Механическая часть электроподвижного состава

Исходные данные

База тележки……………………………………………………………2а=3,15 м.

Нагрузка на ось…………………………………………………………2Пст=250 кН

Тип тягового электродвигателя………………………………………..НБ4418К

Вес тягового двигателя………………………………………………….Р=43,5кН.

Толщина листов боковины рамы:

Стенки…………………………………………………………b1=12 мм.

Полки…………………………………………………………..b2=10 мм.

Накладки………………………………………………………b3=18 мм .

Жесткость:

Листовой рессоры………………………………………Жр=1200 кН/м. 

Пружины………………………………………………...Жпр=2200 кН/м    

Радиус кривой………………………………………………………р=300 м.

Возвышение наружного рельса в кривой…………………………h=100 мм.

Таблица 1 – Вероятность эксплуатации локомотива р_i, с различными средне интервальными скоростями

i – номер интервала	1	2	3	4	5
Интервал, км/ч	0..20	20...40	40..60	60...80	80..100
Средняя скорость, км/ч	10	30	50	70	90
pi	0,05	0,2	0,6	0,1	0,05

1. Расчетная схема рамы тележки

Рамы тележек представляем как пространственную систему, состоящую из стержней, оси которых проходят через центры тяжести площадей.

Рисунок 1 - Расчетная схема двухосной рамы тележки

Определяем длину стержней:

Ширина рамы тележки:

X_k=1.18/2=0.59м

Расстояние от оси шкворневой балки рамы до оси подвески тягового двигателя находим как:

Расстояние до осей шарниров рессорных подвесок:

Расстояние до оси шарниров поводков буксы:

Расстояние от расчетной плоскости рамы до осей шарниров поводков буксы по оси  z:

Z_n1 = Z_n2+ 0,2=0,475 м;

Z_n2 =0,435 - 0,16=0,275  м.

Расстояние до центра сферического шарнира шкворня :

z_Ш =0,55 – 0,16 =0,39 м;

2. Расчет значения моментов сопротивления в опасном

сечении

Для упрощения расчетов предположим, что поперечное сечение в заделке продольной балки будет состоять из вертикальных и горизонтальных листов.

Рисунок 2 -  Опасное сечение боковины рамы тележки

Определим площади расчетных элементов по формуле:

Fi=а*b

Где  а- размер элемента по горизонтали, м;

b- размер элемента по вертикали, м.

F₁=0,38*0,012=0,00456 м² .

Аналогично найдем площади для других элементов.

Определим ординату z^’_I  центра тяжести плоского элемента  относительно вспомогательной оси  y^’_I ,м.

Определим статические моменты сопротивления плоских элементов z_i^’F_i относительно оси  y^’ , м³.

Определим ординату центра тяжести всего сечения:

Zc =  = 0,041м

Определим абсциссу и ординату центра тяжести плоского элемента относительно нейтральных осей всего сечения:

Z_i =z_i-z_c=0-0,041=-0,041 м.

Аналогично найдем абсциссу и ординату для других элементов.

Рассчитаем моменты инерции каждого элемента относительно собственных нейтральных осей по выражению

м⁴;

 м⁴, где a_i - размер i элемента по горизонтали в метрах;

c_i - размер i элемента по вертикали в метрах.

На основе полученных данных заполним таблицы 2 и 3.

Таблица 2.Расчет моментов инерции опасного сечения относительно оси у

№ п/п	Fi, м2	Z'i,м	Z'iFi,м3	Zi , м	Zi2 Fi, м4	J'yi, м4
1	0,00456	0	0	-0,041	7,66*10-5	5,48*10-5
2	0,00456	0	0	-0,041	7,66*10-5	5,48*10-5
3	0,0028	0,195	0,000546	0,154	6,64*10-5	0,0000182
4	0,0028	-0,195	-0,000546	-0,236	15,59*10-5	0,0000182
5	0,00414	0,190	0,0007866	0,149	9,19*10-5	1,825*10-5
∑	0,01886	-	0,0007866	-	0,0003295	0,0001642

Таблица 3.  Расчет моментов инерции опасного сечения относительнооси z

Момент инерции всего сечения определяем относительно осей у и zпо  выражению

Максимальные напряжения от вертикальных и горизонтальных изгибающих моментов будут в волокнах металла максимально удаленных от нейтральных осей сечения. Это точки 1 и 6 (рисунок 4). Моменты сопротивления изгибу вокруг горизонтальной оси у, для волокон проходящих через точки 1 и 6 определяем

где z₁ и у₁ - расстояния от рассматриваемых точек до центра тяжести

z₁=(0,38/2)+z_c+0,01=0,241 м.

y₁=0,28/2=0,14 м.

В остальных точках 2; 3; 4; 5 моменты сопротивления изгибу будут иметь большие значения, поэтому напряжения в них будут меньше.

3. Весовая нагрузка рамы тележки

Вертикальные силы веса, действующие на раму тележки, составляют

- собственный вес рамы;

- вес тормозного оборудования;

- вес подрессоренной части тягового двигателя;

- передачи и системы первичного подвешивания;

- части веса кузова, приходящиеся на тележку.

Величина реакций рессорных подвесок определяем в кН из условия где Р′_нп - вес неподрессоренных частей, отнесенных к одной