Створення вагонів нового покоління. Візок для високошвидкісного руху
Створення вагонів нового покоління. Візок для високошвидкісного руху
ВСТУП
Таблиця 1.1 – Технічна характеристика візка
Найменування показника
Значення показника
Вага візка, кг
4570
База візка, м
1850
Конструкційна швидкість, км/год
140
Габарит за ГОСТ 9238
02-ВМ (креслення 15д)
Відстань між осями ресорних комплектів, мм
2036
Статичний прогин центральної ступені підвішування, мм:
17
Статичний прогин пружного зв’язку колісних пар і бокових рам, мм:
3
Коефіцієнт конструктивного запасу прогину, не менше
1,75
Відстань від рівня головок рейок до опорної поверхні підп’ятника під тарою (6 тс на п`ятник), мм
800
Діаметр коліс по кругу кочення, мм
957
Мінімальний радіус кругової кривої при проході одиночним вагоном на візках, мм
60
Тип рами
лита
Тип надресорної балки
штампозварна
Тип буксового вузла
касетні буксові підшипники, адаптер і гумометалеві елементи
Тип гасників коливання
клинові фрикційні просторової дії
Тип гальм
колодочні з одностороннім натисненням
Рисунок 2.2 – Розрахункова схема осі
Таблиця 2.1– Геометричні параметри осі
Параметр
Позначення
Значення
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу I-I, м
0,072
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу II-II, м
0,090
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу III-III, м
0,228
Відстань від лінії прикладення інерційної сили до середньої частини осі до перерізу IV-IV, м
0,310
Відстань від лінії прикладення вертикальної інерційної сили до середини шийки осі для лівої сторони. м
0,030
Відстань від лінії прикладення вертикальної інерційної сили до середини шийки осі для правої сторони, м
0,028
Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу V-V, м
0,535
Діаметр колеса, м
0,950
Діаметр шейки осі, м
0,130
Діаметр підматочинної частини осі, м
0,194
Діаметр середньої частини осі, м
0,172
Відстань між кругами катання коліс, м
1,580
Відстань між лініями прикладення вертикальної сили до шийок осі, м
2,036
Параметр
Позначення
Значення
Вага половини бокової рами візка, кг
190
Вага адаптера, кг
50
Вага колісної пари без букс, кг
1178
Вага букси і жорстко зв’язаних з нею необресорених деталей, кг
23
Вага колеса, кг
388
Вага консольної частини осі до круга катання колеса, кг
48,5
Вага середньої частини осі поміж кругами катання коліс, кг
305
Вага необресорених частин, що опираються на шийку осі, з урахуванням її власної ваги, кг
311,5
Вага необресорених частин від колеса на рейс, кг
852
Статичний прогин ресорного підвішування, м
0,50
Розрахункова швидкість вагона, м/с
38,9
Допустиме непогашене відцентрове прискорення вагона в кривій, м/с2
0,7×g
Коефіцієнт передачі інерційних навантажень на внутрішній переріз осі
0,7
Розрахунковий коефіцієнт тертя колеса по рейсу
0,25
Коефіцієнт використання вантажопід’ємності вагона
0,9
Висота центра ваги повністю завантаженого вагона без врахування ваги колісних пар від рівня осей колісних пар, м
1,85
Тоді маємо
Розрахункова величина
Переріз
I-I
II-II
III-III
IV-IV
V-V
М, кН×м
13,51
24,4
68,61
38,15
52,8
М0
10,76
13,45
34,075
34,075
34,075
d, м
0,13
0,13
0,194
0,172
0,172
W. м3
2,16×10-4
2,16×10-4
7,16×10-4
4,99×10-4
4,99×10-4
sр
62,55
113
95,8
76,5
102,8
s0
49,8
62,3
47,6
68,3
68,3
150
150
135
180
180
0,55×
82,5
82,5
74,25
99
99
sр
задов.
незадов.
незадов.
задов.
незадов.
amax
-
1,81
2,01
-
1,5
amin
-
1,51
1,42
-
1,32
s
-
0,15
0,18
-
0,1
tmax
-
1,33
0,73
-
2,3
tmin
-
0,12
-1,2
-
1,026
Ф(tmax)
-
0,9591
0,7642
-
0,9712
Ф(tmin)
-
0,9032
0,9502
-
0,6517
n
2,5
3,082
3,093
2,5
2,753
[n], [2. с. 204]
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
3.1 Технологічний процес запресування коліс на вісь
Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми
Причина виникнення
Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
1. Різкі коливання тиску в будь-якій частині діаграми (рисунок 3.3).
Наявність на посадочній поверхні отвору маточини або підматочинної частини осі чітко виражених нерівностей.
Підлягає бракуванню, пере-пресування не допускається.
2. Плавні коливання тиску на довжині лінії спряження (рисунок 3.4, 3.5).
Наявність на посадочній поверхні отвору маточини або підматочинної частини осі більш довгих нерівностей, ніж у попередньому пункті.
