ТКЛ_2
.pdf
Загальна жорсткість індивідуального пружного підвішування з урахуванням жорсткості буксових повідків (див. рис. Б.2)
жв =12 |
жпржга |
. |
(5.9) |
|
жпр + жга + Σжпв |
||||
|
|
|
Жорсткість двох буксових повідків можна прийняти рівною жпв= 0,3 кН/м. Жорсткість пружного підвішування візка, віднесена до колеса, визначається як
ж = |
жв |
, |
(5.10) |
|
|||
к |
к |
|
|
де к – число осей у візку.
Статичний прогин пружного підвішування показує величину осадження пружних елементів під дією статичного навантаження
fст = |
Рст |
|
|
|
. |
(5.11) |
|
ж |
|||
|
в |
|
|
Статичне навантаження на візок приблизно визначиться виходячи з навантаження на вісь, яка дана в завданні
Рст = 2Пк. |
(5.12) |
6. ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСТОТИ КОЛИВАНЬ ПІДРЕСОРЕНОЇ МАСИ ТЕПЛОВОЗА
Коливання підресорених мас, викликані дією випадковою нерівністю колії та залежні від жорсткості системи і величини підресореної маси, називаються вільними (власними) коливаннями системи. Вони показують число повних періодів коливань в одиницю часу
Н |
с |
= |
1 |
|
жв |
, |
(6.1) |
2π |
|
||||||
|
|
|
m |
|
|||
|
|
|
|
|
в |
|
|
де mв – підресорена маса, що припадає на візок.
Якщо прийняти жв = Рст , mв = Рст , то отримаємо простіший вираз для
fст g
визначення частоти власних коливань
11
Нс ≈ |
5 |
. |
(6.2) |
|
|||
|
fст |
|
|
При користуванні формулою (6.2) статичний прогин fст слід підставляти
всантиметрах.
Зурахуванням впливу сил тертя в листових ресорах і вбудованого тертя формула (6.2) уточнюється:
Нс = |
6 |
. |
(6.3) |
|
|||
|
fст |
|
|
Між круговою і лінійною частотами коливань існує співвідношення: |
|
ωс = 2πНс. |
(6.4) |
Власні коливання системи протікають з приблизно постійною частотою. Для сучасних локомотивів частота власних коливань знаходиться в межах:
Нс =1,8 − 2,2 Гц,
ωс = 2 3,14 2,0 =12,56 с–1.
У варіантах, де за тепловоз-зразок прийнятий тепловоз ТЭП60 або ТЭП70, пружні елементи розміщуються в двох ступенях – між буксами і візками та між візками і кузовом. Надресорна будова має два ступеня свободи і дві частоти вільних коливань, які можуть бути визначені за наступною формулою
|
|
1 |
|
жІ + жІІ |
|
жІІ |
|
1 |
|
жІ + жІІ |
|
жІІ 2 |
жІ |
|
жІІ |
, (6.5) |
|||
ω1,2 |
= |
|
|
|
+ |
|
|
± |
|
|
|
+ |
|
|
− |
|
|
|
|
2 |
МІ |
|
4 |
МІ |
|
МІ |
МІІ |
||||||||||||
|
|
|
|
МІІ |
|
|
|
МІІ |
|
|
|
||||||||
де жІ – жорсткість підвішування першого ступеня (буксового); МІ – підресорена маса двох візків; жІІ – жорсткість підвішування другого ступеня (кузовною); МІІ – підресорена маса кузова.
Жорсткість підвішування першого ступеню дорівнює жорсткості підвішування двох візків, тобто жІ = 2жв. Жорсткість підвішування візка тепловозів ТЭП60 і ТЭП70 визначається за формулами, що приведені вище для збалансованого підвішування з урахуванням жорсткості буксових повідків.
Початкові дані, які дозволяють визначити загальну жорсткість підвішу-
12
вання другого ступеня жІІ, можуть бути прийняті по тепловозу-зразку. Наприклад, для тепловоза ТЭП60 статична жорсткість одного конуса з гуми марки НО-68-1 жкон =11 кН/мм; при розрахунку слід використовувати значення динамічної жорсткості конуса жкон(дин) , яка за даними ВНДТІ вище ста-
тичною в 2,5 рази. Жорсткість однієї бічної пружини опори другого ступеня
жпр =1,1 кН/мм.
