Разработка системы рессорного подвешивания пассажирского электровоза
2.2 Расчёт геометрических характеристик сечений рамы тележки
Размеры и расчётные данные сечений балок приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Размеры и расчётные данные сечений балок рамы тележки
Элемент |
B, |
H, |
h, |
b, |
h0, |
b0, |
?1, |
?2, |
?3, |
|
рамы |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
10-3 м |
|
Концевая поперечная балка |
150 |
200 |
166 |
80 |
183 |
95 |
17 |
15 |
- |
|
Концевая часть боковины |
210 |
200 |
166 |
140 |
183 |
155 |
17 |
15 |
- |
|
Средняя часть боковины |
40 |
430 |
381 |
140 |
406 |
155 |
17 |
15 |
15 |
|
Средняя поперчная балка |
300 |
400 |
366 |
230 |
383 |
245 |
17 |
15 |
- |
Для сечения концевых поперечных балок получаем:
площадь сечения горизонтального листа F1.2=B·1=150·17=22.5·10-4 м2
площадь сечения вертикального листа F3.4=H·2=200·15=25.2·10-4 м2
ординаты и абсциссы собственных центров тяжести для горизонтальных листов z1,2=h0/2=92·10-3 м; x1,2=0;
ординаты и абсциссы собственных центров тяжести для вертикальных листов x4,3=b0/2=47.5·10-3 м; z3,4=0.
Моменты инерции при изгибе для составляющих сечение элементов определяются по формулам:
для горизонтальных листов:
(2.17)
для вертикальных листов:
(2.18)
Результаты расчётов сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 Вспомогательные параметры для концевых поперечных балок рамы тележки
Элемент |
Fi, |
zi, |
xi, |
zi2Fi |
xi2Fi |
Ixi, |
Izi, |
|
сечения |
10-4м2 |
10-3м |
10-3м |
10-6м4 |
10-6м4 |
10-6м2 |
10-6м2 |
|
Верхний горизонтальный лист |
25.5 |
92 |
0 |
21.58 |
0 |
0.0614 |
4.8 |
|
Нижний горизонтальный лист |
25.5 |
-92 |
0 |
21.58 |
0 |
0.0614 |
4.78 |
|
Левый вертикальный лист |
24.9 |
0 |
-47 |
0 |
5.5 |
5.718 |
0.0466 |
|
Правый вертикальный лист |
24.9 |
0 |
47 |
0 |
5.5 |
5.718 |
0.0466 |
|
Сумма |
100.8 |
0 |
0 |
43.16 |
11.0 |
11.559 |
9.65 |
Аналогичным образом заполняется таблица 2.3 для средней поперечной балки и таблица 2.4 для концевых частей боковины.
Таблица 2.3 Вспомогательные параметры для средней поперечной балки рамы тележки
Элемент |
Fi, |
zi, |
xi, |
zi2Fi |
xi2Fi |
Ixi, |
Izi, |
|
сечения |
10-4м2 |
10-3м |
10-3м |
10-6м4 |
10-6м4 |
10-6м2 |
10-6м2 |
|
Верхний горизонтальный лист |
51 |
192 |
0 |
188 |
0 |
0.123 |
38.25 |
|
Нижний горизонтальный лист |
51 |
-192 |
0 |
188 |
0 |
0.123 |
38.25 |
|
Левый вертикальный лист |
54.9 |
0 |
-123 |
0 |
83.06 |
61.28 |
0.103 |
|
Правый вертикальный лист |
54.9 |
0 |
123 |
0 |
83.06 |
61.28 |
0.103 |
|
Сумма |
211.8 |
0 |
0 |
376 |
166.12 |
22.8 |
76.706 |
Таблица 2.4 Вспомогательные параметры для концевых частей боковины рамы тележки
Элемент |
Fi, |
zi, |
xi, |
zi2Fi |
xi2Fi |
Ixi, |
Izi, |
|
сечения |
10-4м2 |
10-3м |
10-3м |
10-6м4 |
10-6м4 |
10-4м2 |
10-6м2 |
|
Верхний горизонтальный лист |
35.7 |
92 |
0 |
30.22 |
0 |
0.0859 |
13,12 |
|
Нижний горизонтальный лист |
35.7 |
-92 |
0 |
30.22 |
0 |
0.859 |
13,12 |
|
Левый вертикальный лист |
24.9 |
0 |
-77 |
0 |
14.76 |
5.71 |
0,047 |
|
Правый вертикальный лист |
24.9 |
0 |
77 |
0 |
14.76 |
5.71 |
0,047 |
|
Сумма |
121.2 |
0 |
0 |
60.44 |
29.52 |
11.61 |
26,33 |
Ординаты собственных центров тяжести элементов средней части боковины для горизонтальных листов z1.2=(h+1)/2=(0.383+0.016)/2=0.199 м.
Для усиливающей накладки
z2=h/2+1+3/2=0.383/2+0.017+0.015/2=0.216 м.
Ордината центра тяжести всего сечения:
(2.19)
Используя формулу zi=zi-zc определяем zi и составляем таблицу 2.5.
