Расчет подшипниковых узлов транспортных средств. Учебно-методическое пособие

Момент сопротивления, зависящий от типа подшипника, от гидродинамических свойств и вязкости

где f0 – коэффициент, зависящий от типа подшипника и свойств смазочного материала.

Сумма моментов ∑Мj сопротивления вращению колесной пары образуется в результате действия на элементы подшипника радиальных(Р1 и Р2) и осевых На сил.

Расчеты выполним соответствующим образом с учетом конструкции подшипника с цилиндрическими короткими роликами типового буксового узла и конического подшипника буксы кассетного типа с учетом движения грузового вагона по кривым участкам железнодорожного пути.

1 Типовой буксовый узел вагона

Сумма моментов от сил сопротивления качения, образующихся в буксовых узлах колесной пары под действием радиальных сил, Н·мм

М РТ Т D0 Р1 Р2 (2.67)

2 Dw

- 61 -

Сумма моментов от сил сопротивления скольжения, образующихся в буксовых узлах колесной пары под действием осевых сил, Н·мм

Результирующий момент сопротивления движения вагона, оснащенного типовыми буксовыми узлами, Н·мм

2 Буксовый узел вагона кассетного типа

Сумма моментов от сил сопротивления качения, образующихся в буксовых узлах колесной пары под действием радиальных сил (2.35), Н·мм

Сумма моментов от сил сопротивления скольжения, образующихся в буксовых узлах колесной пары под действием осевых сил (2.36), Н·мм

М НК 12D0 (Р1 Р2 ) sin( ) 2Hа cos( ) ( 2.71)

Результирующий момент сопротивления движения

вагона, оснащенного буксовыми узлами кассетного типа

- 62 -

Трение в подшипниках приводит к нагреву буксовых узлах вагонов. Мощность сил трения в подшипниках можно определить по известной формуле, Вт

В момент начала движения вагона с места значения моментов сопротивления в буксовых узлах рекомендуется принимать в два раза выше.

Таким образом, при разработке конструкций буксовых узлов необходимо осуществлять поиск технических решений, позволяющих исключить образование силы трения скольжения в подшипниках и повысить герметичность буксового узла, что позволит уменьшить результирующую силу сопротивления движению вагона при эксплуатации.

2.8 Расчет подшипника на усталостное разрушение поверхностей качения

При проектировании буксовых узлов критерием оценки его работоспособности является долговечность подшипников.

- 63 -

Под долговечностью подшипника качения подразумевается число оборотов подвижного кольца до появления первых признаков усталости материала на одном из колец или теле качения.

Подшипники буксовых узлов вагонов железнодорожного транспорта относятся к специальным конструкциям для определения эксплуатационных характеристик, которых рекомендуется следующая методика расчета на усталостное разрушение при условии, что поверхности элементов подшипников соответствуют техническим требованиям ГОСТ 520-2002.

Оценку долговечности подшипников буксовых узлов выполним по методике [4]

где Lв; Lн–долговечность вращающегося и неподвижного колец подшипника, млн. об.

динамическая грузоподъемность тел качения в зоне контакта с внутренним и наружным кольцами подшипника соответственно, Н;

эквивалентная сила, действующая на тела качения подшипника в зоне контакта с внутренним и наружным кольцами соответственно, Н.

- 64 -

В результате определим долговечность подшипника в интервале времени его безотказной работы, час

Долговечность подшипника в млн. км пробега вагона

Для выполнения расчетов в соответствии с методикой оценки технических и эксплуатационных показателей конструкций подшипников качения требуется разработка блок-схемы алгоритма расчета с использованием размеров подшипников качения типового буксового узла и букс кассетного типа с учетом установленных геометрических размеров и существующих условии эксплуатации вагонов:

–при движении вагона в криволинейном участке пути;

–при движении вагона в криволинейном участке пути в режиме его торможения;

–при движении вагона в прямом участке пути;

–при движении вагона в прямом участке пути в режиме его торможения;

–при движении вагона через стрелочные переводы Оценка долговечности подшипниковых узлов

представляет собой серьезную проблему, базой для достоверности которой являются испытания на усталостное

- 66 -

разрушение, изнашивание и выявления причин по потере работоспособности всех элементов конструкции.

Список литературы

1. Вагоны: Учебник для вузов ж.д. трансп. – 3-е изд., перераб. и доп./ Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский и др.; Под общ. ред. Л.А. Шадура. – М.:

Транспорт, 1980. – 439 с.

2. Конструирование и расчет вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ В.В. Лукин, Л.А. Шадур, В.Н. Котуранов, А.А. Хохлов, П.С. Анисимов; Под ред. В.В. Лукина. М.: УМК МПС России, 2000. 731 с.

3. Вершинский С.В., Данилов В.Н., Хусидов В.Д. Динамика вагона: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ Под ред. С.В. Вершинского. – М.: Транспорт, 1991.-360 с.

4. Перель Я.Л., Филатов А.А. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник.

– М.: Машиностроение, 1992. – 608 с.

5. Черменский О.Н., Федотов Н.Н. Подшипники качения: Справочник-каталог. – М.: Машиностроение, 2003.

–576 с.

6.Комиссар А.Г. Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации: Справочник. – М.: Машиностроение, 1987. – 384 с.

-67 -

7. Воротников В.Г. Расчет и оценка работоспособных подшипников качения буксовых узлов вагонов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. М.: МИИТ. 1990. – 53 с.

8. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). – М.: ВНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. – 320 с.

9. ГОСТ 33211-2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам.

10. ГОСТ Р520-2011 Подшипники качения. Общие технические условия.

11. ГОСТ 18572-2014 Подшипники качения Подшипники буксовые роликовые цилиндрические железнодорожного подвижного состава.

12. ГОСТ 18854-2013 Подшипники качения. Статическая грузоподъемность.

13. ГОСТ 18855-2013 Подшипники качения. Динамическая грузоподъемность и номинальный ресурс.

14. ГОСТ 32769-2014 Подшипники качения. Узлы подшипниковые конические букс железнодорожного подвижного состава.

15. ГОСТ 19791-74 Смазка железнодорожная ЛЗ-ЦНИИ. Технические условия

- 68 -

Учебно-методическое издание

Воротников Валерий Геннадьевич

Калетин Сергей Владимирович

Козлов Максим Владимирович

РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Учебно-методическое пособие по дисциплине

«Машины и гибкие технологии вагоноремонтного производства»

Изд. № 373-18

Тираж 100 экз.

Москва, Копировальный центр PrintSide

- 69 -