8 Расчёт рессорного подвешивания электровоза
8.2 Расчёт буксового рессорного подвешивания пассажирского электровоза
Комплект буксового рессорного подвешивания пассажирского электровоза в расчете на одно колесо колесной пары состоит из двух цилиндрических однорядных или двухрядных пружин и фрикционного или гидравлического гасителя колебаний.
На первом этапе расчёта необходимо определить неподрессоренную массу, приходящуюся на одну ось и статическую нагрузку на систему буксового рессорного подвешивания.
При опорно-рамном подвешивании и тяговом приводе II класса, то есть с опорно-рамным подвешиванием тягового двигателя и опорно-осевым подвешиванием редуктора, неподрессоренная масса,приходящаяся на одну ось, состоит из массы колесной пары и букс,массы зубчатого колеса с опорными подшипниками и части массы корпуса редуктора с шестерней. В этом случае величина Мн определяется по формуле:
(8.1)
где Мmp – масса тягового редуктора;
Мnм – масса передаточного механизма тягового момента.
Статическая нагрузка на одну пружину, кН, определяется по формуле:
(8.2)
(8.3)
где 2П – нагрузка от колесной пары на рельсы, кН;
Мн – неподрессоренная масса, приходящаяся на одну ось, т.
Коэффициент концентрации напряжений для пружины зависит от индекса пружины C=D/d. Коэффициент концентрации рассчитывается по формуле:
(8.4)
Наибольшие касательные напряжения в пружине, МПа, при действии статической нагрузки Р определяются по формуле:
(8.5)
Коэффициент запаса статической прочности для пружины рассчитывается по формуле:
(8.6)
Запас статической прочности:
1,7 Kn 2,0
1,7
.
Статический прогиб пружины под нагрузкой Р рассчитывается по формуле:
(8.7)
где G – модуль упругости при кручении, кПа, составляет 8∙107.
Требование по величине прогиба 33,737 >25,6 мм выполняется.
Основной характеристикой пружины является жесткость, которая численно равна нагрузке, вызывающей прогиб пружины на единицу длинны. Жесткость пружины, кН/м, рассчитывается по формуле:
(8.8)
Максимальная (предельная) нагрузка на пружину:
(8.9)
А прогиб пружины под этой нагрузкой:
(8.10)
Прогиб до полного соприкосновения витков определяется по формуле:
(8.11)
Коэффициент запаса прогиба:
(8.12)
При проектировании пружины необходимо обеспечить ее устойчивость.
Устойчивость пружины:
(8.13)
8.3 Расчёт пружин системы «Флексикойл»
Горизонтальный прогиб
(рисунок 8.1) при параллельном
смещении опорных поверхностей
(8.14)
где Н - горизонтальная сила;
Жr - боковая жесткость пружины, которая определяется:
(8.15)
где h - высота рабочей части пружины по оси прутка
(8.16)
(8.17)
Вспомогательные параметры, входящие в формулы (8.16) и (8.17):
(8.18)
Рисунок 8.1 – Положение пружины при действии вертикальной и горизонтальной нагрузок
(8.19)
;
(8.20)
где I - осевой момент инерции сечения прутка пружины;
- коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации), который зависит только от материала стержня, но не зависит от его размеров и формы сечения (для металлов 0,3).
α - угол подъема винтовой линии пружины, определяемый из условия:
(8.21)
; (8.22)
Под действием силы Н витки пружины испытывают дополнительную деформацию сдвига и возникающие при этом касательные напряжения определяются
(8.23)
где
- коэффициент концентрации напряжений.
(8.24)
