Расчетная схема рамы тележки

Введение

В процессе управления поездом 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.

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 долговечные 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 приведения их к усредненным значениям, т.е. к эквивалентному по своему усталостному воздействию циклической нагрузке с неизменным средним и амплитудным значениями.

Исходные данные

Исходные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Электровоз	ВЛ-82^м
Тип и вес тягового двигателя P_д, кН
Радиус кривой
Возвышение наружного рельса в кривой h, мм
Жесткость листовой рессоры ж_р, кН/м
Жесткость пружины ж_пр, кН/м
Толщина листов боковины рамы стенки b₁, мм
Толщина листов боковины рамы полки b₂, мм
Толщина листов боковины рамы накладки b₃, мм
Нагрузка на ось 2П_ст, кН
База тележки 2а, м	3, 25
Расстояние до подвески кузова х_к, мм
Ширина стержней 2b, мм

На рисунке 1 представлена тележка в сборе.

Рисунок 1 – Тележка в сборе

Расчетная схема рамы тележки

Длина стержней 2l рассчитывается по формуле:

Расстояние от оси шкворневой балки до оси подвески двигателя х_д определяется по формуле:

Расстояние до осей шарниров рессорных подвесок х_р1 и х_р2 определяется по формуле:

Расстояние до сей шарниров подводок буксы х_п1 и х_п2 рассчитывается по формуле:

Расчетная схема рамы тележки представлена на рисунке 2.

Весовая нагрузка рамы

Вес неподрессоренных частей определяется по формуле:

Величина реакции рессорных подвесок определяется по формуле:

Нагрузка от веса кузова рассчитывается по формуле:

Распределенная нагрузка высчитывается по формуле:

Напряжение в опасном сечении рамы тележки от весовой нагрузки

Распределительная нагрузка высчитывается по формуле:

Момент нагрузки вычисляется по формуле:

Напряжения от статической нагрузки рассчитываются по формуле (с учётом знака):

Эпюры распределительных нагрузок и моментов представлен на рисунке 4

Допустимая скорость электровоза в кривой

Ориентировочная величина допустимой скорости в кривой вычисляется по формуле:

Допустимая скорость движения электровоза в кривой вычисляется по формуле:

Конструктивная скорость определяется по формуле:

Ориентировочное фактическое значение центробежной силы вычисляется по формуле:

Допустимая центробежная сила вычисляется по формуле:

Центробежная сила при проходе в кривой высчитывается по формуле:

Силы, действующие на раму тележки при движении в кривой

Расчеты сил действующих на раму тележки представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Силы, действующие на раму тележки

Силы	V_до, км/ч	V_дв, км/ч	V_к, км/ч
	27, 21	37, 46	41, 85
	4, 87	6, 70	7, 44
	3, 40	4, 68	5, 19
	2, 51	2, 51	2, 51
	9, 91	9, 91	9, 91
	4, 20	4, 20	4, 20
	19, 36	26, 68	29, 62
	9, 13	12, 58	13, 97

Напряжениям в опасном сечении рамы от системы сил, действующих в тяговом режиме

Момент нагрузки при V_к вычисляется по формуле:

Напряжение от изгиба при V_к вычисляется по формуле:

В таблице 6 приведены расчеты режимов скоростей.

Таблица 6 – Расчеты режимов скоростей.

Режим
V=0 км/ч	15, 59	-7, 37
V=V_до км/ч	11, 37	-5, 37
V=V_дв км/ч	11, 01	-5, 21
V=V_к км/ч	10, 01	-4, 73