23 Определение эквивалентных нагрузок, действующих на подшипник

Все радиальные усилия F_r , действующие на подшипник и осевые усилия F_a, возникающие при движении вагона, приводятся к условной эквивалентной нагрузке, определяемой по формуле

,

где X, Y, K_T, K_Б – коэффициенты

При этом X, Y – коэффициенты соответственно радиальной и осевой нагрузки;

V – коэффициент вращения; коэффициент выбирается от того, какое кольцо подшипника неподвижно; для вагонных букс неподвижным по отношению к нагрузке является наружное кольцо подшипника, соответственно V = 1;

K_T – температурный коэффициент, выбираемый по нормативной документации;

К_Б – коэффициент динамической безопасности.

У роликовых радиальных подшипников вагонных букс упорные бурты одного из колец, как правило внутреннего, отсутствуют. Поэтому для них используют формулу

Динамическая эквивалентная осевая нагрузка для шариковых и роликовых упорно-радиальных подшипников

Аналогично для шариковых и роликовых упорных подшипников

Средние постоянные величины нагрузок

При эксплуатации вагона он может перемещаться как с грузом, так и без него. Нагрузка на элементы буксы при этом различная, т.е. являет переменной величиной.

Средняя постоянная нагрузка определяется при этом по формуле

,

где k – число возможных значений радиального усилия F_r, возникающих при эксплуатации;

F_ri, i =1, 2,…, k – значения усилий F_r при эксплуатации;

P_i, i =1, 2,…, k – повторяемость соответственно нагрузок F_i, выраженная в долях единицы. При вычислении средних усилий, возникающих при эксплуатации вагонных букс принимают k = 2. При этом

– для универсальных грузовых вагонов p₁ = 0,7 – доля эксплуатации вагона в режиме полной нагрузки;

p₁ = 0,3 – то же в порожнем режиме.

– для специализированных грузовых вагонов p₁ = p₂ = 0,5;

– для пассажирских вагонов p₁ = 1; p₂ = 0.

Величины F_r1 и F_r2 определяют при этом по вышеприведенным формулам.

При подсчете динамической эквивалентной осевой нагрузке также рассматриваются два режима:

• Режим извилистого движения вагона в прямых участках;

• Режим движения в кривых участках пути.

Принимается, что число левых и правых поворотов вагона в кривых участках одинаково. Принимается также, что каждая сторона буксы испытывает нагрузку, как на прямых участках пути, так и на кривых. Это связано с тем, что упираться в предподступичную часть вагонной оси может одновременно лишь одна из двух букс (точнее, один из подшипников, размещенных в буксе), соответствующих одной колесной паре. Ветровая нагрузка при подсчете осевых усилий F_а не учитывается как несущественная.

С учетом сказанного для величин коэффициентов повторяемости осевых нагрузок принимается:

p₁ = 0,75/2 = 0,375; p₂ = 0,25/2 = 0,125.

Аналогично для осевых сил F_i, i = 1,2

– при движении по прямым участкам пути ;

– при движении по кривым участкам ,

где Н_ц – центробежная сила, действующая со стороны наружного рельса кривого участка на колесо, вагонную ось и, соответственно на внутреннее кольцо подшипника вагонной буксы.

Для роликовых радиально-упорных конических и само устанавливающихся подшипников определяющим параметром является угол контакта α. При этом α определяется как угол между нормалью к поверхности контакта ролика и плоскостью, перпендикулярной оси подшипника. Коэффициенты X, Y, входящие в формулы (7.2), (7.4) вычисляются при этом с помощью соотношений:

– для однорядных подшипников

X = 1; Y= 0 при

;

X = 0,4; Y = 0,4 · ctgα при

;

– для двухрядных подшипников

X = 1 Y = 0,45 · ctgα при

;

X = 0,67 Y = 0,67 · ctgα при

,

где е = 1,5 · tgα.

В случае вагонных букс V = 1, так как вращается относительно нагрузки внутреннее кольцо подшипника.

Величина коэффициенты безопасности K_Б принимается равной:

– для подшипника с упругими дистанционных кольцами – K_Б =1,3;

– для подшипниками без дистанционных колец K_Б =1,4.

Температурный коэффициент во всех выше приведенных формулах для расчета усилий определяется равенством K_T = 1.