9.4.2 Расчет цилиндрической пружины сжатия

При набегании колёсной пары на отсекатель на него действует сила, которая определяется, как сумма сил действующих на колесо в процессе движения. Сила упругости пружины должна составлять не более 65 % от силы действующей на неё со стороны колёсной пары.

Сила действующая на пружину со стороны колёсной пары:

F_кп=F*m_кпб*g ,

где F – сила приводящая колёсную пару в движение;

m=1398 – масса колёсной пары с буксовыми узлами, кг;

g=9.81 – ускорение свободного падения, м/с²;

F = m*g*sin ,

где =3 – угол наклона гравитационного накопителя, град;

F = 1398*9.81*sin 3 = 680.37 Н

Подставив F в формулу определения силы действующей на пружину со стороны колесной пары, получим:

F_кп= 680.37+1254*9.81 = 12982.11 Н

Сила упругости пружины:

F_упр=Z*f_пр ,

где Z – жёсткость пружины;

f_пр= 0.2 – рабочий прогиб пружины, м.

Жёсткость пружины:

,

где P₁ - сила пружины при предварительной деформации;

P₂ - сила пружины при рабочей деформации;

h=0.25 – максимальный прогиб пружины, м.

Сила пружины при предварительной деформации:

P₁ =0.2*P₃ ,

где P₃ = 14000 – сила при максимальной деформации пружины, Н.

Определим силу пружины при предварительной деформации:

P₁ =0.2*14000 = 2800 Н

Сила пружины при рабочей деформации:

P₂ =P₃*(1-),

где =0.1 – относительный инерционный зазор пружины сжатия.

Определим силу пружины при рабочей деформации:

P₂ = 14000*(1-0.1) = 12600 Н

Подставим P₁ и P₂ в формулу определения жесткости пружины, получим:

Н/м

Определим силу упругости пружины сжатия:

F_упр=39200*0.2=7840 Н

Эта сила составляет 39 % от силы действующей на пружину со стороны колёсной пары, это говорит о том, что просчитанная пружина подходит для использования её в конструкции отсекателя.

9.4.3 Расчет рамы трансбордерной тележки

Расчёт предлагаю произвести при помощи программы APM WinMachine (APM WinStructure).

Для изготовления сварной рамы трансбордерной тележки будем использовать швеллер № 14(ст.3). На этой раме будут располагаться два рельса Р-65 длиной 2000 мм, на которых предполагается расположение колёсной пары.

Рис.9.4.3.1 Схема рамы трансбордерной тележки сварной конструкции из швеллера №14 ГОСТ 8240-89 (исполнение 1), нагрузка приложена в местах расположения рельс, опоры показаны в местах крепления цапф.

В результате расчёта получаем следующую карту деформаций:

Рис.9.4.3.2 Карта деформаций рамы трансбордерной тележки.

На (рис.9.4.3.2) хорошо видно, что максимальные напряжения при деформации рамы трансбордерной тележки составляют 13.32 МПа, в местах крепления цапф. Это безусловно меньше предела текучести стали из которой изготовлена рама трансбордерной тележки (ст.3), он составляет 255 МПа. Эта закономерность говорит нам о том, что данная конструкция трансбордерной тележки подходит к условиям эксплуатации.

9.4.4 Расчет цапфы

Расчёт цапфы и определение максимальных напряжений вызванных в процессе эксплуатации производим при помощи программы АРМ WinMachine 2001 (APM WinShaft).

Цапфа построена в масштабе 1:1, нагружена в месте посадки на неё подшипников.

Опоры показаны в месте крепления её к трансбордерной тележке и в месте расположения подшипников..

Рис.9.4.4.1 Цапфа с приложенными к ней нагрузками.

Рис.9.4.4.2 Диаграмма напряжений цапфы в рабочих условиях.

На диаграмме видно, что максимальное напряжение составляет 25.5 МПа. Для стали, из которой изготовлена цапфа (ст.45), предел текучести составляет 355 МПа. Это говорит нам о том, что цапфа полностью подходит для заданных условий эксплуатации.