12. Пример выполнения курсового проекта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра: Вагоны и вагонное хозяйство

Допускаю к защите Руководитель:

В.К. Еремеев

Проект трансбордера перемещения вагонов

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине “Конструирование нестандартного технологического обору-

дования ВРП”

КП. ВВХ.190302.01.00.00.ПЗ

Курсовой проект защищен с оценкой ______________

Иркутск, 2012

202

Пример первой страницы проекта

3.Выбор редуктора, тормоза и конструирование трансмиссии……… 16

4.Расчёт и конструирование трансмиссионных валов ……………… 18

5.Расчёт и конструирование опорных валов и осей ………………… 22

9.Выбор и расчёт ходовых колёс………………………………………. 28

10.Защита и смазка подшипниковых узлов…………………………….30

11.Конструирование, сборка и регулировка трансбордера……………31

12.Электрическое обеспечение остановок трансбордера……………..34

204

12.1. Расчёт и конструирование несущей рамы трансбордера

Несущая рама для первоначального определения размеров составляющих элементов может быть представлена в виде двух или многоопорной балки, на которую монтируется рельсовый путь для перемещения вагона.

Анализ технико-экономических показателей грузовых четырёхосных магистральных вагонов колеи 1520мм показал, что достаточно рассмотреть вагоны с базами 10м и 17м, т.к. не смотря на многообразие конструкций вагонов их базы колеблются относительно рассматриваемых в небольших пределах.

Длина несущей рамы определена техзаданием и составляет 20м. При такой длине рамы и заданной массе вагона 70т, наиболее рациональной является конструкция на четырёх опорах (рельсовых путях перемещения рамы), исходя из возможно минимальных габаритов несущих профилей рамы. Концевые опоры необходимо установить как можно ближе к краям рамы во избежание её опрокидывания в момент захода вагона на раму. Расстояние между промежуточными опорами целесообразно выбрать конструктивно из условия более равномерного распределения нагрузки от массы вагона. В качестве несущих элементов рамы примем стандартные, серийно выпускаемые профили стального проката по ГОСТ 8240-72. На рис. 12.1 показана принципиальная предварительная расчётная схема рамы трансбордера.

Рис. 12.1. Принципиальная расчётная схема рамы трансбордера

На рис. 12.1.а показано воздействие вагона, установленного по центру рамы, а на рис 12.1.б вагон установлен на раме одной осью, а вторая ось находится на основном рельсовом пути. Под силой Р1 следует понимать нагрузку от одной оси вагона, равную 350 кН. Простейший анализ показывает, что наибольшие напряжения в раме возникают при нагрузке по схеме рис. 12.1.б. Несущие элементы рамы должны быть изготовлены из серийно выпускаемого стального проката марки стали Ст3 Сп. Допускаемое напряжение на изгиб примем равным пределу усталости данного материала [σ]−1 = 0,42σВ .

В нашем конкретном случае на основании табл. 12.1:

[σ ]= 0,42 480 = 201,6(МПа).

205

Необходимый момент сопротивления W сечения несущих балок рамы определим из условия: W = M [σ], где М – изгибающий момент в месте при-

ложения силы Р1 по рис. 12.1.б. Из условия простоты конструкции примем, что несущие балки будут изготовлены из стальных горячекатаных швеллеров по ГОСТ 8240-72 и с учётом момента сопротивления сечения двух стандартных рельсов, закрепленных на раме, найдём что данному условию будет соответствовать два швеллера №40 с достаточным запасом прочности [1]. Данный расчёт является довольно грубым приближением к реальной конструкции, но позволяет начать конструирование несущей рамы. Концевые поперечные балки выполним из швеллеров №40, а промежуточные поперечные балки из двутавровых профилей №40 по ГОСТ 8239-72.

Конструкция рамы достаточно хорошо показана на чертежах № КП ВВХ 190302 01 00 Сб лист 1 и лист 2 (рис. 12.3. и 12.4). Проверочный расчёт разработанной конструкции типовыми методами сопротивления материалов является весьма затруднительным и объёмным.

Для оценки напряжений, возникающих в элементах рамы трансбордера, а также реакций опор и прогибов, рассчитаем её в программном пакете MSC Nastran, который позволяет на практике реализовать метод конечных элементов строительной механики с достаточной для инженерного анализа точностью. Учитывая закрепление конструкции и приложив нагрузки проанализируем напряжённо-деформированное состояние конструкции.

Смоделируем различные варианты нагружения рамы трансбордера и оценим напряжённо-деформированное состояние конструкции (см. лист КП ВВХ 190302 01 01 Сб ) на рис. 12.2.

Анализ полученных результатов показывает, что ни в одном из сечений рамы возникающие напряжения не превышают допустимые. Одновременно мы получили значения нагрузок на опоры ходовых колёс трансбордера при различных вариантах положения вагона на раме трансбордера. Расчётные прогибы рамы под нагрузкой являются упругими и не нарушают работоспособность конструкции.

206

Рис.12.2. Оценка напряженнодеформированного состояния рамы

207

Рис. 12.3. Чертёж трансбордера, лист 1

208

Рис. 12.4. Чертёж трансбордера, лист 2

209

12.2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Определим потери на трение при передвижении трансбордера по рельсовому пути.

Момент трения при движении колеса по рельсу

kм - коэффициент, учитывающий трогание с места; 1,5;

f- коэффициент трения в подшипниках; 0,003 для роликовых

подшипников при радиальной нагрузке, (см. табл. 5.2);

Mтр = 80000 9,81 (0,0004+ 0,5 0,003 0,065) = 390,4(Нм).

Требуемая мощность электродвигателя:

210

где V - скорость перемещения трансбордера с вагоном, м/с; 0,3 м/с;

η- коэффициент полезного действия привода; 0,7 для цилиндриче-

ско-червячного редуктора, (см. табл. 5.1).

Nтр = 4758 0,3 = 2,04(кВт). 0,7 1000

Угловая скорость и частота вращения оси колеса трансбордера :

По каталогу предприятия ОАО «Завод РЕДУКТОР» выбираем моторредуктор цилиндрическо - червячный типа 2МРЦЧ-100Р регулируемого исполнения со встроенным тормозом (см. табл. 12.2).

Условное обозначение мотор-редуктора: 2МРЦЧ-100Р-18-53-1-4-2-У2-С-380 ТУ 4161-005-00221178-2001.

12.3. Расчёт валов

Материал валов – Сталь 45. Механические характеристики стали сведены в таблицу 12.3 [1].

Таблица 12.3

Механические характеристики Стали 45

211