ТКЛ_2

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ УКРАЇНИ

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна

Кафедра «Локомотиви»

ТЕОРІЯ ТА КОНСТРУКЦІЯ ЛОКОМОТИВІВ

Методичні вказівки до курсового проектування. Розділ «Розробка екіпажної частини тепловоза» та визначення її основних параметрів»

Укладачі: Д. В. Бобирь, Є. Б. Боднар,

М. І. Мартишєвській

Для студентів спеціальності 7.100501 «Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту» спеціалізації «Виробництво, експлуатація та ремонт локомотивів» заочної форми навчання

Дніпропетровськ 2009

УДК 629. 42.01 (075.8)

Укладачі

Д. В. Бобирь, Є. Б. Боднар, М. І. Мартишєвській

Рецензенти:

головний інженер служби приміских пасажирських перевезень В. С. Любка (Придніпровська залізнця),

канд. техн. наук, доц. В. М. Ляшук(ДІІТ)

Теорія та конструкція локомотивів: Методичні вказівки до курсового проектування. Розділ «Розробка екіпажної частини тепловоза та визначення її основних параметрів» /Днiпропетр. націон. унiвер. залiзнич. трансп. ім. ак. В. Лазаряна; Уклад.: Д. В. Бобирь, Є. Б. Боднар, М. І. Мартишєвській. – Дніпропе-

тровськ, 2009. – 21 с.

Методичні вказівки містять методику виконання розрахунку і побудови тягової та те- хніко-економічних характеристик тепловоза.

Iл. 4. Табл. 2. Бiблiогр.: 10 назв.

©Бобирь Д. В. та ін., укладання, 2009

©Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна

Загальні вимоги до виконання курсового проекту

Завдання на курсовий проект з методичними вказівками включає вихідні дані для вибору і обґрунтування застосування основних елементів екіпажної частини, розрахунки на міцність елементів пружного підвішування, основних характеристик пружного підвішування проектного тепловоза, частоти коливань підресореної маси тепловоза, критичної швидкості руху та демпфування коливань.

Пояснювальна записка та креслення повинні виконуватися згідно з вимогами ЕСКД.

Виконуючи курсовий проект (КП), необхідно враховувати вимоги, що наведено у [1, 2].

Зміст курсового проекту

Пояснювальна записка окрім початкових даних повинна містити наступні розділи:

1.Розрахунок техніко-економічних показників проектного тепловоза.

2.Розробка екіпажної частини тепловоза та визначення її основних параметрів (дані методичні вказівки).

3.Динамічне вписування тепловоза в криву.

Курсовий проект повинен містити один лист графічної роботи стандартного розміру за ДСТУ формату А1 з розміром сторін 594×841 мм.

До креслення загального виду вузла, що розробляється, необхідно дати специфікацію, яка наводиться на листі або в пояснювальної записці.

Найменування вузлів для розробки наведено в табл. А.1 (додаток А). Курсовий проект підлягає захисту.

Початкові дані

Основні початкові дані якщо не надані керівником курсового проекту, обираються за табл. А.1, А.2, що наведені у додатку А. Якщо для проектних розрахунків бракує даних, студент має право приймати їх самостійно, керуючись відповідними параметрами тепловоза-зразка.

3

1. ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ОСНОВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЕКІПАЖНОЇ ЧАСТИНИ

Тип екіпажної частини приймається студентом по тепловозу-зразку.

У цьому розділі необхідно дати короткий опис, що супроводжується ескізами, наступних вузлів:

1.Опорно-повертаючого пристрою.

2.Шкворневого вузла або іншого пристрою для передачі тягового зусил-

ля.

3.Пристрою зв'язку букси з рамою візка.

4.Схеми пружного підвішування.

Також необхідно описати механізми передачі вертикальних навантажень від підресореної маси тепловоза на колісні пари та передачі тягового зусилля від колеса до автозчепу тепловоза.

Схема пружного підвішування, приклади яких наведено на рис. Б.1– Б.3, вибирається по тепловозу-зразку.

2. РОЗРАХУНОК ЛИСТОВОЇ РЕСОРИ НА МІЦНІСТЬ

2.1. Визначення числа листів ресори, що задовольняють умові їх міцності при статичному навантаженні

При розрахунках на міцність ресор допустима напруга прогину ресори під статичним навантаженням приймається рівною [σн]доп =550–650 МПа.

Загальне число листів в ресорі n можна визначити, використовуючи відомі співвідношення між припустимими – напругою прогину [σн]доп, зги-

4

Значення – довжини ресори l , ширини b і товщини h листа ресори і ста-

2.2. Перевірка міцності ресори при динамічному навантаженні

Припустиме значення напруги прогину ресори під динамічним навантаженням приймають [σн]max =1000 МПа.

Ресори перевіряють по припустимій напрузі прогину при динамічному навантаженніРдин з урахуванням впливу хомута за формулою

При цьому динамічне навантаження

Рдин = Рст (1 + Кд ).

