Расчёт на прочность и выносливость рамы двухосной тележки электровоза, страница 2

, где вес неподрессоренных частей, отнесённый к одной оси, кН.

38+47/2=61,5 , кН

         Нагрузка от веса кузова Р_К определяется как разность веса электровоза, приходящегося на одну тележку, и веса тележки. Эта нагрузка передаётся через четыре маятниковые подвески.

         Вес тележки определяется как сумма весов боковин и шкворневой балки по интенсивности равномерно распределённой нагрузки q, веса концевых балок по интенсивности – 0,2q, веса ТЭД и неподрессоренных частей.

2,2+0,012∙193,2=4,52 кН/м

Вес тележки определяется по формуле:

2∙4,52∙(315+1,64)+ 4,52∙1,9+2∙0,2∙4,52∙1,9+47+61,5=284,9 ,кН

Нагрузка от веса кузова на тележку:

2∙235 – 284,9 = 185,1 ,кН.

4. Напряжения в опасном сечении рамы.

         Полная симметрия рамы и её нагрузки относительно продольной и поперечной осей позволяет рассчитывать ¼ части рамы. При этом расчётная схема приводится к плоскому изгибу консольной балки, жестко заделанной одним концом.

M_y= R(z-0,12)-q∙z²/2-0.2∙q∙b∙z

М_y=43,38(0,12-0,12)- 4,52∙0,12²/2-0,2∙4,52∙1,1∙0,12=-0,15 кН/м

М_y=43,38(1,52-0,12)- 4,52∙1,52²/2-0,2∙4,52∙1,1∙1,52=53,99 кН/м

-0,15кН/м,  53,99 кН/м

Ø  Рассмотрим третий участок: 1,52< z <1,805 м.

M_y-R(z-1,52)-R(z-0,12)+q∙z²/2+0.2∙q∙b∙z=0

М_y=43,38∙(1,52-1,52)+43,38(1,52-0,12)- 4,52∙1,52²/2-0,2∙4,52∙1,1∙1,52=53,99 кН/м

М_y=43,38∙(1,805-1,52)+43,38(1,805-0,12)- 4,52∙1,805²/2-0,2∙4,52∙1,1∙1,805=76,29 кН/м

Ошибка! Ошибка связи. кН/м,   76,29 кН/м.

Ø  Рассмотрим четвёртый участок: 1,805< z <2,395м.

M_y-0.25∙P_k(z-(l-x_k))-R(z-1,52)-R(z-0,12)+q∙z²/2+0.2∙q∙b∙z=0

M_y =0.25∙P_k(z-1,805)+R(z-1,52)+R(z-0,12)-q∙z²/2-0.2∙q∙b∙z

М_y=0.25∙185,1∙(1,805-1,805)+43,38∙(1,805-1,52)+43,38(1,805-0,12)- 4,52∙1,805²/2-0,2∙4,52∙1,1∙1,805=76,29 кН/м

М_y=0.25∙185,1∙(2,395-1,805)+43,38∙(2,395-1,52)+43,38(2,395-0,12)- 4,52∙2,395²/2-0,2∙4,52∙1,1∙2,395=93,98 кН/м

76,29 кН/м,  93,98 кН/м.

         Величина напряжения в балке:

 93,98 / 1910 = 49,21 МПа.

5. Максимальная скорость движения электровоза в кривой.

         Величина скорости движения в кривой ограничивается из-за возрастающих боковых давлений от колёс на рельсы при действии поперечных сил.

         Чрезмерное увеличение боковых давлений может иметь своим следствием недопустимое отжатие рельса или вползание гребня колеса на рельс. Очевидно, что наибольшее боковое давление будет от наружного рельса на первое по ходу колесо (направляющее усилие).

         Безопасность движения и устойчивость рельсошпальной решетки пути обеспечиваются, если направляющие усилие не превышает 90 кН. Для определения допустимой скорости движения в кривой необходимо решить систему уравнений равновесия сил, действующих на тележку (см. рис. 4), при условии кН.

         Ориентировочно величина допустимой скорости движении

кривой без возвышения V_Д, км/ч, может быть рассчитана по эмпирическому выражению:

(300∙√225)/(235-140)-17.5=37,8 км/ч

– направляющее усилие первой по ходу колесной пары, кН;

 – то же, задней по ходу колесной пары,

с – значение центробежной силы для массы электровоза, приходящейся на тележку, кН;

f=0,25 – коэффициент трения между колесом и рельсом;

 – проекция силы трения на ось у;

х₁ и х₂ – расстояние от Полюса Поворота до осей колесных пар, м;

         Для начала расчёта можно задаться диапазоном возможных значений х_с от  до .

,где

20∙225∙10³/3,15 = 1,4 м

,где

       суммарный зазор для колёсной пары в кривой данного радиуса.

(1,4+1)/2=1,2 м

1,2 + 1,575 = 2,8 м

1,2 – 1,575 = -0,4 м

√(2,8² + 0,8²)= 2,9 м

2,8 / 2,9 = 0,96

√(-0,4²+0,8²)=0,9 м

-0,4 / 0,9 =-0,4

(2,9+0,9-1,2∙(1,0+-0,4)∙235∙0,3/1,575=116,1 кН

116,1-0,25∙235∙(-0,4+0,96)=83,7 кН

225∙83,7/235=80,2 м

225(83,7/235 + 0,15/0,8)=71,2 м

Ø  Скорость движения без возвышения наружного рельса:

7,95∙√80,2 =71,2 км/ч

Ø  Скорость движения с возвышением наружного рельса:

7,95∙√71,2=87,9 км/ч

6. Силы, действующие на раму тележки при движении в кривой.

         Полную систему сил, действующих на раму тележки при движении в кривой, можно рассматривать как состоящую из двух независимых подсистем, одна из которых возникает под действием центробежной силы, а другая — под действием сил трения при проскальзывании бандажей относительно рельсов.

Рис. №5.

z

х

0,25РК

0,25РК

0,25РК

0,25РК

Ø  Нагрузки, возникающие под действием центробежной силы.

         Центробежные силы распределены по всей массе движущегося экипажа. Для расчета распределенные центробежные силы приводятся к их равнодействующей, приложенной в центре масс движущегося тела. Так как центр масс расположен выше уровня осей колесных пар, то образуется момент, который перераспределяет вертикальные реакции рессорных подвесок. В результате боковина, расположенная со стороны наружного рельса кривой, оказывается перегруженной на величину , а боковина, обращенная внутрь кривой, будет разгруженной на ту же величину.

         Величина центробежной силы подрессоренных масс , отнесённой к раме одной тележки, определяется для допустимой скорости движения в кривой без возвышения по формуле:

(4∙235-2∙61,5)∙71,2²/(9,81∙3,6²∙225)=61,5 кН