Порядок выполнения работы

Оценочный расчет оси колесной пары часто производимусловным (приближенным) методом.

Ось рассматривается в статическом состоянии, на нее действует система сил:

вертикальная 1,25Р_о и горизонтальная боковой Н – 0,5Р_о, где 1,25 — коэффициент учитывающий действие вертикальной динамической нагрузки; Р_о — статическая нагрузка на ось от веса вагона брутто, обычно вычисляемая по формуле:

(3.1)

где P_ст — статическая нагрузка вагона, представляющая собой силу тяжести груза в вагоне; Т — собственная сила тяжести; т_о — число колесных пар.

Расчетные силы считают приложенными в центре тяжестиО вагона (рисунок 4). Расстояние от оси колесной пары до точкиО принимают h = 1,45 м, если оно не установлено техническим заданием на проектирование вагона.

Рисунок 4 - Расчетная схема нагружения колесной пары

Расчетные силы вызывают нагружение:

левой шейки оси

(3.2)

правой шейки оси

(3.3)

Эти силы считают приложенными к серединам шеек. Вертикальные опорные реакции для левого и правого колес, вычисляемые без учета веса колесной пары, соответственно:

(3.4)

К левому колесу приложена также горизонтальная реакция Н. Изгибающие моменты вычисляют в трех расчетных сечениях I—I, II—II и III—III: М₁ — у внутренней галтели шейки, М₂ — в плоскости круга катания и М₃ — в середине оси. Для этих сечений они составляют:

(3.5)

где 2b₂ — расстояние между серединами шеек оси; 2s — расстояние между кругами катания колес; l₁ — длина шейки оси; r — радиус колеса; l₂ — расстояние от середины шейки до плоскости круга катания; l₁ — допустимый износ по длине шейки.

Из уравнения прочности на изгиб М_i = W_i[_i], где и i = 1; 2; 3, определяем наименьшие допускаемые диаметры:

Шейки

(3.6)

подступичной части:

(3.7)

середины оси:

(3.8)

Величины допускаемых напряжений даны в табл.3.1.

Таблица 3.1

Вагон	Допускаемые напряжения, MПa, в оси колесной пары
	В шейке [1]	В подступичной части [2]	В средней части [3]
Пассажирский	100	140	130
Грузовой	120	165	155

Если при оценке прочности существующей оси фактические диаметры в соответствующих расчетных сечениях оказались равными или большими, чем полученные, то прочность обеспечена. При этом для обеспечения возможной обточки при износе к расчетным диаметрам добавляют: для шейки оси — 2 мм, для подступичной и средней частей оси — 6 мм.

Дополнительно определим устойчивость колесной пары против схода с рельса.

Для предупреждения схода вагона в эксплуатации производится проверка устойчивости движения колеса по рельсу, для чего подсчитывается коэффициент по формуле:

(3.9)

где  = 60—70,  = 0,25, P_в1 — вертикальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса; Р_б — горизонтальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса.

Допустимое значение коэффициента запаса устойчивости колесной пары от схода с рельсов:

для пассажирских вагонов — [К_ук] = 1,8;

для изотермических вагонов— [К_ук] = 1,6;

для грузовых вагонов— [К_ук] = 1,4;

При K_ук<[K_ук] может произойти вползание гребня колеса на головку рельса и сход вагона с рельсов.