Разработка и проектирование тормозной рычажной передачи 4-х осевого крытого вагона на тележках модели 18-100
3.6 Выбор сечений элементов рычажной передачи тормоза вагона
3.6.1 Определение усилий, действующих на элементы рычажной передачи
Искомые усилия, действующие в местах всех шарнирных соединений определяются из условия равновесия рычагов ТРП в тормозном положении, рассматривая последовательно передачу усилий со штока ТЦ на тормозные колодки. Из условия равновесия рычагов тормоза вагона следует:
Тогда на шток ТЦ крытого вагона усилия составляют:
Определим усилие при чугунных колодках:
определим усилие при композиционных колодках:
3.6.2. Расчет на прочность рычага Т.Ц.
Расчет на прочность предполагает определение геометрических размеров сечений элементов ТРП, исходя из условия, что возникающие напряжения (растяжения, сжатия, изгиба, смятия и среза) в этих сечениях под нагрузкой не должны превышать допускаемые для марок стали, из которых намечается их изготовление. Для деталей тормоза, рассчитанных в соответствии с нормами для расчета и проектирования на наиболее невыгодное, но возможное в эксплуатации сочетание расчетных сил
Рис 3.4 Расчетная схема рычага т.ц. и эпюра изгибающего момента, сечения рычага тележки
Размеры горизонтального рычага тележки типа 18-100 крытого вагона:
а=260; б= 400 мм; d1= 40 мм; d2 = 45 мм; H*h =142*14 мм; R = 40 мм.
,
где: [и] - допускаемые максимальные напряжения в рычаге при
изгибе - 145 МПа;
W-момент сопротивления поперечного сечения рычага;
Ми - изгибающий момент в опасном сечении рычага.
Для сечения А-А
В свою очередь момент сопротивления можно определить из выражения.
Поэтому:
После соответствующих преобразований получим уравнение следующего вида
По правилу Тартальи корень этого уравнения представляется выражением:
где: U и V - решения системы.
из таб. 6.2 выбираем следующие размеры сечений рычага: при d2 =45мм,
h = 120мм, t = 14мм;
Напряжения сжатия и среза определяются по формулам:
где: Р- усилие на проушину;
t - толщина проушины;
d1 - диаметр проушины;
h - высота сечения проушины по линии среза, принимается равной:
R - радиус наружного очертания проушины.
При расчете проушины напряжения изгиба и растяжения определяются как для криволинейного бруса с сосредоточенной нагрузкой. В зависимости от кривизны этого бруса распределение напряжений по сечению принимается либо по линейному либо по гиперболическому законам (при отношении среднего радиуса к высоте сечения проушины больше 5-ти рекомендуется принимать линейный закон распределения напряжений).
Для прямой проушины рычага максимальные растягивающие напряжения в сечении по отверстию определяются по формуле:
максимальное напряжения на внешнем контуре проушины в сечении, расположенном по линии действия сосредоточенной силы Р, находятся по формуле:
где: K1 и K2 - коэффициенты, определяемые в зависимости от отношения d1/2R=0,5. K1 =4; K2 =6