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 перегрузки вагона или максимальный износ шеек осей, связанных с их обточками в эксплуатации.

В расчетной схеме силы приложены в центре тяжести вагона, на расстоянии от осевой линии колесной пары

- расстояние между осевой линии колесной пары до центра тяжести вагона;

- вертикальная сила;

- горизонтальная сила;

- расстояние между кругами катания колесной пары;

- радиус колеса;

- расстояние между серединами шеек оси;

вертикальная сила загрузки левой шейки оси;

 

 

Загрузка правой шейки оси;

 

Вертикальные реакции рельсов при этом;

 

Для левого колеса

 

 

для правого колеса

 

 

Изгибающие моменты, вызванные действием расчетных нагрузок в трех расчетных сечениях :

в шейке оси у внутренней галтели

 

где - длинна шейки; - износ по длине шейки в эксплуатации;

 

в подступичной части оси в плоскости круга катания колеса

 

в средней части оси

 

 

Находим минимальные допустимые в эксплуатации диаметры:

Шейки оси

подступичной части оси

средней части оси

где , ,

 

Подсчитаем силу, приходящуюся на левую шейку оси:

 

Определяем вертикальную силу реакции левого рельса:

 

Подсчитаем изгибающие моменты в расчетных сечениях оси:

 

Найдем минимальные допустимые в эксплуатации диаметры в расчетных сечениях оси:

 

 

 

7. Расчет двухрядной цилиндрической пружины

Найдем наибольший расчетный прогиб упругого элемента

где - статический прогиб рессорного подвешивания

- коэффициент конструктивного запаса прогиба

 

 

Определим наибольшую расчетную вертикальную силу

 

 

где - статическая нагрузка, действующая на двухрядную пружину

- максимальное значение коэффициента вертикальной динамики, определяемой по формуле

 

 

Найдем диаметр прудка эквивалентной однорядной пружины

где - расчетная сила;

- индекс пружины;

- допускаемое касательное напряжение; ;

- поправочный коэффициент, зависящий от индекса пружины, определяется по формуле

 

Найдем средний диаметр пружины:

 

Число рабочих витков:

где - модуль сдвига

 

Определим высоту в жатом состоянии эквивалентной пружины

 

Определим высоту пружины в свободном состоянии

 

Определим высоту сжатия наружной и внутренней пружин

 

Найдем высоту пружин в свободном состоянии

 

Найдем диаметры наружной и внутренней пружин

 

Определим количество рабочих витков наружной и внутренней пру-

жин

 

Определим средние диаметры наружной и внутренней пружин

 

Определим жесткости наружной и внутренней пружин

 

Определим жесткость комплекта

 

Определим нагрузки на внутреннюю и наружную пружины

 

Определим касательное напряжение на пружинах

 

Сравним полученные значения с допустимым

 

 

8. Расчет подшипника на долговечность

 

В колесных парах грузовых вагонов рекомендуется применять типовой буксовый узел с установкой в нем двух цилиндрических роликовых подшипников при консистентной смазке.

При расчете динамической эквивалентной радиальной нагрузки для роликовых подшипников используют формулу:

 

 

где - средняя постоянная нагрузка;

- температурный коэффициент, для подшипников

- коэффициент безопасности. Для вагонных подшипников при установке на шейке оси с дистанционными кольцами принимают , без дистанционных колец

С целью определения эквивалентной динамической нагрузки необходимо переменные радиальные силы, действующие на подшипник, привести к средним постоянным величинам. Приближенные средние постоянные нагрузки, определяется по формуле:

где , - соответственно повторяемость нагрузок , в долях единицы

для роликовых подшипников в млн. оборотов при 90%-ной рассчитывают

 

где С – базовая динамическая грузоподъемность

- эквивалентная динамическая нагрузка

 

В километрах пробега вагона, долговечность подшипника определим, используя формулу:

 

где - диаметр по кругу катания среднеизношенного колеса. При номинальном диаметре 0,95м