Расчёт на прочность и выносливость рамы двухосной тележки электровоза, страница 4

Скорость, км/ч.	Силы.
	FД	РДТ	RT
V=0	80	42	2,48
V=VД=71,2	57	30	1,77
V=VДВ=87,9	55	28	1,69
V=VK=100	53	27	1,64

9. Напряжения в опасном сечении рамы от системы сил, действующих в тяговом режиме.

         Рассмотренная выше система сил изгибает боковины рамы в вертикальной плоскости. Для определения напряжений необходимо составить выражение для изгибающего момента в заделки для левой передней четверти рамы, т.е. части боковины над набегающим колесом.

         По значению момента вычисляются напряжения в крайних точках расчётного сечения.

Расчёты представлены в виде таблицы.

Таблица №6.

Скорость, км/ч.	Момент, Мизг  , кН/м	Напряжения, sТ, МПа
V=0	24,2	12,7
V=VД=71	17,3	9,1
V=VДВ=88	16,5	8,7
V=VK=100	16,0	8,4

10. Кососимметричная нагрузка рамы тележки.

         Кососимметричная нагрузка возникает, если одно колесо тележки окажется выше или ниже остальных. В результате происходит перераспределение реакций рессор.

         Если проанализировать распределение отдельных реакций, то окажется, что на раму действует система вертикальных сил, попарно симметричных относительно диагоналей рис № 9.

         Расчёт кососимметричной нагрузки производится по формуле:

20*2308*10^-3/16=2,885 кН

, где расчётная высота подъёма набегающего колеса при входе в кривую.

         жесткость рессорного подвешивания тележки, отнесённая к одной колёсной пары, кН/м.

;

4*2500*1500/(2*2500+1500)=2308 кН/м

         Величина изгибающего момента в заделке:

2,885*0,9+2,885*2,3=9,087 кН/м

         Напряжения, вызванные изгибающим моментом:

9,087/1910=4,758 МПа

11. Напряжения в опасном сечении рамы тележки от вертикальной динамической нагрузки.

         Для ориентировочного расчёта на прочность влияние вертикальных колебаний при движении электровоза учитывается суммированием с напряжениями от статических нагрузок максимального напряжения от динамической нагрузки. Амплитудное значение переменного напряжения получается путём умножения напряжений от статических нагрузок на коэффициент вертикальной динамики К_Д.

         Коэффициенты вертикальной динамики можно определить по эмпирической формуле:

,где f_СТ – статический прогиб рессорного подвешивания, мм.

(235-61,5)/2308=75,18 мм

         Напряжения от динамической вертикальной нагрузки, МПа

Результаты расчётов представлены в виде таблицы №6.

Таблица №7.

Скорость движения, км/ч.	10	61	V=Vд= =71	V=Vдв= =88	98	90	V=Vк= =100
КД	0,11	0,133	0,155	0,168	0,176	0,197	0,208
sа	5,58	8,93	9,58	10,68	11,33	10,81	11,47

12. Запас прочности в опасном сечении при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок.

         Для определения прочности рамы необходимо рассмотреть одновременное действие различных нагрузок в их возможном сочетании и произвести и произвести алгебраическое суммирование напряжений для 6-й точки опасного сечения.

         По величине максимального результирующего напряжения определяется запас прочности и делается заключение о пригодности рамы для эксплуатации.

         Допускаемый коэффициент запаса прочности при ориентировочном расчёте:

, где s_Т=240МПа – предел текучести стали.

         абсолютное значение максимального расчётного напряжения, МПа.

Результаты расчётов представлены в виде таблицы №7.

Таблица №8.

240/163,8=1,5

         На основе полученного результата можно сделать вывод о непригодности рамы для эксплуатации.

13. Напряжения от условной статической нагрузки.

         На экипаж при его движении действуют переменные силы, зависящие от типа верхнего строения пути, конструкции экипажа и скорости движения. Они вызывают в элементах конструкции переменные напряжения, которые в последствии приводят к усталостным разрушениям.

         В ориентировочном расчёте принимается среднее значение напряжения от статических нагрузок в любой точке сечения за время работы локомотива s_m:

172,6+0,2*8,7+0,75*49,2=90,2 МПа

,где коэффициенты, зависящие от профиля и плана пути.

        s_СТ – берется из расчёта движения с скоростью 87,9 км/ч.

14. Приведённое амплитудное напряжение расчётного цикла.

         Для асимметричного цикла, соответствующего нагрузке элементов рамы, предельно допустимые напряжения s_r, существенно зависят от среднего напряжения. Напряжённое состояние рамы отличается не только асимметрией цикла, но и переменностью, как среднего, так и амплитудного значения напряжений.

         Приведённое амплитудное напряжение рассчитывается по формуле:

Результаты расчетов, проведённые по данной формуле, в зависимости от средне интервальной скорости представлены в виде таблицы №8.

Таблица №9.

*⁶√(1503+5326+151347+147318+319560)=20,1 МПа

15. Оценка усталостной прочности рамы.

         При проверки усталостной прочности рамы нужно учитывать, что элементы рамы, подвергающиеся асимметричному переменному напряжению, должны иметь дополнительный запас прочности из-за наличия концентраторов напряжения и ряда других причин.

         При этом предел выносливости снижается за счёт уменьшения в  раз переменной составляющей предельно допустимого напряжения.

коэффициент снижения усталостной прочности детали по сравнению с образцом.

         Зависимость предельно допустимых напряжений от среднего напряжения с учётом снижения усталостной прочности показана на рис.№9.

Ø  Определение коэффициента чувствительности металла к асимметрии цикла:

,где

Ø  Предел выносливости:

90,2=151,0 МПа

Ø  Запас усталостной прочности с учётом максимального напряжения:

151,0/(20,1+90,2)=1,37

         Усталостная прочность недостаточная т.к. не превышает минимальное значение 1,4.

На рисунке 10 изображены результаты расчётов.

Список литературы:

Ø  Медель В.Д. Подвижной состав электрических ж.д. М.: Транспорт, 1974.

Ø  Методическое указание по выполнению курсового проекта.