Загальна жорсткість другого ступеня підвішування тепловоза може бути визначена після з'ясування схеми навантаження пружних елементів і способу їх з'єднання (паралельне, послідовне). Вага кузова з устаткуванням, підресорена вага двох візків приймаються по тепловозу-зразку. Відповідна підресорена маса М = Рст / g ( g – прискорення вільного падіння).
Підставляючи отримані дані в початкове рівняння, отримаємо два значення частот вільних коливаньω1 , ω2 , які повинні бути позитивними. Менше з них є частотою першого головного коливання (візок і кузов коливаються синфазно). Вища частота відповідає другому головному коливанню (кузов і візок рухаються назустріч один одному).
7. ВИЗНАЧЕННЯ КРИТИЧНОЇ ШВИДКОСТІ РУХУ ТЕПЛОВОЗА
Пружне підвішування є складною коливальною системою, на яку періодично впливає обурення з боку колії, що породжує так звані вимушені коливання.
Частота вимушених коливань
ω = |
2πV |
, |
(7.1) |
в |
L |
|
|
де V – швидкість руху тепловоза, м/с; |
|
L – довжина рейкових ланок, м. |
|
Явище резонансу може наступити при рівності частот власних і вимушених коливань. Швидкість руху, при якій наступає це небезпечне явище, що приводить іноді до сходу коліс з рейок, називається критичною Vкр. Вона
знаходяться із співвідношень |
|
|
|
|
|
ω =ω , |
2πVкр |
= |
Жв |
, |
(7.2) |
|
|
||||
с в |
L |
mв |
|
||
|
|
||||
13
звідки
V |
= |
ωс |
L = |
5 L |
. |
(7.3) |
|
|
|||||
кр |
|
2 π |
|
fст |
|
|
Отримане значення критичної швидкості слід порівняти із заданою конструкційною швидкістю. В цілях запобігання явищу резонансу і небажаних явищ, пов'язаних з ним, критична швидкість руху повинна бути вище конструкційної.
Розрахунок критичної швидкості необхідно провести для двох значень довжин рейкових ланок: L1 =12,5 м і L2 =25 м.
8. РОЗРАХУНОК ДЕМПФУВАННЯ КОЛИВАНЬ
Демпфування в пружному підвішуванні прийнято вважати задовільним, якщо робота тертя, що створюється демпферами, складає 3–6 % від роботи пружних сил підвішування в цілому. Таке співвідношення носить назву коефіцієнта відносного тертя.
Робота пружних сил підвішування візка
Ап = 4 fстжвz1, |
(8.1) |
де fст – статичний прогин підвішування, мм; жв – жорсткість підвішування візка, кН/мм;
z1 – величина відхилення рами візка при коливаннях (динамічний про-
гин), z1 =15–25 мм.
Робота сил тертя в підвішуванні візка, що створюється фрикційними гасителями
|
Wср = 4Fтрz1mв, |
|
(8.2) |
|||||
де Fтр – сила тертя одного гасителя, Fтр =5 −6 кН; |
|
|||||||
mв – число ТЕД у візку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коефіцієнт відносного тертя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wф |
|
Fтрmв |
|
|
|||
ϕт = |
|
= |
|
|
|
≥0,03 |
−0,06 . |
(8.3) |
А |
f |
ст |
ж |
|||||
|
у |
|
|
в |
|
|
||
При необхідності слід збільшити силу тертя, що створюється фрикційним
14
демпфером.
|
Робота сил в'язкого тертя гідрогасителів |
|
||
|
|
W = πС |
ω z2 , |
(8.4) |
|
|
г |
т с 1 |
|
де |
Ст – сумарний коефіцієнт опорів гасителів візка, кН·с/мм; |
|
||
|
|
Ст =λСкр, |
(8.5) |
|
де |
λ |
– коефіцієнт відносного демпфування, λ =0,28–0,3; |
|
|
|
Скр |
– критичний коефіцієнт опору, при якому коливання практично від- |
||
|
|
сутні; |
|
|
|
|
Скр = 2 |
жвmт , |
|
де |
mт – маса підресореного вантажу, кН·с/мм. |
|
||
|
Коефіцієнт відносного тертя пружного підвішування візка з листовими |
|||
ресорами визначається за формулою |
|
|
||
ϕт = ϕрnα2 жв,
жр
де ϕр – коефіцієнт відносного тертя листової ресори;
n – число листових ресор у візку;
α – частка навантаження на кожну ресору.
