Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3411

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
1.11 Mб
Скачать

3411

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электрический железнодорожный транспорт»

ОСНОВЫ ДИНАМИКИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Методические указания к выполнению расчетно-графическихработ для студентов специальности 190300 «Подвижной состав железных дорог»

специализаций «Электрический транспорт железных дорог» и «Высокоскоростной наземный транспорт»

очной и заочной форм обучения

Составители: Н.Н. Капранов В.А. Силаев Н.Ф. Лукин А.С. Тычков

Самара

2014

1

УДК 629.423.1

Основы динамики подвижного состава : методические указания к расчетно-

графических работ для студентов специальности 190300 «Подвижной состав железных дорог» специализаций «Электрический транспорт железных дорог» и «Высокоскоростной наземный транспорт» очной и заочной форм обучения / составители : Н.Н. Капранов, В.А. Силаев, Н.Ф. Лукин, А.С. Тычков. – Самара : СамГУПС, 2014. – 30 с.

В методических указаниях излагаются методы расчетов основных сил, возникающих в процессе движения электроподвижного состава с учетом систем гибкого рессорного подвешивания, анализ безопасности движения экипажа в кривой по опрокидыванию, действию боковой силы и условий комфорта по величине поперечного ускорения и вертикальных колебаний. Объектом расчетов является унифицированная тележка моторного вагона электропоезда ЭД4М.

Утверждены на заседании кафедры 27.03.2014 г., протокол № 7. Печатаются по решению редакционно-издательскогосовета университета.

Составители: Капранов Николай Николаевич Силаев Валерий Алексеевич Лукин Николай Федорович Тычков Александр Сергеевич

Рецензенты: к.т.н., зав. кафедрой «Локомотивы» СамГУПС А.Ю. Балакин; начальник МВД «Безымянка» А.Ю. Паршин

Под редакцией составителей

Подписано в печать 25.04.2014. Формат 60х90 116 . Усл. печ. л. 1,88. Тираж 100 экз. Заказ 83.

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2014

2

ВВЕДЕНИЕ

Данные расчетно-графические(РГР) работы по дисциплине «Основы динамики подвижного состава» посвящены оценке безопасности движения экипажа в кривой и условий комфорта пассажиров и работы локомотивной бригады.

Объектом расчетов является унифицированная тележка электропоезда ЭД4М чертеж которой приведен ниже. Безопасность обеспечивается в том случае, если система действующих на экипаж сил не нарушает устойчивости движения и не ведет к высоким напряжениям и деформациям в конструкциях экипажа и пути.

В первой РГР производится расчет статических сил, действующих на тележку и сил, медленно изменяющихся по времени. Вторая РГР является логическим продолжением первой и посвящена расчету динамических усилий от воздействия пути, их влиянию на прочность элементов конструкции тележки, на обеспечение условий комфорта пассажиров и работы локомотивной бригады.

Для четкого представления системы действующих сил и упрощения расчетов, а также для более детального ознакомления с тележкой необходимо составить расчетную схему рамы тележки и определить величину статических и динамических нагрузок от оси колесных пар на рельсы, от собственного веса рамы, тяговых двигателей, кузова и неподрессоренных частей, провести анализ жесткости систем центрального и буксового рессорного подвешивания в условиях динамического нагружения. Затем рассчитывают центробежные силы и реакции при движении экипажа в кривой. После определения по результатам предыдущих пунктов суммарных нагрузок от колес на рельсы, необходимо будет оценить, как обеспечиваются условия безопасности и условия комфорта по величине поперечного ускорения. Далее, после определения жесткости систем центрального и буксового рессорного подвешивания, необходимо оценить обеспечение условий комфорта элементами этих систем по вертикальным колебаниям при заданных исходных данных движения рассматриваемого электропоезда.

При расчете и защите расчетно-графическойработы по данной дисциплине студент должен освоить следующие профессиональные компетенции согласноФГОС-3.

ПК-7:Способность применять методы расчета и оценки прочности сооружений и конструкций на основе знаний законов статики и динамики твердых тел, исследовать динамику и прочность элементов подвижного состава, оценивать его динамические качества и безопасность в среде стандартных пакетов программ для инженерных расчетов.

ПК-33:Способность выполнять расчеты типовых элементов технологических машин и подвижного состава на прочность, жесткость и устойчивость, оценить динамические силы, действующие на детали и узлы подвижного состава, формировать нормативные требования к показателям безопасности, выполнять расчеты динамики

3

подвижного состава и термодинамический анализ теплотехнических устройств и кузовов подвижного состава.

ПК-37:Способность выполнять математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований.

ПК-38:Умение составлять описания проводимых исследований и разрабатываемых проектов, собирать данные для составления отчетов, обзоров и другой технической документации.

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Определить действующие статические и динамические нагрузки на раму унифицированной тележки моторного вагона электропоезда ЭД4М, произвести оценку безопасности движения экипажа в кривой и условий комфорта.

Общие исходные данные

 

Диаметр бандажей колесной пары

Дб = 1,05 м

Расстояние между кругами катания колес

2S = 1,6 м

Коэффициент трения скольжения колес относительно рельсов

f = 0,25

Высота центра масс кузова над уровнем осей колесных пар

hск = 1,6 м

Высота центра тяжести подрессорных масс тележки

 

над уровнем осей колесных пар

hст = 0,15 м

Масса неподрессоренных частей в расчете на одну колесную пару

mнп = 2,25 т

Масса рамы тележки

mр= 4 т

Масса тягового двигателя

mд = 2,2 т

Дополнительные исходные данные

 

Скорость движения

V , км/час

Сила тяги

Fтк , кН

Масса кузова вагона с пассажирами

mк, т

Контрольное условие безопасности по Убок.

Радиус кривой

ρ , м

Возвышение наружного рельса

h, м

Эти данные выбираются из таблицы 1 по двум последним цифрам номера зачетной книжки или шифра студента.

4

Таблица 1 – Варианты исходных данных

Контрольное условие безопасности поУб, №

1

 

2

3

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиус кривой ρ, м

 

200

 

250

300

350

 

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возвышение наружного рельса h, м

0,15

 

0,1

0,1

0,05

 

0,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость

Сила тяги

Масса кузова

 

Последние цифры шифра

 

V, км/ч

Fк, кН

mк, т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

79

42

01

 

02

03

04

 

05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

68

44

06

 

07

08

09

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

60

46

11

 

12

13

14

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

54

48

16

 

17

18

19

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

48

50

21

 

22

23

24

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

42

42

26

 

27

28

29

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

74

44

31

 

32

33

34

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

67

46

36

 

37

38

39

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

62

48

41

 

42

43

44

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

56

50

46

 

47

48

49

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

79

50

51

 

52

53

54

 

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

68

48

56

 

57

58

59

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

60

42

61

 

62

63

64

 

65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

54

44

66

 

67

68

69

 

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

48

46

71

 

72

73

74

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

42

50

76

 

77

78

79

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

74

48

81

 

82

83

84

 

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

67

42

86

 

87

88

89

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

62

44

91

 

92

93

94

 

95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

64

56

46

96

 

97

98

99

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙРАБОТЫ

Для успешного выполнения и защиты расчетно-графическихработ студент должен четко представлять себе физическую сущность проводимых расчетов в каждом разделе, разбираться в них, используя методические указания и рекомендованную литературу. Перед выполнением каждого раздела нужно тщательно прочитать методические указания, осмыслить методику расчетов и порядок их выполнения.

Расчетно-графическаяработа состоит из расчетной записки и рисунков, графиков к ней, оформленных с учетом требований ЕСКД (ГОСТ7.32-2001;ГОСТ7.1-2003;

ГОСТ 8.417-2002;ГОСТ2.004-88;ГОСТ7.12-93).

Записка пишется на одной стороне каждого листа. С правой стороны листа оставляют поля шириной 10 мм, с левой стороны, сверху и снизу – 20 мм.

5

На обложке записки нужно указать название расчетно-графическойработы, учебной дисциплины, специальность, курс, на котором учится студент; фамилию, инициалы, вариант.

Вначале записки отражается содержание расчетно-графическойработы, задание и все исходные данные в соответствии с номером варианта.

Расчетная записка оформляется в соответствии с рекомендациями программы, отраженной в методических указаниях по выполнению работы. В ней после номера раздела и его заголовка указывают номер пункта и его заголовок и проводят требуемые расчеты, при этом заголовки подчеркивают или выделяют отдельным шрифтом. Записка должна быть написана аккуратно, разборчивым почерком.

