Раздел 1. Оценка прочности элементов колесной пары. (мин 20 баллов)

Вопросы:

1. Расчетные прочностные режимы в вагонном хозяйстве.

2. Типы и классификация современных колесных пар. Основные размеры новых колесных пар и допускаемые эксплуатационные размеры (по ПТЭ).

3. Типы современных осей колесных пар, их конструкция (основные размеры), способы изготовления и характеристика материалов.

4. Типы современных цельнокатаных колес, их конструкция (основные размеры профилей колес), способы изготовления и характеристики материалов.

5. Стандартный профиль поверхности катания цельнокатаного колеса: размеры и назначение элементов.

6. Типы и конструкция подшипников, применяемых в современных колесных парах. Основные геометрические и силовые характеристики.

7. Передача нагрузок (вертикальных, горизонтальных продольных и поперечных) через элементы буксового узла колесной пары с цилиндрическими и коническими подшипниками.

8. Схемы действующих на колесную пару нагрузок (с раскрытием природы возникновения нагружения) по условию максимально неблагоприятного их сочетания при проведении оценки прочности элементов колесной пары: вертикальных статических и динамических сил; горизонтальных поперечных сил; вертикальных нагрузок от горизонтальных сил; вертикальных нагрузок от сил инерции необрессореннных масс ходовой части.

9. Формирование колесных пар: требование к деталям и к процессу, способы контроля качества соединения.

10. Железнодорожный рельс: типы, классификация, основные размеры профиля, способы изготовления и характеристики материалов.

Лабораторная работа № 1.1. Расчет на прочность оси колесной пары нормативными методами (условный и вероятностный расчет). 3 балла

Вопросы:

1. Расчетная схема условного расчета оси колесной пары с указанием учитываемых нагрузок и их зависимостей от исходных параметров.

2. Условие выбора типа оси колесной пары для заданного вагона (алгоритм условного расчета оси колесной пары).

3. Расчетная схема вероятностного расчета оси колесной пары с указанием учитываемых нагрузок и их зависимостей от исходных параметров.

4. Условие прочности оси колесной пары по напряжениям (алгоритм вероятностного расчета оси колесной пары)

5. Коэффициент запаса усталостной прочности оси колесной пары (раскрыть физический смысл понятия, условие обеспечения запаса прочности оси колесной пары).

Лабораторная работа № 1.2. Расчет на прочность оси колесной пары методами теории упругости (объемными конечными элементами). 5 баллов - обязательная

Вопросы:

1. Конструкция оси колесной пары: размеры основных элементов и их назначение.

2. Расчетная схема действующих нагрузок на ось колесной пары при расчете методами теории упругости.

3. Оценка прочности оси колесной пары по объемному напряженно-деформированному состоянию модели (алгоритм расчета на прочность оси колесной пары методами теории упругости).

4. Дефекты осей колесных пар: классификация и влияние на напряженное состояние.

5. Усталостное разрушение: характерный вид, механизм развития, характеристики сопротивления материала усталости.

Лабораторная работа № 1.3. Расчет на прочность цельнокатаного колеса нормативным методом (вероятностный расчет). 3 балла

Вопросы:

1. Оценка прочности цельнокатаного колеса по напряжениям (алгоритм вероятностного расчета прочности цельнокатаного колеса).

2. Коэффициент запаса усталостной прочности цельнокатаного колеса (раскрыть физический смысл понятия, условие обеспечения запаса прочности цельнокатаного колеса).

3. Осевая нагрузка: определение показателя, допускаемые значения, природа ограничения величины.

4. Дефекты поверхности катания цельнокатаного колеса: классификация и влияние на напряженное состояние.

5. Кривая усталости (кривая Велера) материала и детали: построение и определение основных показателей.

Лабораторная работа № 1.4. Расчет на прочность цельнокатаного колеса методами теории упругости (объемными конечными элементами). 5 баллов - обязательная

Вопросы:

1. Конструкция цельнокатаного колеса с конусной образующей диска: размеры и назначение основных элементов, способы изготовления и свойства материалов.

2. Расчетная схема граничных условий (нагрузки и ограничение степеней свободы) при расчете цельнокатаного колеса методами теории упругости.

3. Основные свойства материала для прочностного расчета.

4. Свойства объемных конечных элементов (Solid-элементов).

5. Механическое напряжение: определение понятия, разновидности. Понятие тензора напряжения. Понятие эквивалентных напряжений по Мизесу.

Лабораторная работа № 1.5. Моделирование посадки с натягом цельнокатаного колеса на оси колесной пары на основе объемных конечно-элементных моделей. 7 баллов

Вопросы:

1. Система "вал" и система "отверстие": преимущества, выбор, способы обеспечения.

2. Виды посадок: посадка с зазором, посадка с натягом, переходная посадка - способы обеспечения, примеры.

3. Свойства контактных элементов (Gap-элементов).

4. Алгоритм определения контактных давлений в узле „ступица цельнокатаного колеса - подступичная часть оси колесной пары”.

5. Определение сил трения между контактирующими поверхностями.

Лабораторная работа № 1.6. Исследование собственных (резонансных) частот и форм колебаний цельнокатаных колес на основе объемных конечно-элементных моделей. 5 баллов

Вопросы:

1. Типы современных цельнокатаных колес, их конструкция (основные размеры профилей колес), способы изготовления и характеристики материалов (по ГОСТ 10791).

2. Раскрыть понятия: колебания, частота, амплитуда, гармоника, тон, обертон.

3. Раскрыть понятие собственных или резонансных частот конструкции

4. Резонанс: понятие, физический смысл.

5. Раскрыть понятия: амплитудно-частотная характеристика, фазо-частотная характеристика