2.6 Расчет оси колесной пары на прочность условным методом

Условный (приближенный) метод может быть применен в эксплуатации при выяснении причины и для предупреждения излома или деформации оси, если они не вызваны перегревом буксового узла или другими явно выраженными факторами. Наиболее эффективно этот метод может быть использован при перегрузке вагона или максимальных износах шеек осей, связанных с их обточками в эксплуатации.

Рис. 7 Нагрузки, действующие на колесную пару.

При условном методе расчета ось рассматривается в статическом состоянии, на нее действует система сил:

- вертикальная, равная

1,25

- горизонтальная, равная

Н = 0,5,

где - статическая нагрузка от колесной пары на рельсы равная, = 190 кН;

1,25 и 0,5 - коэффициенты, учитывающие динамическое действие сил соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях.

В расчетной схеме силы приложены в центре тяжести вагона, находящемся на расстоянии от осевой линии колесной пары h = 1,45 м.

Вертикальная 1,25 и горизонтальная Н = 0,5 силы вызывают загружение силой:

- левой шейки оси

, (2.6.1)

- правой шейки

, (2.6.2)

где 2b₂ - расстояние между серединами шеек оси, 2b= 2,036 м;

Таким образом, силы и приложены к серединам шеек оси. Вертикальные реакции рельсов при этом:

- для левого колеса

, (2.6.3)

- для правого колеса

, (2.6.4)

где r - радиус колеса по кругу катания, r = 0,475 м;

2S - расстояние между кругами катания колесной пары, 2S = 1,58 м;

Изгибающие моменты, вызванные действием расчетных нагрузок, подсчитываются в трех сечениях:

- в шейке оси у внутренней галтели (сечение 1-1):

, (2.6.5)

где - длина шейки, = 0,176 м;

- износ по длине шейки в эксплуатации, = 0;

- в подступичной части оси в плоскости круга катания колеса (сечение 2-2):

, (2.6.6)

где - расстояние от середины шейки до плоскости круга катания колеса, = 0,228 м;

- в середине оси (сечение 3-3):

, (2.6.7)

.

Находим минимальные допустимые в эксплуатации диаметры:

- шейки оси

, (2.6.8)

- подступичной части

, (2.6.9)

- середины оси

, (2.6.10)

где - допускаемое напряжения на изгиб для грузовых вагонов в шейке оси, =120 МПа;

- допускаемое напряжение на изгиб в подступичной части, =165 МПа;

- допускаемое напряжение на изгиб в середине оси, =155 МПа.

Если при оценке прочности существующей оси фактические диаметры в соответствующих расчетных сечениях оказались равными или больше, чем полученные, то прочность обеспечена:

- в шейке оси 0,112 мм 0,130 мм;

- в подступичной части 0,176 мм 0,194 мм;

- в середине оси 0,148 мм 0,165 мм.

Вывод: В ходе расчета прочности колесной пары условным методом были получены расчетные величины диаметров частей колесной пары, а именно: средней, подступичной и средней частей. Так как все три условия выполняются, то прочность колесной пары обеспечена.