Можливі варіанти:
Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми
Причина виникнення
Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
Допускається при масштабі запису 1:2 мати на діаграмі одну горизонтальну пряму довжиною не більш 5 мм або декілька прямих загальною довжиною не більш 5 мм, для пристрою класу точності 1,5 горизонтальні прямі з загальною довжиною до 10 мм. При іншому масштабі запису виконується перерахунок допустимої довжини горизонтальної прямої.
3. Стрибок тиску в кінці лінії запресування на діаграмі (рисунок 3.6).
Уповільнене припинення надходження оливи до циліндра преса при закінченні процесу запресування.
З’єднання бракуванню не підлягає; величина конечного зусилля визначається рівнем точки кривої, розташованої перед стрибком.
Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми
Причина виникнення
Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
4. Різкий стрибок тиску на початку лінії запресування на діаграмі (рисунок 3.7).
Невірне виконання запресу-вального конуса на підмато-чинній частині осі або окру-глення радіусом 5 мм кромки отвору з боку внутрішнього торця маточини колеса.
Пресове з’єднання підлягає бракуванню, якщо напрямок лінії початку запресування відхиляється від напрямку лінії кінця запресування менш ніж 50
5. Увігнутість кривої лінії запресування (рисунок 3.8).
Наявність попутних нерів-ностей на посадочних поверх-нях осі і колеса.
З’єднання не підлягає браку-ванню, якщо вся крива розташована вище прямої, що сполучає початкову точку діаграми з точкою, розташо-ваною на відстані, що дорівнює довжині спряження (рисунок 3.8,а) і вказує на даній діаграмі мінімально допустимий запресу-вальний тиск РЗК min
Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми
Причина виникнення
Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
6. Циклічні коливання тиску, або так званий “стук” (рисунок 3.9).
Розрідження оливи, що застосовується для змащування посадочних поверхонь.
З’єднання підлягає бракуванню.
7. Місцева вгнутість лінії тиску в першій половині діаграмі (рисунок 3.10).
Перекіс маточини колеса відносно підматочинної частини осі при запресуванні.
Можливі варіанти:
Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми
Причина виникнення
Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
8. Горизонтальна (рисунок 3.12 ,а) або по-хила лінія (рисунок 3.12 ,б) в кінці діаграми.
Наявність западини на посадочних поверхнях зі зовнішнього боку маточини колеса або внутрішньої сторони підматочинної частини осі.
З’єднання підлягає бракуванню, якщо довжина спряження на діаграмі менш установленої.
Параметр
Позначення
Значення
Осьове навантаження, кН(т)
196,2 (20)
Сила ваги візка, кН(т)
44,832 (4,570)
Сила ваги надресорної балки, кН(т)
5,023 (0,512)
Сила ваги кузова, кН(т)
695,137 (70,86)
Сила ваги вагона брутто, кН(т)
784,8 (80)
База умовного вагона, м
7,8
Довжина по осям зчеплення автозчепів, м
12,02
Відстань між упорними плитами автозчепів, м
10,05
Розрахункова довжина корпуса автозчепу, м
1,0
Число осей у візку
2
Матеріал надресорної балки
-
09Г2С по ГОСТ 19281-89
Сила ваги кузова:
кН.
Вертикальне динамічне навантаження:
(5.7)
Для шворневих вузлів вагона (надресорної балки) коефіцієнт вертикальної динаміки визначається з врахуванням впливу перевалювання кузова за формулою:
, (5.8)
де
– коефіцієнт, приймаємо згідно „Норм...”
.
Коефіцієнт вертикальної динаміки для обресорених частин візка визначається за формулою (4.4):
кН
Відцентрова сила, що виникає при русі вагона в кривій, для вантажних вагонів приймається згідно „ Норм...” рівною 7.5% від ваги кузова з вантажем, тобто дорівнює:
(5.9)
кН.
Вертикальна добавка від відцентрової сили визначається за формулою:
, (5.10)
де
– відстань від центру ваги кузова до плоскої опорної поверхні,
м;
де
– відстань від центра підп’ятника до центра ковзуна,
м
кН.
Силу інерції візка визначаємо за формулою (5,2 ) при
МН
кН.
Допустимі напруження при третьому режимі навантажень приймаються рівними:
МПа,
Схема прикладення навантажень при третьому режимі навантажень приведена на рисунку 5.7.
Рисунок 5.7 – Розрахункова схема за III розрахунковим режимом
5.2 Результати розрахунків над ресорної балки
У результаті розрахунку отримано картини напружено-деформованого стану надресорної балки візка при першому і третьому розрахунковому режимах.
Для визначення напружень, що виникають в надресорній балці, були прийняті оціночні зони, які зображені на рисунку
Картина напружено-деформованого стану надресорної балки візка при першому режимі завантаження наведена на рисунках для першого 5.4, другого і третього 5.5, 5.6 поєднання навантажень; для третього розрахункового режиму – на рисунку 5.7.
6. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РЕСОРНОГО ПІДВІШУВАННЯ
6.1 Розрахунок параметрів підвішування
Даний розрахунок виконано для визначення гнучкості, жорсткості, прогину ресорного комплекту візка.
Ресорне підвішування візка складається з двох комплектів, кожен з яких має по 7 подвійних пружин та по два клинових гасника коливань.