Расчет универсального крытого вагона марки 11-253

                                                                                                     (4.7)

где - коэффициент вертикальной динамики.

Коэффициент вертикальной динамики определяется по формуле:

                                                                             (4.8)

где - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

- параметр распределения;

- расчетная вероятность.

Среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики определяется исходя из формулы:

                                                                                                  (4.8)

где - коэффициент, принимаемый на основании экспериментальных данных

для обрессоренных частей тележки 0,1(надрессорная балка), для необрессоренных частей тележки 0,15(колесная пара, боковая рама, рессорный комплект);

- коэффициент, учитывающий влияние  числа осей тележки;

- скорость движения вагона, 33м/с(120 км/ч);

- статический прогиб рессорного  подвешивания, для тележки типии  КВЗ-ЦНИИ-Х3-О 0,055 м.

Коэффициент, учитывающий влияние  числа осей тележки определим  по формуле:

                                                                                                           (4.9)

Тогда среднее вероятное  значение коэффициента вертикальной динамики равно:

- для обрессоренных  частей тележки(надрессорная балка)

- для необрессоренных частей тележки (колесная пара, боковая рама, рессорный комплект)

Коэффициент вертикальной динамики в свою очередь равен:

- для обрессоренных  частей тележки(надрессорная балка)

- для необрессоренных частей тележки (колесная пара, боковая рама, рессорный комплект)

Рассчитаем динамическую нагрузку, действующую на подпятник  надрессорной балки:

Рассчитаем динамическую нагрузку, действующую на двухрядную пружину рессорного комплекта двухосной тележки:

Рассчитаем динамическую нагрузку, действующую на боковую  раму двухосной тележки:

Рассчитаем динамическую нагрузку, действующую на колесную пару тележки и приложенную к  шейке оси:

Рассчитаем динамическую нагрузку, действующую на подшипник  буксового узла двухосной тележки:

 

 

                                              (1.14)

 

            где - средний коэффициент использования грузоподъемности, =0.8.

            Тогда

                                          ,

 

                                                           

 

 

                                     5. Расчет  боковых  нагрузок.

Боковая нагрузка, возникающая  при движении вагона по кривому участку  пути, складывается из центробежной силы и давления ветра на кузов равна:

                                                                                               (4.10)

где - центробежная сила, направленная наружу кривой, кН;

- равнодействующая сила давления  ветра на кузов вагона, кН;

Величина центробежной силы определяется с учетом возвышения наружного рельса над внутренним. В упрощенном виде она равна:

                                                                                               (4.11)

где - коэффициент, определяемый по формуле:

                                                                                                                         (4.12)

где v - скорость движения вагона, м/с;

g - ускорение свободного падения тел, м/с^2;

R - радиус расчетной кривой, м;

h - возвышение наружного рельса над внутренним, мм;

2s=1435-2∙30=1375 - расстояние между кругами катания колесной пары, мм, где 30 - расстояние между точкой контакта колеса и рельса и кругом катания колеса.

Определим центробежную силу, действующую на надрессорную балку тележки:

                                      (4.13)

Определим центробежную силу, действующую на боковую раму тележки:

                                                                 (4.14)

Определим центробежную силу, действующую на колесную пару:

                                                                 (4.15)

Определим центробежную силу, действующую на подшипник буксового узла:

                                                                              (4.16)

Определим центробежную силу, действующую на пружину рессорного подвешивания:

                                                       (4.17)

Равнодействующая сила давления ветра равна:

                                                                                                        (4.18)

где - удельное давление ветра, перпендикулярное боковой стене вагона, принимаемое согласно нормам расчета на прочность равным 500Н/м²;

F - площадь боковой проекции кузова, м².

