3.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса

При условном (приближённом) методе расчёта на прочность ось рассматривается в статическом состоянии, на неё действует система сил (см. рис.16), состоящая из вертикальной силы, равной и горизонтальной:

,

где - максимальная статическая расчётная или фактическая нагрузка от кол- ёсной пары на рельсы.

Множители в выражениях по определению горизонтальной и вертикальной сил учитывают динамической действие сил соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Рис. 16 Схема действия сил при условном методе расчёта оси колёсной пары

Расчёт и выбор соответствующих значений величин будем производить, руководствуясь Нормами для расчёта и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) и ГОСТом 4835-80.

Исходные данные:

тип оси колёсной пары - РУ1Ш;

фактический диаметр шейки оси мм;

фактический диаметр подступичной части оси мм;

фактический диаметр середины оси мм;

допускаемый износ по длине шейки оси м.

осевая нагрузка т;

количество осей вагона ;

вес брутто вагона т.

Вычисление нагрузок.

Осевая нагрузка (выраженная в единицах СИ), Н:

;

Н = 0,229 МН.

Вес колёсной пары (выраженный в единицах СИ), Н:

,

где - масса колёсной пары РУ1Ш, = 1,2 т;

Н.

Вертикальная нагрузка, действующая на колёсную пару, Н:

;

Н.

Определение изгибающих моментов.

Изгибающий момент в первом расчётном сечении, :

,

где - расстояние от центра оси колёсной пары до центра тяжести кузова, = 1,45 м;

- расстояние между центрами приложения нагрузки на шейки, = 2,036 м;

- длина шейки оси, = 0,19 м;

- коэффициент, учитывающий увеличение длины шейки при износе бурта (вводится для букс с подшипниками скольжения), = 0;

? 0,020.

Изгибающий момент во втором расчётном сечении, :

,

где - половина расстояния между центрами приложения нагрузки на шейки, м: ;

м;

s - половина расстояния между кругами катания, м:

,

где 2s - расстояние между кругами катания, 2s = 1,58 м;

м;

- радиус средне изношенного колеса, = 0,45 м;

?

? 0,098.

Изгибающий момент в третьем расчётном сечении, :

;

? 0,056.

Нахождение диаметров оси.

Диаметр шейки оси, мм:

,

где - допускаемое напряжение для шейки оси, Па;

мм ? 0,1201 м.

С учётом припусков на обработку окончательно принимаем, мм:

;

мм ? 0,1221 м.

Замечаем, что условие ?

выполняется.

Диаметр подступичной части оси, мм:

,

где - допускаемое напряжение для подступичной части оси, Па;

мм ? 0,1823 м.

С учётом припусков на обработку окончательно принимаем, мм:

;

мм ? 0,1883 м.

Замечаем, что условие

?

выполняется.

Диаметр средней части оси, мм:

,

где - допускаемое напряжение для средней части оси, Па;

мм ? 0,1542 м.

С учётом припусков на обработку окончательно принимаем, мм:

;

мм ? 0,1602 м.

Замечаем, что условие ? выполняется

Вывод: по результатам условного метода расчёта при осевой нагрузке т условие прочности оси колёсной пары РУ1Ш грузового вагона обеспечено, так как все рассчитанные диаметры оси меньше допускаемых.