147339 (Разработка и проектирование тормозной рычажной передачи 4-х осевого крытого вагона на тележках модели 18-100), страница 4

Расчетная схема установки вертикального рычага тележки вагона (рис.3.2). Из рисунка видно, что суммарная длина плеч рычага:

в + г = Н - (h_в + h_н)

где: h_в- расстояние от центра верхней проушины до рамы кузова, исключающее взаимодействия конуса рычага с рамой вагона;

h_н - расстояние, исключающее возможность в процессе эксплуатации вагона, выхода конуса рычага за габарит подвижного состава;

Н – расстояние от уровня головки рельса до нижней плоскости кузова в месте расположения вертикального рычага.

Для рычага, подвешенного к необрессоренной массе те­лежки (грузовой вагон), учитывают понижения рамы кузова вследствие:

Δп-износа пятника и подпятника;

_ст – величина равномерного статического прогиба;

_о – статическая осадка рессор и понижение рамы тележки, _о =10 мм [4,табл.5.2.]

_к – износ колёсной пары по кругу катания, _к =53 мм;

_б – износ буксы и боковины в месте взаимного опирания, _б =2 мм;

_ш – максимальный износ шарнирных соединений подвески рычага, _ш=9мм;

h_г – допускаемая высота от головки рельса до габаритного очертания ходовых частей вагона; h_г =70 мм;

_з – страховой зазор, _з =30 мм;

_д – динамический пробег;

R_в и R_н – радиусы верхней и нижней проушин;

Поэтому:

где Р_р- расчётная нагрузка на вагон, кН;

_т – гибкость рессорного подвешивания тележки, _т =0,125 мм/кН [табл. 5.4.].

_ст =0,5*930*0,125=58,1 мм;

_д =К_дв*_ст =0,55*58,1=31,96 мм.

где К_дв- коэффициент динамической добавки вертикальных сил, К_дв=0,550,65.

h_в = 5+58,1+31,96+10+40+30=175 мм

h_н = 70+53+2+9+40+30=204 мм.

;

Из этого выражения находим искомые плечи в и г, где А=2,5; Н=930мм.

в+г=930-(175+204)=551 мм

Из решения системы уравнений получаем:

в=400,7 мм; г=160,3 мм;

На основе опыта вагоностроения и эксплуатации принимаем:

в=400 мм; г=160 мм;

3.5.2 Определение длин плеч горизонтальных рычагов ТЦ

Длина горизонтального рычага по центрам проушин определяется по конструктивным соображениям из условия размещения ТЦ на раме вагона,

а также по накопленному опыту проектирования ТРП и испытанию тормозных систем МПС рекомендует к применению на крытых вагонах рычага ТЦ стандартных размеров 660 мм; т. е. а + б = l = 660мм.

Рис. 3.2 Схема размещения горизонтальных рычагов на раме

1 – ТЦ;

2 – затяжка горизонтальных рычагов;

3 – горизонтальный рычаг;

4 – тяга;

5 – рама вагона.

Длина горизонтального рычага по центрам проушин: l=а+б;

Длины плеч а и б рычага ТЦ можно определить, используя для этого формулу геометрического передаточного числа РП При этом принимают, что передаточное число n_г должно быть одинаковым с величиной n_к, полученный в п.3.2. по заданному нажатию тормозных колодок, т.е. n_г = n_к.т.о., получаем систему из 2-х уравнений:

Для чугунных колодок:

а + б = 660

9,7= 4* а/б*(400+160)/160*cos 10

Из решения системы получаем:

а=270 мм; б=390 мм (фактич.размер а=260;б=400);

Тогда фактическое передаточное число:

n_г^(ч)= 4* 270/390*(400+160)/160*cos 10=9,5;

Для композиционных колодок:

а+б = 660

5,3 = 4* а/б*(400+160)/160*cos 10

Из решения системы получаем:

а=185 мм; б=475 мм (фактич.размер а=195; б=465);

Тогда фактическое передаточное число:

n_г^(к)= 4* 185/475*(400+160)/160*cos 10=5,4;

3.5.3 Определение длинны тяг и затяжек рычагов

Длину головной l_г и тыловой /_т тяг, соединяющих на гру­зовых вагонах рычаги ТЦ с рычагами тележки, определяют исходя из координат их шарнирных соединений.

В симметричной ТРП грузового вагона, на котором ТЦ установлен в средней части на раме кузова, длину тяг можно определить из выражений

где 2L - база вагона;

lп- расстояние от центра шкворня тележки до шарнирного соединения тяги с рычагом тележки;

- расстояние от центра кузова вагона соответственно до шарнирного соединения рычага со штоком ТЦ или с крон­штейном "мертвой точки"

ly; lx - расстояние от шарнирных соединений штока ТЦ и кронштейна "мертвой точки" соответственно до головной или тыловой тяг;

lур -максимальная длина установки регулятора ТРП.

Координатой шарнирного соединения тяги с рычагом те­лежки (см.рис.5.3) является 1_п- расстояние до центра шкворня тележки, которое определяется с учетом среднего диаметра ко­лес в тележке и толщины колодок. Из инструкции и пособия по обслуживанию и ремонту тормозов [6,8] при среднем диа­метре колес 964-950мм и прижатых полномерных колодках установочный размер ТРП в тележке l_п= 350-450мм.

