l 1 (4.24)

М и2 = -8.75 кН · м М і3 = 6.29 кН · м

М і4 = 3.28 кН · м М і5 = 20.17 кН · м

М і6 = 22.86 кН · м М і7 = 87.51 кН · м

М и8 = 87.51 кН · м М И9 = 22.86 кН · м

М і10 = 20.17 кН · м М і 11 = 3.28 кН · м

М и12 = 6.29 кН · м М і13 =-- 8.75 кН · м

M і16 = 19.08 кН · м

Крутний момент для ділянок розрахункової схеми визначаються наступним чином

M к1-2 =- P 5 · l 6 / 2 (4.25)

M к3-7 =- P 5 · l 1 / 2 (4.26)

M К8-12 =- P 5 · l 1 / 2 (4.27)

M К13-14 = P 5 · l 6 / 2 (4.25)

M к1-2 =-- 6.29 кН · м M к3-7 = 8.75 кН · м

M К8-12 =- 8.75 кН · м M К13-14 = 6.29 кН · м

Побудовані в результаті розрахунків епюри представлені на малюнку 4.3.

4.4 Розрахунок одиничних і вантажних переміщень, визначення чисельних значень Х 1 і Х 2

Одиничні переміщення розраховуються за формулами:

(4.27)

(4.28)

м

(4.29)

Вантажні переміщення

Складаємо систему канонічних рівнянь методу сил для розрахунку рами візка при статичної вертикальної навантаженні

d 1,1 · X 1 + d 1,2 · X 2 + D 1, р = 0

d 2,1 · X 1 + d 22 · X 2 + D 2, р = 0

X 1 = 7.261;

X 2 = 7,261.

Значення результуючих згинальних моментів

За результатами будуємо результуючу епюру згинальних моментів від X 1 і X 2 (рисунок 4.5). Значення результуючих крутять момент

Результуюча епюра крутних моментів представлена ​​на малюнку 4.6

4.5 Розрахунок і побудова сумарних епюр

Сумарна епюра згинаючих моментів для рами візка пасажирського електровоза розраховується шляхом підсумовування епюри згинальних моментів від зовнішнього навантаження з результуючої епюр згинальних моментів від X 1 і X 2.

З зіставлення видно, що підсумовування підлягають тільки епюри на кінцевих поперечних балках і на середній поперечної балці, а для боковини сумарні згинальні моменти в точках 3-12 чисельно рівні ізгібающім моментів в цих точках, викликаним зовнішнім навантаженням і раніше розрахованим формулами.

Сумарні згинальні моменти визначаються

За результатами розрахунку будуємо епюри (рисунок 4.7)

Сумарна епюра крутних моментів для рами візка пасажирського електровоза розраховується шляхом графічного підсумовування епюри крутних моментів від зовнішнього навантаження з результуючої епюр крутних моментів від X 1 і X 2.

З зіставлення видно, що підсумовування підлягають тільки епюри на боковині, а для кінцевих поперечних балок сумарні крутні моменти в точках 1-2 і 3-14 чисельно рівні крутним моментів на цих ділянках, викликаним зовнішнім навантаженням і раніше розрахованим формулами.

Сумарні крутні моменти визначаються

4.6 Розрахунок напружень в перерізах рами візка і оцінка статичної міцності

Напруження в перерізу рами візка при вигині і крученні:

(4.25)

(4.26)

Еквівалентні напруги відповідно до третьої теорії міцності

(4.27)

