Материал: Конструкция и расчёт механического оборудования подвижного состава

Примем диаметр колеса 16’’ =0.4064м

где - радиус колеса.

Теперь, зная все необходимые значения параметров строим эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил (Рисунок 3.2).

Балка управляемого моста по конструктивному исполнению - двутаврового сечения, может быть выполнена из сталей марок 45, 30х, 40х.

Определяем предварительные размеры балки двутаврового сечения по следующей формуле:

где - вес подрессоренной части экипажа с пассажирами, который приходится на управляющий мост;

- расстояние от центральной оси колеса до средней плоскости рессоры.

Размеры двутаврового сечения определяем по рисунку 3.3.

Рисунок 3.2 - Эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил в режиме торможения

Рисунок3.3 - Двутавровое (а) и прямоугольное (б) сечение балки управляемого моста

Момент сопротивления сечения в вертикальной плоскости , а в горизонтальной плоскости . Следует отметить, что высота концевой части балки принимаем равной высоте поперечного сечения балки, а диаметр шкворня 0,35...0,45 высоты концевой части.

Теперь можно определить размеры двутавра для сечений «1-1» и «2-2»

Определяем размер «а» и размеры двутавра в сечении «2-2»

Соответственно:

высота:

ширина:

Определяем размеры в сечении «1-1» по рисунку3.3б, затем определяем момент сопротивления сечения «1-1»:

где .

Соответственно:

высота: ;

ширина:

Принимаем , следовательно

Теперь осуществляем проверку на прочность балки в принятых сечениях:

) Сечение «1-1»

Определяем изгибающие моменты

Определяем напряжение в данном сечении от изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях:

где

Определяем суммарное напряжение:

Определяем напряжение в продольной вертикальной плоскости:

где - коэффициент, который зависит от соотношения сторон прямоугольного сечения.

) Сечение «2-2»

Данный расчет аналогичен расчету сечения «1-1», поэтому:

;

Вывод: так как балка изготовлена поковкой сталей 45, ЗОХ или 40Х с допустимыми значениями:  и , Во всех расчётных сечения напряжения не превышают допускаемые, следовательно, размеры сечений не нуждаются в корректировке.

.3 Режим заноса

Режим заноса рассчитывается для поперечной вертикальной плоскости. В данном режиме на мост действуют:

. Т - статическая нагрузка;

. R₁ - боковая сила, передаваемая из точки контакта колеса с путевой структурой в направлении поперечной оси экипажа.

Определяем максимальный изгибающий момент от веса кузова с пассажирами:

Определяем нагрузку рессор на балку моста от боковой силы:

где (боковая сила);

Определяем максимальный изгибающий момент, который действует на балку моста в местах рессорных подвесок от силы  и реакции :

Определяем нагрузки на путевую структуру от левого и правого колес:

Определяем боковые реакции колес:

Определяем моменты, которые действуют на балку моста в подшипниковых узлах:

Определяем реакцию от действия моментов  и

Теперь, имея все необходимые значения параметров, строим эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 - Эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил в заносе

.4 Расчет ведущего моста

Расчет ведущего моста безрельсового ПС сводится к расчету мостовых балок на жесткость. В практике конструирования принято оценивать жесткость ведущих мостов по величине максимального прогиба под статической нагрузкой соответствующей полному весу экипажа. Напряжения, возникающие в горизонтальной плоскости балок мостов, не превышает 10 % напряжений в вертикальной плоскости,- и поэтому ими пренебрегают.

За расчетные режимы ведущих мостов принимают:

. Режим движения экипажа на прямом участке пути при реализации максимальной силы тяги (режим пуска);

. Режим движения экипажа на прямом участке пути при реализации максимальной тормозной силы (режим торможения);

. Режим заноса при движении экипажа в кривой.

Вертикальная нагрузка моста во всех случаях определяется с учетом добавочных вертикальных динамических нагрузок.

Определяем нагрузку, которая действует на мост в вертикальной плоскости:

где - коэффициент динамики;

- для подрессоренных частей;

- конструктивная скорость;

- статический прогиб .

Определяем максимальную величину изгибающего момента балки в месте крепления рессор от веса кузова с пассажирами:

где

- расстояние от центра тяжести до заднего моста;

- пусковое ускорение.

Определяем перерезывающие силы:

Определяем нагрузку кузова на балку в месте крепления рессор:

где  (боковая сила).

Определяем реакцию путевой структуры на балку:

где - ширина колеи;

- ширина между рессорами.

Определяем изгибающий момент балки в местах крепления рессор:

Определяем реакции путевой структуры на левое и правое колеса от действия боковой силы экипажа при заносе:

Определяем моменты, которые действуют на балку моста установки колес:

Определяем реакцию на балку моста от действия моментов M_R1 и M_R2:

Теперь определяем величины в горизонтальной плоскости.

Определяем максимальный изгибающий момент в месте крепления рессор для режима тяги:

где

Определяем перерезывающую силу, которая действует на балку:

Теперь определяем величины в вертикальной плоскости.