Завдання на курсовий проект. Вихідні дані

Курсовий проект виконується в обсязі, передбаченому завданням на проект в методичних вказівках [ ].

Вихідні дані для варіанта приводимо у табличній формі

Таблиця 1

№	Найменування	Позначення	Величина	Розмірн
1	Варіант	-		-
2	Дві останні цифри	-		-
3	Сума двох останніх цифр	-		-
4	Цифра третього розряду	-		-
5	База візка	2а		м
6	Навантаження на вісь колісної пари	2П		кН
7	Тип двигуна	-		-
8	Вага двигуна	РД		кН
9	Товщина листів стінки	а1 ; а2		мм
10	Товщина листів полки	b3 ; b4		мм
11	Товщина листів накладки	b5		мм
12	Ширина листа верхнього	а4	280	мм
13	Ширина листа нижнього	а3	280	мм
14	Ширина накладки	а5	230	мм
15	Вишина листа бокової стінки	b1; b2	380	мм
16	Жорсткість листової ресори	жр		кН/м
17	Жорсткість пружини	жпр		кН/м
18	Радіус кривої	R		м
19	Підвищення зовнішньої рейкової нитки в кривій	h		мм

Відомості про вірогідність експлуатації локомотива з різними середніми інтервальними швидкостями приведені в розділі 14.

1. Розрахункова схема рами візка

Рама візка може бути представлена стержнями, оскільки їх довжина значно перевищує розміри поперечного перерізу. Тому всі елементи рами представлені осями, що проходять через центри ваги площ їх поперечних перерізів. Для спрощення системи всі горизонтальні стрижні зведені в одну розрахункову площину, осі елементів прийняті прямолінійними без врахування зміни форми поперечних перерізів на окремих ділянках балок. Положення розрахункової площини приймається на висоті h_p= 1000 мм над рівнем голівок рейок. Схема набуває такий вигляд

Розрахункові розміри визначаємо згідно залежностям, приведеним в методичних вказівках [ ]:

21 - розрахункова довжина боковини в метрах (далі всі лінійні розміри приведені в метрах) дорівнює відстані між центрами ваги поперечних перерізів кінцевих балок

2l = 2a + 1.46 м;

2b - розрахункова довжина кінцевої і шкворневої балок дорівнює відстані між центрами ваги поперечних перерізів бічних балок

2b = 2.2 м;

x_р1, x_р2 - відстані від осі Y до вертикальних осей, що проходять через центри кріплення ресорного підвішування до кронштейнів

x_p1 = a – 0.7 м;

x_p2 = a + 0.7 м;

x_n1, x_n2 - відстані від осі Y до вертикальних осей, що проходять через центри кріплення буксових повідків до великих і малих буксових кронштейнів відповідно

x_n1 = a – 0.475 м;

x_n2 = a + 0.475 м;

х_к - відстань від осі Y до вертикальної осі, що проходить через центр кронштейна люлечного підвішування

x_k = 0.59 м;

z_nl, z_n2 - відстані від розрахункової площини рами до осей вузлів з'єднання повідців букси з буксовими кронштейнами

z_n1 = 0.45 – 0.16 + 0.2 =0.49 м;

z_n2 = 0.45 – 0.16 = 0.29 м;

z_ш - відстань від розрахункової площини рами до центра шкворневого вузла

z_ш = 0.55 – 0.16 = 0.39 м;

х_д - відстань від осі шкворневої балки до осі кронштейна підвіски тягового двигуна

x_д = a – L_д= а – 1.2 м;

Результати розрахунків зводимо в таблицю

Таблиця 2

№п.п.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Позначення	2l	2b	xp1	xp2	xn1	xn2	xk	zn1	zn2	zш	xд
Розмір,м	4,71	2,2	0,925	2,325	1,15	2,1	0,59	0,49	0,29	0,39	0,425

2. Характеристика небезпечного перерізу

Поперечний переріз бічної балки візка має вигляд (розміри в см )

Z

При розрахунках бічної балки на міцність розглядають сили, що діють у вертикальній площині, а основним видом деформації балки визначають згинальні. При цьому виникає потреба знати геометричні характеристики перерізу, а саме, моменті опору балки для обох центральних осей. Вісь Z є головною центральною віссю ( зважаючи симетрію перерізу), а друга головна центральна вісь (Y) повинна проходити через центр ваги перерізу.

З рисунка 2 видно, що поперечний переріз несиметричний щодо будь якої горизонтальної осі і симетричний щодо вертикальної осі Z , тому остання називається центральної. Звідси випливає, що центр ваги перерізу лежить на осі Z.

