Буксовые узлы. Буксовый узел грузового вагона. Расчет цилиндрического роликового подшипника на контактные напряжения

Подшипники закреплены с торца корончатой гайкой 11, болтами 12 и стопорной планкой 13. между корпусом и крепительной крышкой установлено уплотнительное кольцо 7.

Рисунок 1 – Буксовый узел грузового вагона.

Корпус предназначен для передачи нагрузки от массы вагона на шейку оси, ограничения перемещения колесной пары вдоль и поперек относительно рамы тележки и размещения подшипников. В корпус буксы закладывают смазку.

Расчет цилиндрического роликового

 подшипника на контактные напряжения.

Допускаемые контактные напряжения [σ]=3500МПа.

Расчетная схема подшипника приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Расчетная схема подшипника

2.1.1.Статическая нагрузка на один подшипник

где  n_n –  число подшипников в одной буксе, =2;

P_бр – вес брутто пассажирского вагона;

т_кп – масса колесной пары, т_кп=1254 кг;

т₀  – осность вагона;

g– ускорение свободного падения ; g=9,81м/с²

Вес брутто пассажирского вагона

где:Т– масса вагона с экипажем; Т=56,0 т

п_пас–расчетная максимальная населенность вагона; п_пас=60

т_пас–средняя масса пассажира с багажом; т_пас=

=

2.1.2. Наибольшая нагрузка на центральный ролика  подшипника

где z – число роликов подшипника, z = 14;

 Н

2.1.3. Контактные напряжения

σ

где  – фактическая длина ролика, =0,038м;

 – диаметр ролика, =0,032м;

 – радиус дорожки качения внутреннего или наружного кольца;

=0,08м;    =0,112м.

«+» – при определении напряжения на внутреннем кольце;

«–» – на наружном кольце.

Находим напряжения: во внутреннем кольце

σ_В МПа

– в наружном кольце

σ_Н МПа

Таким образом контактная прочность колец и ролика обеспечивается, так как полученные расчетные напряжения не превышают допускаемое напряжение равное 3500МПа.

Вопрос 2 – Рессорное подвешивание

Рессорное подвешивание вагонов снижает динамические воздействия пути на вагон и вагона на путь. Оно состоит из упругих элементов, возвращающих устройств и гасителей колебаний. Упругие элементы смягчают толчки и удары от пути движущемуся вагону в вертикальной плоскости, а совместно с возвращающим устройством – в горизонтальной плоскости. Гасители колебаний служат для гашения колебаний обрессоренных масс вагона с тем, чтобы уменьшить амплитуду колебаний.

В рессорном подвешивании вагонов большое распространение получили витые цилиндрические пружины. В сравнении с листовыми рессорами они позволяют получать необходимые упругие характеристики при меньших массах и габаритных размерах, а в сочетании с гасителями колебаний они обеспечивают более спокойный ход вагона. Пружины изготавливают в соответствии с ГОСТ 14959-79. для изготовления вагонных пружин применяются стали 55С2, 55С2А, 60С2, 60С2А (ГОСТ 14959-79).

Для смягчения боковых толчков вагона, возникающих при извилистом движении колесной пары и набегании гребня на рельс, а также при входе тележки в кривую и прохождении стрелочных переводов, в рессорном подвешивании вагонов устанавливаются возвращающие устройства, которые упруго препятствуют отклонению кузова от среднего положения. Функции возвращающего устройства в тележках грузовых вагонов выполняют пружины, у которых возвращающая сила пропорциональна их горизонтальной деформации. Гасители колебаний вводятся в рессорное подвешивание для создания сил сопротивления колебательному процессу обрессоренных масс вагона и уменьшения амплитуд при резонансах. В тележках грузовых вагонов применяются фрикционные гасители колебаний, так как они просты по конструкции и надежны в работе, хотя обладают недостаточной стабильностью.

Рисунок 2 – Гидравлические гасители колебаний

Гидравлический гаситель колебания устанавливается в тележках пассажирских вагонов . В этих гасителях сила сопротивления создается за счет протекания жидкости через узкие ( дроссельные ) отверстия из-под поршневой полости рабочего цилиндра на поршневую и резервуар и из надпоршневой полости рабочего цилиндра и резервуара в подпоршневую . При этом силы сопротивления  с течением времени мало изменяются , так как  они зависят в основном от вязкости жидкости и износа посадочных поверхностей клапанов и  дроссельных отверстий , которые в эксплуатации мало изменяются

Ходовые качества вагона зависят от параметров рессорного подвешивания: жесткости или гибкости упругих элементов, приведенной длины возвращающего устройства и коэффициента относительного трения фрикционных гасителей колебаний или коэффициента сопротивления гидравлического гасителя колебаний.

Упругие свойства элементов рессорного подвешивания определяются по силовым характеристикам. Жесткость упругого элемента численно равна силе, вызывающей прогиб упругого элемента:

где Р – внешняя сила, Н;

f – прогиб упругого элемента, м.

Гибкость упругого элемента – величина, обратная жесткости, численно равная прогибу от сил:

Силовая характеристика цилиндрической пружины линейна, не зависит от прогиба и постоянна при нагружении и разгрузке.

Величина трения в рессоре оценивается коэффициентом относительного трения , равным относительно силе трения  силе Р, создающей упругую деформацию рессоры f , то есть

.

Сила трения F связана с прогибом f и жесткостью с зависимостью:

Жесткость резинового упругого элемента при сдвиге:

,где  F-площадь поперечного сечения резинного элемента;

 -модуль упругости резины при сдвиге МПа;

h-высота резинового элемента, м;

а при сжатии:

,где Е – модуль упругости рессорного элемента при сжатии.

Жесткость резинового элемента при совместном сдвиге и сжатии:

,где -угол наклона резиновых пакетов в вертикальной плоскости.

Резиновая рессора при малых деформациях имеет линейную силовую характеристику (рисунок 3 (в)), которая при больших прогибах становится линейной (зона 1)

Жесткость пневматической рессоры определяется по формуле: