ПЗ (Прочностной расчёт тормозной рычажной передачи электровозов 2(3)ЭС5К), страница 4

Рисунок 4.1 – 3D модель тяги

Кронштейн мертвой точки цилиндра – предназначен для крепления крайнего балансира, и восприятия усилий от штока через балансир и тягу (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – 3D модель кронштейна крепления мертвой точки тормозного цилиндра

Тормозной цилиндр – предназначен для преобразования потенциальной энергии сжатого воздуха в механическое усилие, передающиеся при помощи групп рычагов на колодки (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 – 3D модель тормозного цилиндра

Балансир – предназначен для передачи тормозного усилия от штока к подвески и дальше на колодку (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – 3D модель балансира

Втулка – при помощи втулки все элементы связанны друг с другом шарнирно (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – 3D модель втулки

Башмак – предназначен для крепления колодки, а также восприятия тормозных усилий, передающихся через подвеску башмака (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – 3D модель башмака

Балка – предназначена для ограничения перемещения балансира, и восприятия усилия от штока (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 – 3D модель балки

Винт – предназначен для регулировки положения поперечин в горизонтальной плоскости (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – 3D модель винта

Колодка – предназначена для передачи тормозного усилия к ободу колеса, а также для восприятия тормозной силы (рисунок 4.9).

Рисунок 4.9 – 3D модель колодки

Подвеска – предназначена для удержания башмака и передачи тормозного усилия через планку на колодку (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 – 3D модель подвески

Поперечина – служит для взаимосвязи двух сторон тормозной системы, и воспринимает нагрузку от большой тяги (рисунок 4.11).

Рисунок 4.11 – 3D модель поперечины (триангеля)

Большая тяга – служит для передачи тормозного усилия от подвески к другой подвески, а также для крепления поперечин (рисунок 4.12).

Рисунок 4.12 – 3D модель большой тяги

Планка – связующий элемент между балансиром и подвеской и воспринимает усилия через балансир (рисунок 4.13).

Рисунок 4.13 – 3D модель планки

Двойная подвеска – Служит для фиксации подвески с башмаком (рисунок 4.14).

Рисунок 4.14 – 3D модель двойной тяги

Камень – служит для регулирования при помощи винта положения поперечины в горизонтальной плоскости (рисунок 4.15).

Рисунок 4.15 – 3D модель камня

Тормозная рычажная передача выполнена из качественной конструкционной углеродистой стали 40. Сталь 40 содержит 0,45 % углерода и 0,25 % хрома. Параметры стали предварительно уточняются в программе Solid Works 2017. Необходимые параметры стали приведены в таблице 4.1. Требуется проверить тормозную рычажную передачу с тормозным цилиндром на наличие уязвимых мест. В данном разделе будет произведен статический и динамический расчет в одном случае нагружения, передаваемого от штока тормозного цилиндра на тормозную рычажную передачу. Модель тормозной рычажной передачи с цилиндром в среде Solid Works представлена на рисунке 4.16.

Рисунок 4.16 – Модель тормозной рычажной передачи в Solid Works

Таблица 4.1 – Параметры стали 40

4.2 Статический расчет тормозной рычажной передачи с цилиндром

Произведем статический расчет для первой группы рычагов (балансир, тяга, балансир, кронштейн тормозного цилиндра). Устанавливаем шарнирное зацепление на балансирах. Сила приложена к штоку тормозного цилиндра.

Рисунок 4.17 – Первая группа рычагов

Результаты расчета представлены на рисунках в виде эпюр построенных в программе.

На рисунке 4.18 изображена эпюра напряжений для равная 3846,5 кг. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 183,071 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм².

Рисунок 4.18 – Эпюра напряжений для =3846,5 кг

По результатам статического расчета можно сделать вывод что данная нагрузка на группу рычагов не является опасной.