Тому положення центру ваги перерізу не має значення для визначення характеристик опору відносно вертикальної осі Z і дуже важливе при визначенні характеристик перерізу відносно горизонтальної осіY.

Для визначення положення центра ваги слід проведемо допоміжну горизонтальну вісь Y' через центри ваги елементів 1 і 2 і визначимо статичний момент Sу’ перерізу щодо цієї осі. Точка перетинання допоміжної осі Y' з віссю Z позначена буквою С. Розміри поперечного перерізу і результати розрахунків слід записувати в таблицю 3 у наступній . послідовності:

1 - номер кожного елемента перерізу боковини (графа 1);

2 – розмір елемента вздовж осі Y;

3 – розмір елемента вздовж осі Z;

4 - площі елементів перерізу Fi;

5 – координата центру ваги елемента відносно осі Y₁;

6 – статичний момент елемента, як добуток множення даних граф 4 і 5;

Ордината центра ваги площі всього перерізу боковини визначається за залежністю

Zc = ΣSy'/ΣF_i (2.1)

Значення Zc слід відкласти по осі Z нагору від точки С і через отриману точку провести

горизонтальну центральну вісь Y.

Далі слід визначити геометричні характеристики перерізу щодо центральної осі Y у наступній послідовності і записом у такі графи:

7 - ординати Zi, центрів ваги елементів перерізу відносно нової центральної осі Y, що визначаються за залежністю

Zi = Z'_i-Z_c;

8 - моменти інерції Jy ,i, елементів перерізу щодо власних центральних осей у ,і їхня сума ΣJ_yсi . Момент інерції J_yсi визначається за залежністю

J_yсi=(a_i*b³_i)/12, (2.2)

де а_і, і b_і, - горизонтальні і вертикальні розміри елементів перерізу

9 – добуток z²_i • F_i, для кожного елемента перерізу і їхня сума;

10 – момент інерції Jy усього перерізу щодо горизонтальної центральної осі Y. Визначається за залежністю

Jy = ΣJ_yсi + Σ(Z²_i • Fi) (2.3)

Для кожного елемента знаходять як суму даних граф 8 і 9, а остаточний результат для всього перерізу знаходять, сумуючи значення всіх елементів.

Приводимо для наочності один з варіантів табличних розрахунків.

Таблиця 3. Розрахунок моменту інерції перерізу I_y

№ еле- менту і	ai, см	bi , см	Fi , см2	z'i, см	SY’,i , см3	zi , см	Iyc, i , см4	zi2Fi , см4	Iy,i , см4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	1,2	30	36	0	0	-4,20	337,5	636,5	974,0
2	1,2	30	36	0	0	-4,20	337,5	636,5	974,0
3	27,5	1,2	33	-15,6	-514,8	-19,80	0,495	12943,7	12944,2
4	27,5	1,2	33	15,6	514,8	11,40	0,495	4285,0	4285,5
5	25	1,8	45	17,1	769,5	12,90	1,51875	7482,7	7484,3
Σ			183		769,5				26662,0

На підставі отриманих результатів визначимо момент опору перерізу за формулою

W_y= I_y /z_{max ,} (2.4)

де z_max – максимальна ордината зовнішнього волокна перерізу, що в нашому випадку дорівнює (див. Рис.2)

z_max = 19 + z_c + b₃.

При визначенні характеристик перерізу відносно вертикальної осі Z скористуємось формою таблиці 3. Звернемо увагу на ту обставину, що власний момент інерції кожного з елементів (графа 8) буде визначатися відносно вертикальної осі, і тому в позначеннях розмірів елементу, прийнятих у таблиці 3, розрахункова формула буде мати вигляд:

J_zсi=(b_i*a³_i)/12, (2.2a)

Приводимо для наочності один з варіантів табличних розрахунків.

Таблиця 4

№ еле- менту і	ai, см	bi , см	Fi , см2	y'i, см	SZ’,i , см3	yi , см	IZc, i , см4	yi2Fi , см4	IZ,i , см4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	1,2	30	36	11,9	428,4	11,90	0,5	5098,0	5098,5
2	1,2	30	36	-11,9	-428,4	-11,90	0,5	5098,0	5098,5
3	27,5	1,2	33	0	0	0,00	260,0	0,0	260,0
4	27,5	1,2	33	0	0	0,00	260,0	0,0	260,0
5	25	1,8	45	0	0	0,00	293,0	0,0	293,0
Σ			183		0				11009,9

0/ = 0 см

Момент опору перерізу

W_z= I_z /y_max , (2.4а)

де y_max = 28/2 см (згідно з рис.2 ).