Таблица 2.5 Вспомогательные параметры для средней части боковины рамы тележки
Элемент |
Fi, |
zi , |
zi, |
xi, |
zi2Fi |
xi2Fi |
Ixi, |
Izi, |
|
сечения |
10-4м2 |
10-3м |
10-3м |
10-3м |
10-6м4 |
10-6м4 |
10-6м2 |
10-6м2 |
|
Верхний горизонтальный лист |
35.7 |
199 |
173,04 |
0 |
107.34 |
0 |
0.0859 |
13.12 |
|
Нижний горизонтальный лист |
35.7 |
-199 |
-224,96 |
0 |
180.67 |
0 |
0.0859 |
13.12 |
|
Левый вертикальный лист |
57.15 |
0 |
-25,96 |
-77,5 |
3.85 |
33.88 |
69.13 |
0.107 |
|
Правый вертикальный лист |
57.15 |
0 |
-25,96 |
77,5 |
3.85 |
33.88 |
69.13 |
0.107 |
|
Усиливающая накладка |
25,5 |
215 |
189,04 |
0 |
91.13 |
0 |
0,048 |
6,14 |
|
Сумма |
211.2 |
215 |
85,2 |
0 |
386.84 |
67.76 |
138.47 |
32.6 |
Моменты инерции при изгибе и кручении для поперечных сечений каждого элемента рамы тележки:
(2.20)
(2.21)
(2.22)
Результаты расчётов представлены в таблице 2.6.
Элемент рамы |
Ix,10-6м4 |
Iz,10-6м4 |
Iк,10-6м4 |
Wx,10-3м3 |
Wz,10-3м3 |
Wк,10-3м3 |
|
К.П.Б. |
57.72 |
20.65 |
15.01 |
0.547 |
0.275 |
0.591 |
|
К.Ч.Б. |
72.05 |
55.85 |
39.99 |
0.721 |
0.532 |
0.964 |
|
С.Ч.Б. |
525.31 |
100.36 |
101.3 |
2.183 |
0.956 |
2.137 |
|
С.П.Б |
498.8 |
242.83 |
208.2 |
2.494 |
1.619 |
3.19 |
2.3 Определение массы элементов экипажной части и составление весовой ведомости
Массы концевых поперечных балок
Mкпб=·(bт-Bб)·Fкпб (2.23)
Mкпб=7.8·(2.1-0.21)·100.8·10-4=0.149 т
Масса средней поперечной балки, также рассчитывается по формуле
Mспб=7.8·(2.1-0.21)·211.8·10-4=0.312 т
Масса концевой части боковины
Mкчб=с·lкчб·Fкчб (2.24)
Mкчб=7.8·0.44·12,12·10-3=0.042 т
Масса средней части боковины
Mсчб=7.8·1.012·185.7·10-4=0.146 т
Масса усиливающей накладки
Mн=c·lн·Fн (2.25)
Mн=7.8·1.98·2.55·10-3=0.0393 т
Масса переходной части боковины
Масса боковины в целом
Mб=2·Mкчб+2·Mпчб+Mсчб+Mн (2.27)
Mб=2·0.042+2·0.0858+0.146+0.0393=0.4409 т
Рассчитанные массы отдельных балок рамы тележки, а также массы остальных элементов механической части локомотива сводим в упрощённую весовую ведомость (табл.2.7).
Таблица 2.7 Упрощённая весовая ведомость пассажирского электровоза.
Наименование оборудования |
Масса единицы оборудования ,т |
Количество единиц оборудования |
Масса оборудования |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Передняя поперечная балка рамы |
0.149 |
3 |
0.447 |
|
Средняя поперечная балка рамы |
0.312 |
3 |
0.936 |
|
Задняя поперечная балка рамы |
0.042 |
3 |
0.126 |
|
Боковина рамы |
0.4409 |
6 |
2.6454 |
|
Кронштейны крепления поводковых букс |
0.3086 |
3 |
0.9285 |
|
Рама тележки в сборе |
1.8004 |
3 |
5.40212 |
|
Колёсная пара с двумя зубчатыми колёсами и буксами |
2.57 |
6 |
15.42 |
|
Тяговый двигатель |
3.4 |
6 |
20.4 |
|
Подвеска тягового двигателя |
0.06 |
6 |
0.36 |
|
Тяговый редуктор |
1.15 |
6 |
6.9 |
|
Передаточный механизм тягового момента |
0.12 |
6 |
0.72 |
|
Колёсно-моторный блок в сборе |
7.3 |
6 |
43.8 |
|
Первая ступень рессорного подвешивания в сборе |
0.2 |
6 |
1.2 |
|
Тормозное оборудование |
0.96 |
3 |
2.88 |
|
Устройство связи с кузовом |
0.188 |
3 |
0.564 |
|
Пневматический монтаж и прочие детали |
0.08 |
3 |
0.24 |
|
Тележка в сборе |
18.828 |
3 |
56.484 |
|
Кузов с оборудованием |
66.485 |
1 |
66.485 |
|
Электровоз в целом |
122.973 |
1 |
122.973 |