Определение максимальных усилий на элементы рп при торможении.
В ТРП применяют: тяги в виде стержней круглого сечения, заканчивающихся плоскими головками с отверстиями; рычаги в виде пластин прямоугольного сечения по форме бруса равного сопротивления и также с отверстиями для шарнирных соединений; затяжки или распорки, объединяющие между собой рычаги, в виде стержней круглого сечения, как тяги, или пластин прямоугольного сечения, как рычаги, но криволинейной формы. Триангели представляют собой рамную конструкцию из швеллера и струны, а траверса - балку коробчатого сечения из швеллера и пластины.
Выбор сечений элементов передачи производится на основе расчетов на прочность по допускаемым напряжениям и с учетом суммарной их деформации, увеличивающей величину выхода штока ТЦ в процессе торможения вагона. Для этого необходимо знать максимальные усилия, развиваемые при торможении и воздействующие на эти элементы.
Искомые услия, 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 (рис. 3.4).
Рис. 3.4
Эта задача решена в [3, с 43-46]. Из условия равновесия рычагов тормоза вагона следует:
Для
вычисления усилий, действующих на
элементы ТРП, в полученные выражения
подставляем величину максимально
реализуемого усилия на штоке ТЦ, которое
определяется без учета реактивного
усилия возвратной пружины регулятора
при минимально допустимом выходе штока
поршня и максимальном давлении воздуха
,
принятого 0,45 МПа для грузовых
вагонов.
Тогда на штоке ТЦ грузового вагона с чугунными тормозными колодками
Расчет на прочность по допускаемым напряжениям элементов рп.
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.
Расчет на прочность рычага тележки.
Расчет элементов рычажной передачи целесообразно начинать с построения эпюр, действующих на них сил и моментов. При этом расчетная схема для рычагов имеет вид статически определимой балки на двух опорах, расположенных по центрам отверстий проушин, испытывающей изгиб при сосредоточенной нагрузке по оси центрального отверстия.
Рис. 3.5 Вертикальный рычаг тележки.
г, в – плечи рычага; h-максимальная ширина; t-толщина;
d1, d2, d3-диаметры отверстий; R1, R2-радиусы тяги вагона;
Расчетная схема рычага тележки.
Рис. 3.6
Р4Р-усилие от наружного вертикального рычага;
Р1-усилие от тяги вагона;
Р2Р-усилие от триангелей тележки.
Ширину h рычага можно определить из выражения
,
где: [и] - допускаемые максимальные напряжения в рычаге при
изгибе для стали 09Г2Д - 170 МПа;
W-момент сопротивления поперечного сечения рычага А-А;
Ми - изгибающий момент в опасном сечении рычага.
Изгибающий момент равен
Для 2-х сечений А-А
В свою очередь момент сопротивления можно определить из выражения.
Поэтому:
После соответствующих преобразований получим уравнение следующего вида
По правилу Тортальи корень этого уравнения представляется выражением:
где: U и V - решения системы.
Выбираем следующие размеры сечений рычага:
d1=40мм;
d2 =40мм;
d3=30мм;
t = 14мм;
h=120мм;
R1=40мм;
R2=30мм;
L=632мм.
Найдем фактическое напряжение в рычаге, и сравним с допускаемым.
.
Т.к.
рычаг состоит из двух пластин, то
,
,
значит напряжения на изгиб в пределах допускаемых.
Проушины рычага рассчитываются на смятие, срез, а также на изгиб и растяжение.
Напряжения сжатия и среза определяются по формулам:
где: Р- усилие на проушину;
t – толщина проушины;
d1 – диаметр проушины;
h1 – высота сечения проушины по линии среза, принимается
Сечение Б-Б.
Напряжения в пределах нормы!
Сечение В-В.
Напряжения в пределах нормы!