Известны и координаты шарнирных соединений тягового стержня АРП, являющегося продолжением головной тяги, и тыловой тяги вагона с рычагами ТЦ. Это расстояние /_у и /_х (рис. 3.4) от этих шарниров до установки ТЦ на раме кузова. Для грузовых вагонов с АРП принимают l_у=50-90мм и l_х=200-260мм.

Расстояние от середины кузова вагона до отверстия на штоке ТЦ для шарнирного соединения l_ц1=510мм и до от­верстия в кронштейне "мертвой точки" l_ц2=330мм. Таким обра­зом длина установки ТЦ №188Б составляет l_ц1 +-l_ц2⁼ 840мм.

Максимальная длина l_yp установки* АРП №574Б достигает 2252 мм и РТРП-675 2377мм.

Длину затяжки рычагов ТЦ можно определить из выра­жения:

Длину затяжки lзр вертикальных рычагов в тележке гру­зового вагона выбирают в зависимости от среднего диаметра колоес тележки при полномерных тормозных колодках. При полномерных колесах в тележке Д_ср=964мм длина составляет 950мм, а при среднем диаметре колес менее 865мм lз должна достигать 1110мм, длина серьги 127-227мм.

Рис. 3.3 Схема установочных размеров рычажной передачи крытого вагона

Рис. 3.4 Схема установочных размеров тормозного цилиндра и его рычагов

3.6 Выбор сечений элементов рычажной передачи тормоза вагона

3.6.1 Определение усилий, действующих на элементы рычажной передачи

Искомые усилия, действующие в местах всех шарнирных соединений определяются из условия равновесия рычагов ТРП в тормозном положении, рассматривая последовательно передачу усилий со штока ТЦ на тормозные колодки. Из условия равновесия рычагов тормоза вагона следует:

Тогда на шток ТЦ крытого вагона усилия составляют:

Определим усилие при чугунных колодках:

определим усилие при композиционных колодках:

3.6.2. Расчет на прочность рычага Т.Ц.

Расчет на прочность предполагает определение геометрических размеров сечений элементов ТРП, исходя из условия, что возникающие напряжения (растяжения, сжатия, изгиба, смятия и среза) в этих сечениях под нагрузкой не должны превышать допускаемые для марок стали, из которых намечается их изготовление. Для деталей тормоза, рассчитанных в соответствии с нормами для расчета и проектирования на наиболее невыгодное, но возможное в эксплуатации сочетание расчетных сил

Рис 3.4 Расчетная схема рычага т.ц. и эпюра изгибающего момента, сечения рычага тележки

Размеры горизонтального рычага тележки типа 18-100 крытого вагона:

а=260; б= 400 мм; d₁= 40 мм; d₂ = 45 мм; H*h =142*14 мм; R = 40 мм.

,

где: [_и] - допускаемые максимальные напряжения в рычаге при

изгибе - 145 МПа;

W-момент сопротивления поперечного сечения рычага;

М_и - изгибающий момент в опасном сечении рычага.

Для сечения А-А

В свою очередь момент сопротивления можно определить из выражения.

Поэтому:

После соответствующих преобразований получим уравнение следующего вида

По правилу Тартальи корень этого уравнения представляется выражением:

где: U и V - решения системы.

из таб. 6.2 выбираем следующие размеры сечений рычага: при d₂ =45мм,

h = 120мм, t = 14мм;

Напряжения сжатия и среза определяются по формулам:

где: Р- усилие на проушину;

t – толщина проушины;

d₁ – диаметр проушины;

h – высота сечения проушины по линии среза, принимается равной:

R – радиус наружного очертания проушины.

При расчете проушины напряжения изгиба и растяжения определяются как для криволинейного бруса с сосредоточенной нагрузкой. В зависимости от кривизны этого бруса распределение напряжений по сечению принимается либо по линейному либо по гиперболическому законам (при отношении среднего радиуса к высоте сечения проушины больше 5-ти рекомендуется принимать линейный закон распределения напряжений).

Для прямой проушины рычага максимальные растягивающие напряжения в сечении по отверстию определяются по формуле:

максимальное напряжения на внешнем контуре проушины в сечении, расположенном по линии действия сосредоточенной силы Р, находятся по формуле:

где: K₁ и K₂ - коэффициенты, определяемые в зависимости от отношения d₁/2R=0,5. K₁ =4; K₂ =6

3.7 Расчет на прочность по допускаемым напряжениям затяжки горизонтальных рычагов

Рис 3.5 Затяжка горизонтальных рычагов.

Тяги и прямолинейные затяжки рычагов в расчетной схеме принимаются в виде стержня шарнирно опертого по концам и центрально растянутого или сжатого силами.

где: F – площадь поперечных сечений (без учета местных ослаблении).

F=h*t. при этом [_p]=145МПа.

t – ширина поперечного сечения; t=25 мм;

h – высота поперечного сечения; h=110 мм;