Коефіцієнт вертикальної динаміки визначають за емпіричною формулою ВНИИЖТу

де V , fст – відповідно конструкційна швидкість, км/год, і статичний прогин пружного підвішування в мм (див. табл. А.4, остання цифра шифру).

Ресора задовольняє умові міцності при динамічному навантаженні, якщо

[σн]1доп <[σн]max .

2.3. Визначення статичного прогину (деформації) листової ресори

Статичний прогин листової ресори

де Е= 2,05·105 МПа – модуль пружності для сталі;

5

Пружини на міцність розраховують по допустимій дотичній напрузі [τ]max = 650 МПа при динамічному навантаженні.

Діаметр прутка визначається із рівняння міцності пружини

Загальне число витків більше числа робочих на кількість опорних витків, тобто на 1,5 витка – n =1,5np .

6

4. РОЗРАХУНОК ГУМОВОГО АМОРТИЗАТОРА НА МІЦНІСТЬ

У даному підрозділі необхідно визначити твердість гуми, що забезпечує міцність гумового амортизатора під статичним навантаженням. Гумові амортизатори пружного підвішування можуть мати форму диска, кільця або прямокутника і встановлюватися як опори пружин і ресор.

При розрахунку гумових амортизаторів абсолютна деформація під статичним навантаженням приймається Н =(0,1 −0,15)Н , де Н – первинна висота амортизатора. При великих значеннях Н гума швидко руйнується.

Якщо амортизатор (у вигляді диска, кільця або прямокутника) сприймає деформацію стиснення, то його жорсткість залежатиме від вільної поверхні випучування гуми і від стану опорних поверхонь. Розрахунковий модуль пружності амортизатора визначається за формулою

де Е – модуль пружності гуми;

α– коефіцієнт, що враховує стан опорних поверхонь. При міцному кріпленні опорних поверхонь гуми до металевих прокладок α = 4,67 ;

Ф– коефіцієнт форми, що являє відношення площі опорної поверхні (одній) амортизатора до його повної бічної поверхні (поверхні випучування).

Модуль пружності Е пов'язаний з модулем зсуву гуми Gp виразом

E =3 Gp .

Основним показником, що оцінює властивості гуми, є її твердість. Перехід від числа твердості h до Gp здійснюється за емпіричною формулою

7

У цій формулі Gp виражається в кг/см2.

Напруга стиснення σст і коефіцієнт форми Ф кільцевого амортизатора визначається за формулами

пругу стиснення, модуль пружності, модуль зсуву, а потім необхідну твердість гуми, що забезпечує допустиму деформацію амортизатора.

5. ВИЗНАЧЕННЯ ЖОРСТКОСТІ ТА СТАТИЧНОГО ПРОГИНУ ПРУЖНОГО ПІДВІШУВАННЯ

Основною пружною характеристикою пружного підвішування візка є жорсткість, яка показує величину навантаження в кН, що викликає статичний прогин в одиницю довжини.

Геометричні розміри пружних елементів, до яких відносяться пружини, листи ресори і гумові амортизатори, необхідно прийняти за результатами розрахунку розділів 2 – 4.

Жорсткість пружних елементів визначається з наступних формул:

– листової ресори

8

– циліндричної пружини

Сумарна жорсткість пружного підвішування залежить від способу навантаження пружних елементів: паралельного, послідовного і змішаного.

Жорсткість групи пружних елементів в загальному випадку визначається на основі прирівнювання роботи, необхідної для осадження всієї пружної системи, до суми робіт, витрачених на прогин окремих елементів.

При навантаженні декількох пружних елементів, наприклад пружини і ресори, робота, необхідна на стиснення системи, дорівнює сумі робіт на стиснення цих елементів

При послідовному навантаженні елементів (рис. 5.1)

Рис. 5.1.

Рзаг = Рр = Рпр тоді отримаємо

9

При паралельному навантаженні елементів (див. рис. 5.1)

Рзаг = жзаг fзаг;

Рр = жр fр; Рпр = жпр fпр.

Після підстановки у вираз (5.5) отримаємо

жзаг fзаг2 = жр fр2 + жпр fпр2 .

Оскільки при паралельному навантаженні

fзаг = fр = fпр, то маємо жзаг = жр + жпр.

При паралельному навантаженні елементів їх жорсткості підсумовують-

ся.

Знання цього принципу легко дозволяє, визначити сумарну жорсткість будь-якої складної системи.

Загальна жорсткість збалансованого пружного підвішування (див. рис. Б.1–Б.3) тривісного візка

де жрв – жорсткість ресорного вузла, кН/м;

жкв – жорсткість кінцевого вузла, кН/м.

Жорсткість пружних елементів ресорного вузла

де жр, жга , жпр – відповідно жорсткості ресори, гумового амортизатора і пружини.

Жорсткість кінцевого вузла

10