Практическое занятие №3 Тема: «Расчёты нагрузок действующих на колёсные пары»

Колесная пара является одной из главных ответственных частей вагона и испытывает воздействие почти всех нагрузок, действующих на вагон. Ось колесной пары работает в режиме знакопеременных деформаций, число циклов за срок службы весьма велико, а нагруженность носит вероятностный характер. При этом установлено, что механические свойства материала с течением времени также изменяются.

По нормам расчетов на прочность и проектирования вагонов рекомендуется расчет оси колесной пары производить уточненным методом с учетом не стационарности режима ее нагружения. В качестве критерия оценки прочности по этому методу расчета принимается величина коэффициента запаса прочности оси по отношению к пределу усталости в пяти расчетных сечениях.

Для расчета прочности колесной пары, как и любой другой части вагона, необходимо: определить действующие на нее силы; установить возникающие в ее элементах напряжения; оценить прочность и долговечность рассматриваемой конструкции.

1. Силы, действующие на колесную пару

1. Вертикальная статическая нагрузка, приложенная к шейке оси

, (3.1)

где - коэффициент использования грузоподъемности вагона,

=0,9 – для грузовых, изотермических вагонов;

Р_БР - вес вагона брутто;

n - число осей в вагоне;

Р_кп – вес колесной пары без букс;

Р_ш – вес консольной части оси (от торца оси до плоскости круга катания колеса);

Формула (3.1) включает в нагрузку, приходящуюся на шейку оси, часть веса оси колесной пары и учитывает неполное использование грузоподъёмности при эксплуатации вагонов.

Определение веса консольной части оси и ее центра тяжести удобнее вести с помощью табл. 3.1. При составлении таблицы в качестве примера рассмотрена консольная часть оси типа РУ1.

3.1.2. Вертикальная динамическая сила от колебаний кузова на рессорах

Р_Д=Р_СТ  К_ДВ, (3.2)

где К_ДВ –коэффициент вертикальной динамики;

К_ДВ= _В (А+В ), (3.3)

где _В- величина, зависящая от осности тележки, _В= 1,0 – для 4-х осных грузовых и изотермических вагонов.

_В= 0,9 – для 6-ти осных грузовых вагонов. _В=0,8 – для 8-ми осных грузовых вагонов;

А- величина, зависящая от гибкости рессорного подвешивания вагона.

Таблица 3.1.

Плоскость круга катания x x2=h1+h2/2 xc1 h6 h5 h4 h3 h2 h1 6 5 4 3 2 1
Элемент консольной части оси		Размер элемента		Вес элемента	Расстояние от плоскости круга катания до центра тяжести элемента, хi	Pixi	Расстояние от плоскости круга катания до центра тяжести консольной части оси
№	Наименование	Высота, hi	Диаметр, di
1	подступичная
2	предподступичная
3	шейка
4	галтельная
5	резьбовая
6	торцовая

- удельный вес материала оси

, (3.4)

где - статический прогиб рессорного подвешивания;

В – величина, зависящая от типа вагона. В = 5,9410^-4 для грузовых вагонов. В = 4,1510^-4- для изотермических вагонов;

V - расчётная скорость вагона. Для осей грузовых вагонов по ГОСТ 22780-77 принимать V= 25 м/с (90 км/ч)