Розрахунок виконується у формі таблиці 4.1

Таблиця 4.1-Розрахунок напружень в перерізах рами візка

Номер

перерізу

Сумарний згинальний момент M і, кН · м

Сумарний обертовий момент M к, кН · м

Моменти опору

Напруження




При вигині

W x · 10 -3

м 3

При крученні

W x · 10 -3

м 3

s і,

МПа

t к,

МПа

s е,

МПа

1

2

3

4

5

6

7

8

1

7.261

-6.29

0.547

0.591

13.274

-10.643

25.086

2

-1.489

-6.29

0.547

0.591

2.722

-10.643

21.459

3

629

-1.489

0.721

0.964

8.724

-1.545

9.255

4

3.28

-1.489

0.721

0.964

4.594

-1.545

5.499

5

20.17

-1.489

1.452

1.551

13.891

-0.96

17.577

6

22.86

-1.489

2.183

2.137

10.472

-0.697

10.559

7

87.51

-1.489

2.183

2.137

40.087

-0.697

40.111

8

87.51

-1.489

2.183

2.137

40.087

+0.697

40.111

9

22.86

-1.489

2.183

2.137

10.472

+0.697

10.559

10

20.17

-1.489

1.452

1.551

13.891

0.96

17.557

11

3.28

-1.489

0.721

0.964

4.549

1.545

5.499

12

6.29

-1.489

0.721

0.964

8.724

1.545

9.255

13

-1.489

0.29

0.547

0.591

-2.722

10.643

21.459

14

7.261

6.29

0.547

0.591

13.274

10.643

25.086

15

-14.522

0

2.494

3.19

-5.823

0

5.823

16

4.558

0

2.494

3.19

1.828

0

1.825

За [2, табл. 5.2] вибираємо сталь, для виготовлення рами візка, марки 15ХСНД, межа плинності s т = 350 МПа, s -1 = 220 МПа, s 0 = 340 МПа.

Статична міцність забезпечена, так як максимальна еквівалентна міцність у таблиці 4.1: 40.111 <0.55 · s т = 195,5 МПа.

4.7 Перевірка рами візка на втомну міцність

Середня напруга циклу

s m = (4.28)

По таблиці 4.1 s m = 40.111 МПа.

Коефіцієнт динаміки, що відображає спільний вплив на складний напружений стан рами візка сукупності вертикальних і горизонтальних зусиль, які розвиваються при русі електровоза з конструкційної швидкістю по прямій ділянці шляху

(4.29)

Емпіричний коефіцієнт А визначається за формулою:

(4.30)

Амплітуда напруги циклу визначається за формулою:

s v = K д · s max (4.31)

s v = 0.572 · 40.111 = 22.943 МПа

Величина коефіцієнта характеризує чутливість металу до асиметрії циклу:

(4.32)

де s -1 - межа витривалості сталі при симетричному циклі, s -1 = 220 МПа;

s 0 - межа витривалості сталі при пульсуючому циклі, s 0 = 340 МПа.

Ефективний коефіцієнт, що враховує зниження витривалості деталі

(4.33)

де b к - ефективний коефіцієнт концентрації напруг, b к = 1.6;

До 1 - коефіцієнт неоднорідності матеріалу деталі, К 1 = 1.1;

К 2 - коефіцієнт впливу внутрішніх напружень в деталі, К 2 = 1;

  • - Коефіцієнт впливу розмірного фактора, g = 0,7;

m - коефіцієнт стану поверхні деталі, m = 0.82;

h - коефіцієнт можливого відхилення від технології, h = 1,0.

Дані параметри вибираються згідно з рекомендаціями [2, стор.56].

Коефіцієнт запасу втомної міцності по формулі Серенсена-Кінасошвілі

(4.34)

Умова втомної міцності виконується.

ВИСНОВОК

У курсовому проекті розроблена система ресорного підвішування пасажирського електровоза. Як прототип узятий електровоз ЧС8, а також його основні характеристики. Виконано розрахунок навантажень діють на раму візка, напруги в перетинах рами візка, проведена перевірка на міцність. Всі вимоги пред'являються ресорного підвішування задовольняють нормі.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Транспорт | Курсова
169.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Конструкція і ремонт ресорного підвішування
Розробка графіка руху електровоза 2ТЕ10В
Проектування гальмівний схеми електровоза
Розрахунок перетворювача для живлення допоміжних ланцюгів електровоза
Проект візки електровоза і розрахунок основних несучих елементів
Екологічні небезпеки пасажирського транспорту
Організація деповського ремонту пасажирського вагона
Технічне обслуговування вагонів пасажирського парку
Проектування агрегатного цеху пасажирського автотранспортного підприємства
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru