4.2. Боковые нагрузки
4.2.1 Боковая горизонтальная нагрузка
Боковая нагрузка, возникающая при движении вагона,по кривому участку пути¸ складывается из центробежной силы и давления ветра на кузов и равна:
Н=
(Нц+Нв)
где Нц – центробежная сила, направленная наружу кривой, кН
Нв – равнодействующая сила давления ветра на кузов вагона, кН
Центробежную силу, направленную наружу кривой определяют по формуле:
Нц=ηц(Рбр-Рч)
где ηц - коэффициент равный 0,075
Нц.куз.=0,075(820-747,48)=5,43(кН)
Нц.н.б.=0,075(820-385,97)=32,55(кН)
Нц.п.=0,075(820-50,53)=57,71(кН)
Нц.б.р.=0,075(820-200,56)=46,45(кН)
Нц.к.п.=0,075(820-215,04)=45,37(кН)
Нц.пруж.=0,075(820-28,08)=59,39(кН)
Нц.куз.=5,43(кН)
Нц.н.б.=32,55(кН)
Нц.п.=57,71(кН)
Нц.б.р.=46,45(кН)
Нц.к.п.=45,37(кН)
Нц.пруж.=59,39(кН)
Равнодействующую силу давления ветра определяют по формуле:
Нв=ωF
где ω–удельное сопротивление ветра, перпендикулярное боковой стене вагона, принимаемое согласно нормам расчета на прочность, равным 500Н/м2
F – площадь боковой проекции кузова, м2.
F=2LpHmax
F=2,880*13,64=39,28 (м2)
Нв=500·39,2=19,6 (кН)
Н.=
(
59,39+19,6)=39,49(кН)
4.2.2. Вертикальные составляющие боковых загрузок
Боковые нагрузки вызывают дополнительное вертикальное загружение частей тележек с одной стороны вагона и соответствующее разгружение с другой. Величина такого дополнительного загружения рассчитываемой детали находится по формуле:
где hц и hв – вертикальные расстояния от места приложения Рб до точек приложения сил Нц и Нв соответственно;
m1 – число одноименных, параллельно нагруженных элементов, расположенных с одной стороны вагона;
2b2 – расстояние между точками приложения сил Рб дополнительного загружения и разгружения рассчитываемой детали(равной 2.036).
(кН)
(кН)
(кН)
(кН)
5. УсТойчивость колёсной пары против схода с рельсов
Устойчивость колёсной пары в рельсовой колее оценивается коэффициентом устойчивости колеса против схода с рельса, учитывающим соотношение вертикальных и горизонтальных составляющих сил, возникающих при движении вагона. При неблагоприятном сочетании вертикальных и горизонтальных сил, а также при нарушении условий загрузки и отклонении в состоянии вагона могут возникнуть случаи вползания гребня колеса на головку рельса, что приводит к сходу вагона с рельсов.
Определение коэффициента устойчивости колеса против схода с рельса подробно изложено в [2, стр.236-237].
6. Расчет оси колесной пары условным методом.
Условный метод может быть применен в эксплуатации при выявлении и для предупреждения излома или деформации оси, если они не вызваны перегревом буксового узла или другими явно выраженными факторами. Наиболее эффективно этот метод может быть использован при перегрузе вагона или максимальных износах шеек осей, связанных с их обточками в эксплуатации.
В расчетной схеме силы приложены в центре тяжести вагона, находящемся на расстоянии от осевой линии колесной пары h=1,45м.
Вертикальная 1,25 Р0 и горизонтальная Н = 0,5 Р0 силы вызывает загружение:
левой шейки оси силой :
Правой шейки оси
где 2b2 – расстояние между серединами шеек оси.
Рис.3 Действие нагрузок на ось колесной пары.
Таким образом, силы Р1 и Р2 приложены к серединам шеек оси.
Вертикальные реакции при этом:
для левого колеса:
для правого колеса:
где r – радиус колеса по кругу катания (=0,475м);
2S – расстояние между кругами катания колесной пары (1,58м).
Изгибающие моменты, вызванные действием расчетных нагрузок, подсчитываю в трех расчётных сечениях:
в шейке оси у внутренней галтели (сечение I—I):
где l–длина шейки(=0,176м);Δl1–износ по длине шейки в эксплуатации(=0);
В подступичной части оси в плоскости круга катания колеса (сечение II-II):
где l2 – расстояние от середины шейки до плоскости круга катания(=0.228);
в середине оси (сечение III-III):
=67,63(кН·м)
Находим минимальные допустимые в эксплуатации диаметры:
шейки оси:
(м)
подступичной части:
(м)
середины оси:
(м)