Коефіцієнт відносного тертя ресори
ϕр = 2μ(no −1)Lh ,
де μ =0,4 – коефіцієнт тертя між листами ресори;
h |
– товщина листа; |
L |
– довжина ресори; |
nо |
– число листів в ресорі. |
(8.6)
(8.7)
15
Рекомендована література
1.Малишев, Ю. В. і др. Методичні рекомендації до дипломного проектування [Текст] / Ю. В. Малишев. –Д.: Дніпропетр. держ. техн. ун-т залізн.
трансп., 2002. – 33 с.
2.ГОСТ 2.104-95. Межгосударственный стандарт: ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. Введ. 1997-07-01[Текст]. – К.: Госстандарт Украины, 1996. – 36 с.
3.Конструкция, расчет и проектирование локомотивов [Текст] / под ред. А. А. Камаева. – М.: Машиностроение, 1981. – 351 с.
4.Конструкция и динамика тепловозов [Текст] / под ред. В. Н. Иванова. –
М.: Транспорт, 1974. – 336 с.
5.Кузьмич, В. Д. и др. Тепловозы [Текст] / В. Д. Кузьмич. – М.: Транс-
порт 1974. – 317 с.
6.Пойда, А. А. и др. Тепловозы. Механическое оборудование. Устройство и ремонт [Текст] / А. А. Пойда. – М.: Транспорт, 1986. – 328 с.
7.Апанович, Н. Г. и др. Конструкция, расчет и проектирование тепловозов [Текст] / Н. Г. Апанович. – М.: Машиностроение, 1969. – 388 с.
8.Скалин, А. В. и др. Теория и конструкция локомотивов / Задание на курсовой проект с методическими указаниями для студентов специальности «Локомотивы» специализации «Управление технической эксплуатацией локомотивов» [Текст] / А. В. Скалин. – М.: ВЗИИТ, 1990. – 62 с.
9. Тепловозы СССР. Отраслевой каталог. 18-5-83 [Текст]. – М.: ЦНИИТЯЖМАШ, 1981. – 182 с.
10. Теорія та конструкція локомотивів. Екіпажна частина: Підручник для ВНЗ залізнич. трансп. [Текст] / під ред. Б. Є. Боднара. – Д.: ПП «Ліра ЛТД», 2009. – 284 с.
16
Додаток А
Таблиця А.1
|
Варіант |
Найменування вузла тепловоза |
|
|
завдання |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
Опорно-осьове підвішування ТЕД тепловоза серії ТЭМ2 |
|
|
(М62, 2ТЭ10, 2ТЭ116) з моторний-осьовими |
||
шифру |
|
||
|
|
||
2 |
Опорно-рамне підвішування ТЕД тепловоза ТЭП60 з |
||
|
|||
|
порожнистим валом і еластичною муфтою |
||
|
|
||
|
|
|
|
навчального |
3 |
Тяговий привод колісної пари тепловоза ТЭП70 з опор- |
|
но-рамним підвішуванням ТЕД |
|||
|
|||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Комбінований тяговий привод колісної пари тепловоза |
|
|
4 |
2ТЭ121 з несучим кожухом редуктора і торсіонним ва- |
|
цифра |
|
лом |
|
|
|
||
5 |
Буксовий вузол з повідковим зв’язком і пружинними |
||
|
|||
|
елементами |
||
Передостання |
|
||
|
|
||
6 |
Опорно-повертаючий пристрій і шкворневий вузол теп- |
||
|
|||
|
ловоза серії 2ТЭ10В (2ТЭ116) |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
7 |
Збалансоване пружне підвішування тепловоза серії |
|
|
ТЭП60 із застосуванням листових ресор |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
8 |
Індивідуальне пружне підвішування з гасниками коли- |
|
|
вань тепловоза серії 2ТЭ10В |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
9 |
Колісна пара з бандажами і пружним зубчастим колесом |
|
|
0 |
Маятникова підвіска тепловоза серії ТЭМ7 |
17
18
Таблиця А.2
Найменування параметру |
|
|
|
|
Варіант завдання |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Довжина ресори l , мм |
1,15 |
1,15 |
1,2 |
1,2 |
|
1,05 |
1,05 |
|
1,2 |
1,2 |
1,15 |
1,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина листа ресори b , м |
0,12 |
0,12 |
0,13 |
0,13 |
|
0,11 |
0,11 |
|
0,12 |
0,12 |
0,13 |
0,13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Товщина листа ресори h , м |
0,016 |
