Теоретическая часть. Колесная пара вагона является одной из наиболее нагруженных частей вагона

Колесная пара вагона является одной из наиболее нагруженных частей вагона. Поэтому при проектировании вагонов особое внимание должно быть уделено расчёту нагрузок на колёсную пару. В точках контакта обода колеса и головки рельса происходят сложные деформации, с качанием и скольжением, в точках контакта шейки и подшипника – смятие и скольжение.В соответствующих контактирующих поверхностях действуют нормальные и касательные силы, распределённые по сложному закону. На ободе колеса, со стороны рельса, эти силы приводятся к вертикальной и горизонтальной нагрузкам, а со стороны тормозной колодки – к радиальной и касательной нагрузкам. На шейки оси со стороны буксы эти силы создают вертикальную и горизонтальную нагрузку. По характеру действия нагрузки на колёсную пару делят на статические и динамические. Динамические, могут быть повторно действующими – циклическими, внезапно приложенными и ударными. Первые действуют периодически, например нагрузка от колебания рессор, вторые – внезапно, например сила ветра или центробежная сила вписывания вагона в кривую, а третьи – в течениекороткого времени, например ударные нагрузки при прохождении стыков рельсов. При движении вагона динамические нагрузки всегда действуют в комбинации со статическими. В рамках практических работ будет рассмотрен расчёт статических нагрузок на шейку оси (для самых тяжёлых условий работы колёсной пары, т.е. для режима торможения)

Исходным этапом расчёта является определение веса вагона и полезной нагрузки действующей на ось. Нагрузки на шейки оси от собственного веса вагона и полезной нагрузки определяются по формулам:

, (5.1)

. (6.2)

где , – вертикальная нагрузка на левую и правую шейку оси соответственно, кгс;

– брутто вагона, кг;

– масса колёсной пары в сборе, кг;

– число осей колесной пары, шт;

– вертикальная продольная реакция на левое и правое колесо соответственно, кгс.

При учёте сил возникающих при колебаниях подпрыгивания кузова вагона, эти нагрузки умножают на коэффициент

, (6.3)

где а, b – эмпирические коэффициенты;

– скорость движения вагона в составе поезда, км/ч;

– прогиб рессорного подвешивания, м.

и получают

, (6.4)

Силу энергии при торможении груженого вагона, приложенную в его центре тяжести определяют по формуле:

, (6.5)

где – сила тяжести кузова (брутто кузова), кгс;

– касательная сила сцепления колеса с рельсом, кгс.

При торможении четырёхосного вагона передняя по ходу поезда тележка нагружается, а задняя – разгружается. Нагрузки и , действующие на пятник тележки (рисунок 6.1) можно найти из уравнения равновесия.

Рисунок 6.1 – Схема нагрузок, действующих на тележки

четырёхосного вагона при торможении

Вертикальная нагрузка на пятник тележки определяется из выражения:

, (6.6)

где – продольная сила инерции кузова, кгс;

– высота центра тяжести груженого кузова, м;

– высота опорной поверхности пятника, м;

– база вагона, (принять для всех рассматриваемых типов тележек =1,85 м).

Горизонтальная нагрузка на пятник тележки находится по формуле:

, (6.7)

где масса тары тележки, кг;

ускорение вагона, (а= 4 м/с², вагон движется с ускорением замедления).

Тогда нагрузку на шейку передней колёсной пары от и можно определить по формулам:

(6.8)

. (6.9)

Дата добавления: 2015-07-11