2. Расчетные нагрузки и режимы нагружения оси колесной пары

Схема загружения оси и расположение расчетных сечений показана на рисунке 4.2. При расчете предполагается, что ось опирается на две опоры, лежащие в плоскости кругов катания колес. Взамен удаленных колес в опорных местах оси приложены силы Н₁, Н₂ и моменты М_А, М_П

Схема загружения и режимы нагружения оси колесной пары(рис.5)

Рис.4.3. Схема загружения и режимы нагружения оси колесной пары.

4.2.1. Изгибающий момент, действующий в сечении оси на левой опоре

. (4.30)

М_А = 41.1*0.475 – (1-0.7)*0.216*58.5=15.7кНм

В формуле (4.30) помимо момента , возникающего от бокового давления колеса на рельс, учитывается часть момента сил инерции буксового узла, воспринимаемую диском колеса за счет его жесткости. В расчетах коэффициент передачи инерционных нагрузок на внутренние сечения оси  принимается равным 0,7.

4.2.2. Момент на правой опоре, возникающий за счет силы Н₂

М_П=Н₂ r_к . (4.31)

М_П = 11.1*0.475 = 5.27кНм

Вертикальные реакции R_C и R_D в опорах оси отличаются от вертикальных реакций рельсов R_А и R_В. R_C и R_D определяются из условий равенства нулю суммы моментов всех сил относительно опор

, .

4.2.3. Вертикальная реакция на левой опоре оси от расчетных нагрузок

. (4.32)

=211,5кНм

4.2.4. Вертикальная реакция на правой опоре

. (4.33)

=46,89кНм

Оценка прочности оси производится по следующим расчетным сечениям:

I-I - шейки по внутренней кромке кольца заднего подшипника (начало разгружающей канавки), т.е. на расстоянии 69 мм от линии приложения вертикальной статической нагрузки;

II- II – шейки на расстоянии 2/3 длины участка от торца предподступичной части до линии сопряжения цилиндрической поверхности с радиусом 25 мм. Это расстояние для галтелей по ГОСТ 22780-77 принимается равным 9,5 мм;

III- III - подступичной части в плоскости круга катания колеса т.е. на расстоянии 228 мм от линии действия вертикальной статической нагрузки;

IV-IV - по середине оси;

V-V- средней части оси на расстоянии 2/3 длины участка от конца подступичной части до плоскости сопряжения галтели со средней частью.

4.2.5. Изгибающие моменты от рассматриваемых расчетных нагрузок в указанных сечениях

;

;

; (4.35)

;

,

где , , , , , - расстояния показанные на схеме расположения расчётных сечений оси.

l₁ = 69мм l₄ = 526мм

l₂ = 69+31-9.5=90.5мм l₅ = 100+76+265+19=460мм

l₃ = 228мм l₆ = l₃ – Хс = 12мм

4.2.6. Изгибающие моменты от действия вертикальной статической нагрузки в тех же сечениях

;

; (4.36)

.

4.2.7. Моменты сопротивления изгибу расчетных сечений

W_I=W_II= ;

; (4.37)

;

.

где d₁, d₃, d₄, d₅ -диаметры расчетных сечений оси.

W_I = W_II = = 0.0002м³

=0.0007м³

=0.0004м³

=0.0006м³

4.2.8. Напряжения в расчетных сечениях оси от вертикальной статической нагрузки

. (4.38)

4.2.9. Напряжения в расчетных сечениях оси от расчетных нагрузок

. (4.39)

При коэффициент запаса прочности n не рассчитывается, условно принимается n  2,5.

Значения предела усталостной прочности для расчетных сечений приведены в табл. 4.3

Таблица 4.4.

Сечение оси	, МПа
	Накатанная ось	Ненакатанная ось
I- I	150	80
I I- I I	150 (165)*	80
I I I- I I I	130	80
IV – IV	180	135
V-V	180	135

*- в случае накатки галтели роликом с поворачивающейся осью вращения.

, n  2,5.

, n  2,5

, n  2,5

, n рассчитывается по формуле 4.40.

, n  2,5