Устойчивость колесной пары

     В состав рычажной передачи входят: тормозной  цилиндр (ТЦ), авторегулятор рычажной передачи РТРП-675, система рычагов и тормозных тяг, при помощи которых происходит прижатие колодок к поверхности катания колес. Все шарнирные соединения рычажной передачи, за исключением привода ручного тормоза, снабжены износостойкими втулками. ТЦ предназначен для передачи усилия сжатого воздуха, поступающего в него при торможении, на систему тяг и рычагов. Для поддержания хода поршня тормозного цилиндра в заданных пределах (130-160) установлен автоматический регулятор со стержневым приводом РТРП-675.

     Вагон оборудован автоматическим пневматическим тормозом, который работает только от действия сжатого воздуха и является резервным; и электропневматическим тормозом, работающим от действия сжатого воздуха и управляемым при помощи тока. Этот тормоз является основным.

     В состав пневматической части тормозного оборудования входят: концевые краны, тормозная магистраль (ТМ), краны экстренного торможения, разобщительный кран, воздухораспределитель (ВР), воздушный резервуар вместительностью 78 л, выпускной клапан. Концевые краны служат для сообщения и разобщения ТМ вагона с ТМ поезда. Они установлены на воздушной магистрали с обоих концов вагона. воздушная ТМ смонтирована из труб Æ 1^1/4 дюйма и расположена под вагоном. ВР используется как резервный при электропневматическом тормозе. Он крепится к рабочей камере электровоздухораспределителя. Запасной воздушный резервуар вместимостью 78 л предназначен для питания ТЦ сжатым воздухом. Выпускной клапан предназначен для выпуска воздуха из тормозной системы. Он установлен на запасном резервуаре. От него на обе стороны и внутрь вагона отведены поводки для отпуска тормоза вручную.

     В состав электропневматической части  тормозного оборудования входят: электрическая  ТМ и подключенный к ней электровоздухораспределитель, междувагонные соединительные рукава с элекроконтактом. Электровоздухораспределитель служит для наполнения ТЦ воздухом при торможении, поддержания установившегося в нем давления и выпуска воздуха из цилиндра в атмосферу при отпуске тормоза. Междувагонные рукава предназначены для разъемного соединения ТМ и электрических цепей электропневматического тормоза. Каждый вагон оборудован ручным тормозом, предназначенным для удержания вагона на месте на уклоне до 0,030^оо/_о.  Привод ручного тормоза состоит из рукоятки ручного тормоза, расположенной в тамбуре вагона, винтовой передачи, а так же системы рычагов и тормозных тяг, при помощи которых происходит прижатие колодок к поверхностям катания колес.

     Автосцепное устройство состоит из пяти частей:

• корпуса и расположенного в нем механизма;
• расцепного привода;
• ударно-центрирующего прибора;
• упряжного устройства с поглощающим аппаратом;
• опорных частей.

     Вагон оборудован автосцепкой СА-3 (советская  автосцепка, третий вариант). Эта автосцепка (рис.7) относится к нежестким автоматическим сцепкам.

     Корпус  автосцепки предназначен для передачи ударно-тяговых усилий упряжному устройству и для размещения механизма, вместе с которым осуществляется сцепление и расцепление вагонов. Корпус автосцепки представляет собой стальную полую отливку, имеющую головную часть (голову) и хвостовик. Головная часть имеет большой 1 и малый 4 зубья, которые, соединяясь, образуют зев. Из зева выступают части замка 3 и замкодержателя 2.

     Горизонтальную  проекцию зубьев, зева и выступающей  части замка называют контуром зацепления автосцепки.

     Головная  часть корпуса имеет упор 5 для передачи сжимающего усилия через розетку концевой балки рамы вагона после полного сжатия поглощающего аппарата и деформации упряжного устройства.

      Хвостовик корпуса имеет отверстие 6 для клина, соединяющего корпус с  тяговым хомутом упряжного устройства. Для облегчения горизонтального перемещения корпуса автосцепки торцу хвостовика придана цилиндрическая форма.

1-большой  зуб; 2-замкодержатель; 3-замок; 4-малый  зуб; 5-упор; 6-отверстие для клина.