Вкаждом пункте записки приводят необходимые обоснования к выбору расчетной величины, рассуждения и расчетные формулы. Все рассуждения следует излагать только своими словами и как можно короче. Не следует переписывать текст методических указаний или выдержки из учебников. Формулы пишут в общем виде, после чего через знак равенства указывают числовые значения входящих в нее величин, и затем результат. Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулы, расшифрованы в задании. Врасчетно-графическойработе их повторять необязательно. Однако при защите необходимо объяснить их значение.

Если на основании расчетной формулы заполняется таблица или графа (строка) таблицы, то записывают формулу в общем виде и затем один раз приводят ее численное выражение и результат с указанием значения параметра, для которого результат получен.

Все графики нужно выполнять карандашом на миллиметровой или обычной бумаге в координатной сетке тонкими линиями. Для удобства построения и пользования графиками координатные оси нужно проводить по жирным линиям миллиметровой бумаги. Расчетные точки, через которые проводят линии графика, должны быть выделены на кривой.

Все таблицы и графики должны иметь сквозную нумерацию. Они размещаются после ссылки на них в тексте записки или на следующей странице (если выполнены на отдельном листе).

Все расчеты выполняют с точностью до трех значащих цифр. При выполнении расчетов на вычислительной технике производится соответствующее округление.

После получения отрецензированной работы студент должен аккуратно исправить все ошибки и сделать требуемые дополнения. Для исправлений можно использовать обратную сторону предыдущего листа.

6

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕЛЕЖКИ

Унифицированная тележка моторного вагона электропоезда ЭД4М (рисунок 1) двухосная, с шарнирно-поводковымибуксовыми узлами и с двухступенчатым рессорным подвешиванием. В буксовой и центральной ступенях рессорного подвешивания применяют винтовые цилиндрические пружины и гасители колебаний: фрикционные 3 в первой и гидравлические 2 во второй ступени.

Рисунок 1 Тележка моторного вагона электропоезда ЭД4М:

1 – рама;2 – гидравлический гаситель колебаний;3 – фрикционный гаситель колебаний;4 – узел буксового рессорного подвешивания;5 – узел центрального рессорного подвешивания; 6буксовый поводок;7 – тяговый редуктор;8 – упругая муфта;9 – тяговый электродвигатель;10 – поводок тележки;11 – боковой скользун;12 – рычажно-тормознаяпередача;13 – шкворневой брус

7

Рама тележки сварная, Н-образная.Боковая продольная балка – боковина 1 сварена из двух штампованных профилей и усилена в средней части накладками. На поперечной балке, сваренной из двух штампованных элементов, крепят тяговые двигатели и подвешивают редукторы. Места сварки боковых и поперечных балок усилены накладками.

Рама тележки через пружины 4 и шарнирные поводки 5 опирается на корпус буксы. С крышкой буксы соединен поводок фрикционного гасителя колебаний 3, закрепленного на боковине 1.

Центральное подвешивание, развязывающее кузов и раму тележки в поперечной плоскости, состоит из надрессорного шкворневого бруса 13, двух комплектов двухрядных винтовых пружин 5, двух поддонов для установки этих пружин, четырех двойных подвесок для подвешивания поддонов на боковинах рамы и наклонных гидравлических демпферов – гасителей колебаний 2. Благодаря наклону, демпферы гасят как вертикальные, так и поперечные колебания надрессорного строения.

Для передачи сил тяги и торможения шкворневый брус связан с рамой тележки двумя поводками 10 с резинометаллическими элементами, компенсирующими продольные и угловые колебания надрессорного строения.

Каждая колесная пара моторной тележки посредством зубчатого редуктора 7 и резинокордной муфты 8 связана со своим тяговым двигателем 9. Жесткий корпус редуктора сохраняет централь – межцентровое расстояние зубчатой пары; он опирается через подшипники на ось колесной пары, а задним концом с помощью специального устройства подвешен к кронштейну поперечной балки. Подвеска воспринимает вес и реактивную нагрузку при работе тягового двигателя.

Таблица 2 – Значения размеров рамы тележки

 

Размеры тележки

Обозначен

Величина

 

 

ия

 

 

 

 

 

1.

