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
-