Расчет оси колесной пары с помощью пакета прикладных программ АПМ (автоматизированное проектирование машин)

  МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТЕТ

 ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

Институт транспортной техники и организации производства

(ИТТОП)

 

Кафедра: «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Лабораторные работы

по дисциплине: «Компьютерные технологии в локомотивном хозяйстве»

на тему:

«Использование пакета АРМ (автоматическое проектирование машин) для расчета деталей и узлов тепловоза»

                                                               Выполнил:  студент группы ТЛТ-341

                                                                                                                                                          

                                                           Принял: доц.

Москва 2007

                                  СОДЕРЖАНИЕ                                                   Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1.  РАСЧЕТ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ НА ПРОЧНОСТЬ…………….4                            

1.1 Условие и цель задачи…………………………………………….                                                          

1.2 Чертеж оси колесной пары……………………………………….                                                 

1.3 Аналитические расчеты…………………………………………..                                                      

1.4 Результаты расчетов………………………………………………                                                             

1.4.1 Момент кручения…………………………………………….                                                                

1.4.2 Напряжения…………………………………………………..                                                                         

1.4.3 Угол кручения………………………………………………...                                                                     

1.4.4 Коэффициент запаса по усталостной  прочности………….           

2………….

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе необходимо выполнить расчет оси колесной пары с помощью  пакета прикладных программ АПМ (автоматизированное проектирование машин), вычертить ось колесной пары, разместить опоры, приложить силы, приложить крутящие и изгибающие моменты.

Колёсные пары являются одним из наиболее ответственных элементов локомотива, так как от их состояния непосредственно зависит безопасность движения локомотива. Колёсные пары передают нагрузки от веса локомотива на рельсы, направляют движение локомотива вдоль рельсовой колеи и при приложении вращающих моментов от двигателей обеспечивают реализацию силы тяги. Помимо указанных нагрузок, колёсные пары воспринимают дополнительные динамические силы, связанные с колебаниями локомотива и ударами при движении по рельсовому пути, имеющему неровности, и при наличии неровностей на поверхности колёс.

Динамические силы взаимодействия колёс и рельсов существенно зависят от неподрессоренных масс локомотива, значительную часть которых составляют массы колёсных пар. Для снижения этих сил целесообразно уменьшить массу колёсной пары.

Силы взаимодействия колёс и рельсов, обеспечивающие направление движения локомотива, зависят от конфигурации профиля бандажа, которую следует выбирать так, чтобы обеспечивать безопасность движения и условия устойчивости колёс от схода с рельсов.

К материалу и технологии изготовления осей колёсных пар предъявляют особые требования, так как оси испытывают напряжения, изменяющиеся по знакопеременному симметричному циклу. Особенно опасна концентрация напряжений, которая зависит от качества обработки поверхности, плавности переходов между частями разных диаметров, условий запрессовки на ось сопрягаемых с нею деталей.

1 РАСЧЕТ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ НА ПРОЧНОСТЬ

     1.1 Условие и цель задачи

Научиться выполнять расчет осей колесных пар, а также любых валов и осей с помощью ППП (пакета прикладных программ) АПМ (автоматизированное проектирование машин).

Объект расчета: колесная пара тепловоза ТЭ10 (рис. 1)

Колесная пара вписывается в кривую со скоростью V=100 км/ч.

Программа работы:

Необходимо произвести с помощью ППП АПМ вычерчивание оси колесной пары (рис.1); размещение опор; приложение сил; приложение крутящих и изгибающих моментов

Величины приложенных к оси колесной пары сил и моментов вычисляются для каждого из вариантов задания исходя из заданной осевой нагрузки 2П=22,5тс. При этом можно пользоваться приближенными зависимостями для вычисления нагрузок:

;    , Н  

;       , Н

;    , Н 

;     , Н

;      , Н

;     , Н

;      , Н

где   П_ш – нагрузка на шейку оси;

q – вес колесной пары;

П_шн – нагрузка на шейку оси в кривой со стороны наружного рельса;

П_шв – нагрузка на шейку оси в кривой со стороны внутреннего рельса;

ΔП – изменение нагрузки на шейку оси за счет крена подрессоренной части;

Y_р – рамная сила;

Y_б – боковая сила;

H – сила трения.

Крутящий момент М_к определяют через касательную силу тяги тепловоза по его тяговой характеристике [4]:

Момент изгиба от боковой силы:

Д – диаметр колеса.

Силу инерции Р_и буксы и балансира и момент изгиба М_и2 от этой силы определять по формулам [1] и приложить к колесной паре.

1.2 Чертеж оси колесной пары

Далее необходимо задавшись материалом, из которого изготовлена ось, выполнить общий расчет оси под действием заданных нагрузок.

Колесная пара тепловоза типа ТЭ10

Рис.1

Оформление результатов

На листе бумаги Формата А4 отобразить полученные при расчёте графики изменений по длине оси:

  Момента кручения – ;

  Угла закручивания – ;

  Суммарных напряжений – ;

  Коэффициента запаса по выносливости (усталостной прочности) – ;

где координата рассматриваемого поперечного сечения вала.

1.3 Аналитические расчеты оси колесной пары тепловоза ТЭ10

Расчет рамной силы локомотива:

, кгс

Расчет силы трения:

, Н

Расчет боковой силы локомотива:

, ,Н

Расчет момента кручения:

, кНм

Расчет изгибающего момента:

, кНм

1.4.Результаты расчетов

     1.4.1 Момент кручения

1.4.2.Напряжения

1.4.3. Угол кручения

1.4.4. Коэффициент запаса по усталостной прочности

1.5. Вывод

Произведен расчет оси колесной пары тепловоза ТЭ10. Исходя из анализа полученных эпюр  и коэффициента запаса по выносливости, можно сделать вывод о том, что данная ось пригодна к эксплуатации. Конструктивно ось выполнена  удачно, поскольку коэффициент запаса по выносливости для средней части оси оптимален – 1.8, а для шейки  выполнен с небольшим запасом по выносливости