_{5.1  Расчет вертикальных  составляющих боковых  нагрузок}

Боковые нагрузки вызывают дополнительное вертикальное загружение частей тележек с одной стороны  вагона и соответствующие разгружение  с другой. Величина такого дополнительного загружения рассчитываемой детали находится по формуле:

                                                                                    _(4.19)

_{где hц и hв   - вертикальные расстояния от места приложения Рб до точек приложения сил Нц и Нв   соответственно,м;}

_{т1  - число одноименных, параллельно нагруженных элементов, расположенных с одной стороны вагона;}

_{2b2 - расстояние между точками приложения сил Рб дополнительного загружения и разгружения рассчитываемой детали.}

Определим вертикальную составляющую боковой силы, действующую на надрессорную балку тележки:

Определим вертикальную составляющую боковой силы, действующую на боковую раму тележки:

Определим вертикальную составляющую боковой силы, действующую на колесную пару:

Определим вертикальную составляющую боковой силы, действующую на подшипник буксового узла:

Определим вертикальную составляющую боковой силы, действующую на пружину рессорного подвешивания:

 

 

 

 

 

                                 Сведем полученные результаты в таблицу:

 

Деталь	Нагрузка
	Статическая Рст, кН	Динамическая Рд, кН	Боковая нагрузка H, кН	Вертикальная составляющая боковой нагрузки, Р, кН
Надрессорная балка	377,2	113,16	38,67	41,26
Двухрядная пружина  рессорного комплекта	27,49	10,44	53,38	19,44
Боковая рама	196,38	74,62	39,25	42,33
Колесная пара	152,35	57,89	53,98	69,14
Подшипник буксового  узла	49,46	18,79	54,2	34,77

 

6. Устойчивость колёсной пары против схода с рельсов

 

Устойчивость колёсной пары в рельсовой колее оценивается  коэффициентом устойчивости колеса против схода с рельса, учитывающим соотношение вертикальных и горизонтальных составляющих сил, возникающих при движении вагона. При неблагоприятном сочетании вертикальных и горизонтальных сил, а также при нарушении условий загрузки и отклонении в состоянии вагона могут возникнуть случаи вползания гребня колеса на головку рельса, что приводит к сходу вагона с рельсов. Для предупреждения схода вагона в эксплуатации производится проверка устойчивости движения колеса по рельсу, для чего подсчитывается коэффициент по формуле:

                                                                                 (6.1)

где - угол наклона образующей гребня конусообразной поверхности колеса с горизонталью: для стандартного профиля =60;

- коэффициент трения взаимодействующих поверхностей колёс и рельсов, принимается = 0,25;

Р_в1 и Р_в2 — вертикальные составляющие силы реакции соответственно набегающего и ненабегающего колёс на головку рельса;

Р_б — горизонтальная составляющая  силы реакции набегающего колеса на головку рельса, действующая одновременно с Р_в1 и Р_в2. Составляющие силы Р_в1, Р_в2 и Р₆ определяются по формулам:

                                              (6.2)

                                               (6.3)

                                                                                                  (6.4)

где Р₀, Р_кп - соответственно осевая статическая нагрузка и собственная сила тяжести колёсной пары;

- среднее значение коэффициента вертикальной динамики, приближённо = 0,75 =0,28;

- среднее значение коэффициента динамики боковой качки, приближённо =0,25 =0,09;

Н - среднее значение рамной силы, вычисляемое по формуле при среднем значении ;

 - половина расстояния между серединами шеек оси, для стандартных осей = 1,018 м;

 — расстояние между точками контакта колёс с рельсами, = 1,555 м;

а₁, а₂ — расстояния от точек контакта до середины шеек, а₁ = 0,217 м,

а₂ =0,264 м;

 — радиус колеса, м.

Среднее значение рамной силы Н найдем по формуле:

                                                                                                   (6.5)

где - коэффициент горизонтальной динамики.

Коэффициент горизонтальной динамики равен:

                                                                                          (6.6)

где - величины, зависящие соответственно от осности тележки и гибкости рессорного подвешивания , ;

- коэффициент равный 4,5 для грузовых вагонов.

 

Соответственно вертикальные составляющие силы реакции  набегающего и ненабегающего колёс на головку рельса равны:

            

     

Коэффициенты устойчивости набегающего и ненабегающего  колес равны:

- для набегающего колеса

  - для ненабегающего колеса

Для грузовых вагонов  допускаемое значение коэффициента устойчивости колесной пары против схода с рельсов равно . Т.к. расчетные значения коэффициентов оказались больше допускаемого значит схода колес с рельсов произойти не должно.

 

 

 

 

 

                                     7. Расчет оси условным методом