Рисунок 7 – Автосцепка СА-3

     Корпус  автосцепки отливают из углеродистой стали мартеновского производства, которая, согласно ГОСТ 88-55, имеет углерода 0,17-0,27%, марганца 0,5-0,9%, кремния 0,17-0,37%, серы и фосфора не более 0,045% каждого. Минимальные  значения механических характеристик составляют: временное сопротивление 412 МПа, предел текучести 245 МПа и относительное удлинение 20-22%.

     Корпуса, отлитые из такой стали, разрушаются  при усилиях 2,2-2,9 МН, когда продольные оси автосцепок совмещены, и при  усилиях 2,2-2,9 МН, когда эти оси смещены на 100 мм. Среднее значение разрушающего усилия составляет соответственно 3,1 и 2,9 МН, а начало текучести материала происходит при 2,1 и 1,8 МН. 

 

4. Расчет на прочность котла  цистерны

1. Расчет котла от действия внутреннего давления

 

     В котле цистерны, подверженному действию внутреннего давления , возникают напряжения, которые могут быть вычислены по формулам безмоментной теории оболочек. Такие оболочки, не испытывающие изгиба, называют мембранами, а напряжения в них, определяемые без учета изгиба–мембранными напряжениями.

     Мембранные  напряжения в цилиндрической части  котла составляют:

в поперечном сечении I-I (рис.8): 

;       (6) 

в продольном сечении II-II (по образующей): 

;       (7) 

где  радиус и толщина секции цилиндрической части котла ( ).

     Мембранные  напряжения в сферическом днище: 

,       (8) 

где  радиус и толщина стенки днища ( ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 8–Расчетная схема котла

     Расчетное давление принимаем  .

     Тогда 

 

 

2. Расчет на вертикальные нагрузки

 

     Вертикальные  нагрузки, действующие на котел, могут  рассматриваться в качестве равномерно распределенных с общей интенсивностью (рис.9): 

.     (9) 

где  вес груза ( );

   вес котла (

           );

     динамическая нагрузка (при расчете  по I расчетному режиму );

    длина цилиндрической части котла ( ).

     Тогда  

 

     Напряжения  в поперечном сечении котла составляют: 

,       (10) 

где  изгибающий момент в расчетном сечении котла;

     момент сопротивления изгибу поперечного сечения котла. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 9–Расчетная схема для расчета цистерны на вертикальные нагрузки 

     Реакции

     Изгибающий  момент в шкворневом сечении I-I составляет: 

 

 

     Момент  сопротивления изгибу поперечного  сечения котла: 

       

     Подставим эти значения в формулу (10):

 

 

 

  

5. Расчет  на прочность оси  колесной пары

 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 10– Расчетная схема 

     Статическая нагрузка на ось от веса вагона , тогда: 

   вертикальная  сила  

   горизонтальная  сила  

     Диаметры  оси: 

   шейки d₁ = 130 мм;

   подступичной  части d₂ = 194 мм;

   средней части d₃ = 172 мм. 

     Материал  оси – сталь Осв. 

     Допускаемые напряжения: 

      МПа;

      МПа;

      МПа.

     1.Сечение  1-1 (шейка оси)

;

        Момент в сечении 1-1: 

     

       

       

     Осево й момент сопротивления сечения: 

      м³ 

     Тогда напряжение в сечении 1-1 будет равно: 

      Мпа 

      <  

     2.Сечение  2-2 (подступичная часть): 

        Осевой момент сопротивления  сечения: 

         м³; 

        Момент в сечении 2-2 находим по формуле: 

  

 

        Напряжение в сечении 2-2 

         МПа 

         <  

     3.Сечение  3-3 (средняя часть оси): 

        Осевой момент сопротивления  сечения: 

         м³; 

        Момент в сечении  рассчитываем по формуле: 

         , 

     где N₁ – вертикальная реакция рельсов для левого колеса. 

 

         тс×м 

        Тогда напряжение в  сечении 3-3 будет равно: 

          

         <  

ВЫВОД:  Ось удовлетворяет условиям прочности  по допускаемым напряжениям.

 

6. Устойчивость колесной пары

 

     Согласно  требованиям норм должно обеспечиваться устойчивое движение колес по рельсовому пути. Однако при неблагоприятных условиях, когда горизонтальная сила динамического давления колеса на головку рельса велика, а вертикальная мала, то гребень колеса не будет скользить по головке рельса.