0,016 |
0,016 |
0,016 |
|
0,016 |
0,016 |
|
0,016 |
0,016 |
0,016 |
0,016 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина хомута ресори a , м |
0,11 |
0,11 |
0,11 |
0,11 |
|
0,11 |
0,11 |
|
0,11 |
0,11 |
0,11 |
0,11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Статичне навантаження Pст, кН |
80 |
82,5 |
85 |
87,5 |
|
90 |
92,5 |
|
95 |
97,5 |
100 |
102,5 |
Статичний прогин fст, мм |
85 |
90 |
95 |
100 |
|
105 |
110 |
|
115 |
120 |
125 |
130 |
Конструкційна швидкість Vк, км/год |
100 |
110 |
120 |
130 |
|
160 |
140 |
|
130 |
120 |
110 |
100 |
Діаметр пружини Dпр, м |
0,196 |
0,2 |
0,2 |
0,205 |
|
0,196 |
0,2 |
|
0,204 |
0,205 |
0,204 |
0,205 |
Зовнішній діаметр гумового амортизато- |
0,23 |
0,22 |
0,24 |
0,23 |
|
0,22 |
0,24 |
|
0,23 |
0,22 |
0,24 |
0,23 |
ра Dга, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутрішній діаметр гумового амортиза- |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,06 |
|
0,07 |
0,08 |
|
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,06 |
тора d , м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Висота гумового амортизатора H , м |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
0,03 |
|
0,03 |
0,04 |
|
0,03 |
0,03 |
0,04 |
0,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Додаток Б
Рис. Б.1
Рис. Б.2
Рис. Б.3
Позначення до рис. Б.1– Б.3: Г.А. – гумовий амортизатор, М.О. – маятникова опора, Р – ресора
19
|
Зміст |
|
Загальні вимоги до виконання курсового проекту............................................. |
3 |
|
Зміст курсового проекту........................................................................................ |
3 |
|
Початкові дані........................................................................................................ |
3 |
|
1. |
Вибір і обґрунтування застосування основних елементів екіпажної |
|
|
частини.............................................................................................................. |
4 |
2. |
Розрахунок листової ресори на міцність......................................................... |
4 |
|
2.1. Визначення числа листів ресори, що задовольняють умові їх |
|
|
міцності при статичному навантаженні................................................... |
4 |
|
2.2. Перевірка міцності ресори при динамічному навантаженні.................. |
5 |
|
2.3. Визначення статичного прогину (деформації) листової ресори............ |
5 |
3. |
Розрахунок пружини на міцність..................................................................... |
6 |
4. |
Розрахунок гумового амортизатора на міцність............................................. |
7 |
5.Визначення жорсткості та статичного прогину пружного
|
підвішування..................................................................................................... |
8 |
6. |
Визначення частоти коливань підресореної маси тепловоза...................... |
11 |
7. |
Визначення критичної швидкості руху тепловоза....................................... |
13 |
8. |
Розрахунок демпфування коливань............................................................... |
14 |
Рекомендована література................................................................................... |
16 |
|
Додаток А.............................................................................................................. |
17 |
|
Додаток Б.............................................................................................................. |
19 |
|
20