Регламент технологических работ по капитальному ремонту тележек тепловоза 2ТЭ10 в системе ремонта ТПС в локомотивном депо, страница 7

Момент сил трения на опорном торце винта

T_f = fF_aR_пр,                                                  (1.5)

где f – коэффициент трения скольжения стали по стали всухую, f = 0,11 [1];

R_пр – приведенный радиус трения, м

R_пр = d₁ / 3,                                                  (1.6)

R_пр = 42 / 3 = 14 мм,

T_f = 0,11 ∙ 47,2 ∙ 10³ ∙ 14 ∙ 10^-3 = Нм.

Для определения момента в резьбе находим угол подъема резьбы

ψ = arctg ,                                              (1.7)

где n – число заходов резьбы, принимаем n = 1 [1]

ψ = arctg  = 3^о52’.

Принимаем коэффициент трения стали по антифрикционному чугуну со смазкой резьбы f ’ = 0,04.

ρ’ = arctg ,                                             (1.8)

ρ’ = arctg  = 2^о61’.

Момент в резьбе

T_р = F_a (0,5 d₂) tg (ψ + ρ’),                                (1.9)

T_р = 47,2 ∙ 10³ (0,5 ∙ 46 ∙ 10^-3) tg (3^о52’ + 2^о61’) = 104,8 Нм.

Опасным сечением винта является сечение между гайкой и рукояткой: N_z = F_a = 47,2 кН, Т = Т_р = 104,8 Нм.

Вычислим эквивалентное напряжение

σ_экв = ,                                           (1.10)

где σ – наибольшее напряжение сжатия винта, МПа;

τ – наибольшее напряжение кручения, МПа

σ = ,                                                  (1.11)

τ = ,                                                  (1.12)

σ =  = 34,1 ∙ 10⁶ Па = 34,1 МПа,

τ =  = 7,2 МПа,

σ_экв =  = 36,3 МПа.

Для Стали 45 закаленной σ_т = 600 МПа [2].

Коэффициент запаса прочности

n = ,                                                   (1.13)

n =  = 16,5.

Коэффициент запаса прочности значительно больше требуемого [n] = 4 [1] в 4 раза. Условие прочности соблюдается.

Определим гибкость винта и проверим его на устойчивость.

Винт рассматриваем как балку с одним концом жестко закрепленным, а другим свободным, т.е. коэффициент приведения длины μ = 2 [1].

Момент инерции поперечного сечения винта по расчетному диаметру резьбы

J_min = ,                                                   (1.14)

J_min =  = 15,2 ∙ 10^-8 м⁴.

Радиус инерции поперечного сечения винта

i_min = ,                                            (1.15)

i_min =  = 10,5 ∙ 10^{-3 м.}

Гибкость винта

λ = ,                                                     (1.16)

где μ – коэффициент приведения длины, μ = 2 [1];

l – рабочая длина винта, м, l = 0,5 м

λ =  = 95,2.

Значение λ = 95,2 больше λ_пред = 85 (для Стали 45), следовательно, критическую силу следует определять по формуле Эйлера при Е = 2,1 ∙ 10¹¹ Па [1]

F_кр = .                                                (1.17)

Определение коэффициента запаса устойчивости винта

n_у = ,                                                    (1.18)

F_кр =  = 313 ∙ 10³ Н,

n_у =  = 6,63.

Условие устойчивости соблюдается при n_у ≥ [n_у] = 2,5 – 4 [2].

Так как n_у = 6,63 > [n_у] = 4, то условие устойчивости соблюдается.

По рассчитанным значениям моментов и продольных сил строим эпюры (рисунок    № ).

Определим длину рукоятки винта из условия, что момент, приложенный к рукоятке, равен сумме моментов в резьбе и на опорной поверхности винта

Т_рук = Т_р + Т_f,                                                   (1.19)

Т_рук = 104,8 + 72 = 176,8 Н∙м.

Момент Т_рук  создается силой F_р рабочего, приложенной к концу рукоятки

Т_рук = F_р l_рук,                                                  (1.20)

где F_р – сила рабочего, Н, согласно требованиям охраны труда F_р ≤ 350 Н [1];

l_рук – длина рукоятки винта, м

l_рук = ,                                                      (1.21)

l_рук =  = 0,5 м.

Рукоятка изготавливается из стали – Сталь 40, допускаемое напряжение изгиба [σ_и] = 150 МПа.

Диаметр рукоятки d_р, м

d_р = ,                                               (1.22)

d_р =  = 0,029 мм.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕМОНТНОГО

           ПРОИЗВОДСТВА  УЧАСТКА

2.1  Организация ремонта и проектирование участка

2.1.1  Назначение участка