База тележки, м

2а

2,6

2.

Расстояние между осями пружин буксового подвешивания, м

ln

0,66

3.

Расстояние между осями двух половин центральной

 

 

поперечной балки, м

2lц

0,67

4.

Расстояние между точками крепления люлечных подвесок, м

2lл

0,89

5.

Длина боковины рамы, м

2l

4,17

6.

Расстояние между осями боковин рамы, м

2b

2,13

7.

Расстояние от оси боковин до уровня осей колесных пар, м

Z0

0,32

8.

Расстояние от уровня головок рельс до уровня передачи

 

 

сил тяги кузову через шкворень, м

Zш

1,03

 

 

 

 

Опорно-рамноеподвешивание тягового двигателя выполнено так, что уступами нижней части остова он устанавливается на опоры поперечной балки, а приливы в

8

верхней части остова служат для расклинивания их с выступами балки, чтобы обеспечить плотное прилегание остова двигателя к поперечной балке.

Упругая резинокордная муфта 8 служит для передачи момента от вала жестко закрепленного на раме тележки тягового электродвигателя, на вал малой шестерни ограниченно подвижного редуктора. Одновременно она снижает динамические нагрузки в тяговом приводе, благодаря гибкости ее упругой оболочки.

Значения размеров рамы тележки для построения расчетной схемы приведены в таблице 2.

1 РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

1.1 Построение расчетной схемы

Для проведения расчетов на основе чертежа рамы тележки строится ее расчетная схема. В расчетной схеме элементы рамы заменяются стержнями, оси которых проходят через центры тяжести поперечных сечений этих элементов. Для удобства расчетов все основные стержни условно принимают лежащими в одной плоскости – расчетной плоскости рамы на уровне центра тяжести боковины рамы. Кронштейны крепления поводков представлены Г-образнымиконсолями в местах установки пружин буксового рессорного подвешивания. Нагрузки от подвески редукторов передаются на консольные продольные стержни, закрепленные в шкворневой балке.

y

Рисунок 1.1 – Расчетная схема

9

Порядок оформления

1)Изучить конструкцию тележки [1, 2], конструктивные особенности основных элементов и начертить расчетную схему рамы тележки, как показано на рисунке 1.1.

2)Указать на схеме основные размеры и действующую статическую нагрузку.

1.2 Вертикальная статическая нагрузка

Рама тележки находится под действием собственного веса элементов рамы с закрепленными на них всевозможными кронштейнами и деталями тормозной системы: веса кузова и элементов центрального подвешивания; веса и крутящего момента от консольно-закрепленныхтяговых электродвигателей; реакций рессорных подвесок.

Собственный вес рамы можно ориентировочно представить равномерно распределенной нагрузкой, интенсивность которой q определяется, исходя из заданного веса рамы и суммарной длины стержней расчетной схемы, полученных по чертежу тележки.

Вес кузова и надрессорной шкворневой балки центрального рессорного подвешивания можно показать на расчетной схеме в виде четырех составляющих сосредоточенных нагрузок Рʹк, приложенных к раме в местах крепления люлечных подвесок. Величина силРʹк при одинаковой для всех вариантов массе тележек зависит от загрузки вагона.

Силы Рд и моментыМд от веса тяговых двигателей действуют на опорные кронштейны рамы и изображаются на схеме в плоскости, проходящей через середину длины тяговых электродвигателей. Положение этой плоскости можно определить по рисунку в приложении.

Перечисленные нагрузки уравновешиваются реакциями пружин буксового подвешивания, которые можно определить, зная указанные в задании массы отдельных частей вагона.

Нагрузка от оси колесной пары на рельс определяется, кН:

ст

 

mв

g ,

(1.1)

 

 

4

 

 

 

 

 

 

где g = 9,81 м/сек2;

mв – масса вагона в расчете на одну колесную пару, т. 4

Масса вагона определяется как сумма масс отдельных частей, т:

mв =mк + 4mнп + 4mд + 2mр ,

(1.2)

где mк – масса кузова;

mнп – масса неподрессоренных частей в расчете на одну колесную пару;mд – масса тягового двигателя;

mр – масса рамы тележки.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и на обработку персональных данных.

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Оформить еще одну заявку