Машиностроение \ Технология производства и ремонта вагонов

Расчет жесткости полимерных элементов «Tecspak». Расчет и подбор оптимального количества элементов (Расчетная часть дипломного проекта "Ударно-тяговое (автосцепное) оборудование грузовых вагонов"), страница 2

Сила удара.

Сила удара аппарата определяется по следующей формуле:

,

где     N0 -  сила от предварительного сжатия пружин,

,

где     y - коэффициент передачи;

Ж – жесткость упругого комплекта;

Х0 – приведенная линейная затяжка аппарата.

Динамическая энергоемкость определяется по формуле:

;

Скорость соударения вагонов рассчитывается по формуле:

,

где     М – масса груженого вагона;

Коэффициент необратимого поглощения считается по следующей формуле:

где     yоб – коэффициент передачи аппарата при обратном ходе;

,

где     a,g - углы клина;

r0 – действительный угол трения на главной поверхности;

r2, r3 – действительные коэффициенты трения на главной поверхности;

Полученные результаты данного расчета сведены в таблицу №

2.4 Расчет рабочих характеристик аппарата c полимерными вставками.

Исходные данные:

Ход аппарата Х, мм

120

Масса вагона М, кг

100000

Жесткость комплекта Ж, кН/м

2237

Приведенная линейная затяжка комплекта Х0, мм

60

Углы наклона клина a,b,g, °

46°, 11°, 0,5°

Половина угла клина q, °

60°

Опытный параметр, характеризующий интенсивность изменения коэффициента трения b

0,1

Статическая энергия удара, воспринимая аппаратом при сжатии на величину Х, определяется по формуле:

,

где     y - коэффициент передачи, зависящий от геометрии клина и коэффициентов трения;

Ж – жесткость упругого комплекта;

Х –  величина сжатия аппарата;

Х0 – приведенная линейная затяжка аппарата;

Кд – коэффициент динамичности:

,

          где     Д, С – коэффициенты, зависящие от геометрии клина и коэффициентов трения;

V – скорость соударения;

          Значения Д и С определяются по формулам:

;

,

где     b – опытный параметр, характеризующий интенсивность изменения коэффициента трения;

a,g - углы клина;

m0 – коэффициент трения;

                     r2 – угол трения.

Основные рабочие характеристики аппарата с полимерными вставками.

                                                                                                                            Таблица №

Краткое наименование, обозначение и размерность показателей.

Величина коэффициента трения m1

0,34

0,37

0,40

0,42

0,44

0,45

0,46

0,47

Жесткость комплекта, Ж, кН/м

2237

Затяжка комплекта, Х0, м

0,06

Коэффициент трения, m0

0,3926

0,4272

0,4619

0,4850

0,5081

0,5196

0,5312

0,5427

Угол трения, r0

21,43

23,13

24,79

25,87

26,93

27,45

27,97

28,48

Коэффициент А

2.3225

2.3503

2.3781

2.3967

2.4152

2.4245

2.4338

2.4430

Коэффициент С

0.7424

0.6338

0.525

0.4529

0.3805

0.3443

0.3081

0.2719

Коэффициент Д

0.1601

0.1655

0.1710

0.1746

0.1782

0.1800

0.1818

0.1836

Коэффициент передачи, y

3.1283

3.7080

4.5273

5.2917

6.3469

7.0409

7.8978

8.9827

Коэффициент динамичности, Кд

1.1502

1.1915

1.2524

1.3112

1.3946

1.4505

1.5204

1.6078

Статическая энергоемкость, Эст, кДж

50.436

59.782

72.991

85.316

102.32

113.51

127.33

144.82

Динамическая энергоемкость, Эд, кДж

43.847

50.170

58.277

65.063

73.371

78.257

83.745

90.074

Сила удара при полном ходе, N, кН

1001

1171

1408

1626

1923

2116

2354

2643

Скорость соударения вагонов при реализации полного хода, V, км/ч

7.45

8.12

8.97

9.70

10.62

11.18

11.85

12.63

Коэффициент необратимого поглощения, h

0.74

0.79

0.83

0.85

0.88

0.89

0.9

0.91

Вывод: На основе предварительных расчетов можно сказать,что характеристики аппарата с полимерными вставками намного лучше характеристик аппарата Ш-6-ТО-4У: поднято усилие предварительной затяжки, что уменьшит случаи заклинивания, так же поднялась сила удара, за счет чего возросла скорость соударений вагонов массой 100 т. Несколько уменьшились масса и габариты вагона, что безусловно скажется на экономической эффективности от внедрения данного аппарата.

По всем рассчитанным параметрам аппарат отвечает требованиям МПС.

В данном расчете не учитывается влияние свойств полимеров на характеристики аппарата. Так как полимеры имеют свойство поглощать часть энергии, то можно сказать, что при уточненном расчете энергоемкость аппарата может оказаться несколько больше полученной за счет гистерезисных свойств полимерных материалов. Это дает право говорить о перспективности данного проекта.

Скачать файл