Проверка на прочность и выносливость двухосной тележки электровоза

Кафедра: «Электрическая тяга»

Курсовой проект по предмету:

«Механическая часть электрического подвижного состава»

на тему:

 «Проверка на прочность и выносливость двухосной тележки электровоза»

                     Выполнил: студент

группы ЭТ-502

Рабинюк А.А

Проверил: доц. Осипов С.А

Санкт -Петербург

2008

Содержание.

Содержание._________________________________________________ 2

Введение_____________________________________________________ 3

Исходные данные_____________________________________________ 4

1. Расчётная схема рамы тележки_____________________________ 5

2. Характеристики опасного сечения____________________________ 7

3. Статическая нагрузка рамы.________________________________ 10

4. Напряжение в опасном сечении рамы тележки от весовой нагрузки.____________________________________________________ 11

5. Допустимая скорость движения электровоза в кривой.________ 12

6. Силы, действующие на раму тележки при движении в кривой__ 15

7. Напряжения в опасном сечении рамы тележки при движении в кривой._____________________________________________________ 18

8. Силы, действующие на раму тележки при работе двигателей в тяговом режиме.____________________________________________ 20

9. Напряжение в опасном сечении рамы от системы сил, действующих в тяговом режиме.______________________________ 22

10. Кососиметричная нагрузка рамы тележки__________________ 23

11. Напряжение в опасном сечении рамы тележки от вертикальной динамической нагрузки._______________________________________ 25

12. Запас прочности в опасном сечении при наиболее неблагоприятных сочетаниях нагрузок.________________________ 26

13. Напряжение от условий статической нагрузки.______________ 27

14. Приведённое амплитудное напряжение расчётного цикла.____ 28

15. Оценка усталостной прочности рамы.______________________ 30

Заключение_________________________________________________ 32

Список использований литературы____________________________ 33

Введение

В процессе управления электропоездом машинист часто изменяет режим работы локомотива (разгон, движение при действии силы тяги с низкими или высокими скоростями, выбег, торможение). Движение происходит в различных условиях в зависимости от состояния пути, времени года, профиля пути, наличия кривых разного радиуса и т.д.

В зависимости от режима и условий движения меняются по величине, направлению и характеру силы, приложенные к раме тележки. Учет всего многообразия силовых факторов и некоторых конструктивных особенностей рамы тележки невозможен в рамках курсового проекта, поэтому расчетные схемы составляются с рядом значительных упрощений.

Статическая прочность определяется максимальным напряжением при наиболее неблагоприятном сочетании всех силовых факторов.

Усталостная прочность зависит от постоянной и переменной составляющих циклической нагрузки. По своему влиянию на долговечность силовые факторы можно разделить на две группы. В первую группу входят нагрузки весовые и медленно изменяющиеся во времени, а именно: усилия, действующие при движении в кривой, и усилия, возникающие при работе тяговых двигателей и торможении. Во вторую группу входят переменные силы, сопровождающие колебания надрессорного строения. Эти силы носят случайный характер, как по частоте, так и по амплитуде. Оценка усталостного воздействия совокупности сил той и другой групп возможна путем приведения их к усредненным значениям, т.е. к эквивалентной по своему усталостному воздействию циклической нагрузке с неизменными средними и амплитудными значениями.

Исходные данные

Вариант№15

База тележки........................................................ 2а=2,95 м;

Нагрузка на ось.................................................... 2Пст=225 кН;

Тип и вес тягового двигателя............................. НБ-418К, Рд=43,5 кН;

Толщина листов боковины рамы:

стенки............................................................... b1=12 мм;

полки................................................................ b2=12 мм;

накладки........................................................... b3=20 мм;

Жесткость:

листовой рессоры............................................ Жр=1700 кН/м;

пружины........................................................... Жпр=2050 кН/м;

Радиус кривой...................................................... ρ=275 м;

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

Таблица 1.

Вероятности эксплуатации локомотивов с различными среднеинтервальными 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
Цифра 2-го разряда шифра	0,05	0,05	0,5	0,2	0,2

1. Расчётная схема рамы тележки

При расчете рама тележки рассматривается как пространственная стержневая система. За начало координат примем центр симметрии рамы. Стержни системы – это оси элементов рамы, проходящие через центры тяжести площадей поперечных сечений. Для упрощения схемы все горизонтальные элементы сведем в одну расчетную плоскость, оси элементов примем прямолинейными без учета изменения формы поперечных сечений на отдельных участках балок. Положение расчетной плоскости примем на высоте  мм над уровнем головок рельсов.

Рама тележки представляет собой пространственную статически неопределимую систему с двумя замкнутыми контурами, каждый из которых образован шкворневой балкой, половинами боковин и концевой балкой. Расчет статически неопределимой системы производится методом сил, который заключается в превращении системы в статически определимую посредством разрезания «лишних» стержней. При этом в местах разрезов должны быть преложены неизвестные усилия и моменты.

Расчетная схема рамы тележки изображена на рисунке 1.

Расчет координат производится следующим образом:

расстояние от оси шкворневой балки до оси поводка первой буксы:

расстояние от оси шкворневой балки до оси шарнира первой рессорной подвески:

расстояние от оси шкворневой балки до оси поводка второй буксы:

расстояние от оси шкворневой балки до оси шарнира второй рессорной подвески:

расстояние от оси шкворневой балки до оси подвески кузова:

, мм;

расстояние от оси шкворневой балки до оси подвески двигателя:

расстояние от расчетной плоскости рамы до осей шарниров поводков букс:

z_П2=450, мм;

z_П1=z_П2+200=450+200=650, мм;

расстояние от расчетной плоскости рамы до центра сферического шарнира шкворня:

z_Ш=550-(1160-1000)+44,4=434,4мм.

2. Характеристики опасного сечения

Расчет на прочность производим для четверти рамы, так как расчетная схема симметрична относительно осей X и Y. Отброшенную часть рамы заменяем заделкой. При такой расчетной схеме максимальный изгибающий момент будет действовать в заделке. Именно это сечение в средней части боковины по оси шкворневой балки является опасным, то есть подлежащим проверке на прочность. Упрощенный расчет прочности можно выполнять для сечения, состоящего только из основных элементов, а именно вертикальных и горизонтальных листов.

Опасное сечение рамы тележки приведено на рисунке 2.