Рассмотрим вторую группу рычагов (колодка, башмак, подвеска, двойная подвеска). Устанавливаем шарнирное зацепление на подвеску. Сила приложена к подвеске.

Рисунок 4.19 – Вторая группа рычагов

На рисунке 4.20 изображена эпюра напряжений для равная 37734,165 Н. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 167,154 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм².

Рисунок 4.20 – Эпюра напряжений для =37734,165 Н

Данная нагрузка на эту группу рычагов не является опасной.

Рассмотрим третью группу рычагов (колодка, башмак, подвеска, двойная подвеска, поперечина, тяга большая). Устанавливаем шарнирное зацепление на подвеску и двойную подвеску. Сила приложена к подвеске и большой тяге, смотри рисунок 4.21.

Рисунок 4.21 – Третья группа рычагов

На рисунке 4.22 изображена эпюра напряжений для равная 18867,08 Н. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 125,586 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм².

Рисунок 4.22 – Эпюра напряжения для F₄=18867,08 Н

По результатам статического расчета можно сделать вывод что данная нагрузка на группу рычагов не является опасной.

Рассмотрим четвертую группу рычагов (планка, планка). Устанавливаем шарнирное зацепление (скользун) на нижнюю поверхность планки. Сила F₁ приложена к торцу планки.

Рисунок 4.23 – Четвертая группа рычагов (2 планки и втулки)

На рисунке 4.24 изображена эпюра напряжений для равная 18867,08 Н. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно193,050 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм².

Рисунок 4.24 – Эпюра напряжения для F₁=18867,08 Н

Данная нагрузка на четвертую группу рычагов не является опасной.

Рассмотрим пятую группу рычагов (балка), смотри рисунок 4.25. Устанавливаем шарнирное зацепление на верхнюю часть балки. Сила приложена к торцу планки. На пятую группу рычагов действует только сила так, как контактирует рычаг только с балансиром.

Рисунок 4.25 – Пятая группа рычагов

На рисунке 4.26 изображена эпюра напряжений для равная 3846,5 кг. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 240,407 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм².

Рисунок 4.26 – Эпюра напряжений для =3846,5 кг

По результатам статического расчета можно сделать вывод что данная нагрузка на пятую группу рычагов не является опасной.

Отдельно рассмотрим поперечину для тормозной рычажной передачи. Так как поперечина связана только с двойной тягой, на нее действует сила F₄ от тяги. Поперечина закреплена в отверстиях подвески. Сила F₄ приложена к боковой грани поперечины. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 156,467 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм². На рисунке 4.27 изображена эпюра напряжений для равная 18867,0,8 Н.

Рисунок 4.27 – Эпюра напряжения для F₄=18867,08 Н

По результатам статического расчета нагрузка на поперечину не является опасной.

Также рассмотрим тормозной цилиндр. Давление в тормозном цилиндре составляет 0,4 Мпа. Давление приложено к стенкам цилиндра. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 163,072 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм².

Рисунок 4.28 – Эпюра напряжения при давлении 0,4 Мпа

Из расчетов можно сказать что тормозной цилиндр выдерживает нагрузку и давление в 0,4 Мпа и оно не является опасным.

Рассмотрим тормозной цилиндр при критическом давлении 0,6 Мпа. Давление приложено к стенкам цилиндра. На эпюре видно, что максимальное напряжение равно 244,583 Н/мм² и не превышает предел текучести 275 Н/мм². Модернизация стенок цилиндра не целесообразна, так как цилиндр выдерживает предел прочности.

Рисунок 4.29 – Эпюра напряжения при давлении 0,6 Мпа

По расчетам можно сделать вывод что тормозной цилиндр выдерживает критическое давление в 0,6 Мпа и его модернизация нецелесообразна так как цилиндр выдерживает предел прочности.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты расчетов

Окончание таблицы 4.2

Таким образом по таблице видно, что группы рычагов и отдельно взятые элементы имеют достаточный запас прочности, тем самым можно произвести модернизацию всей ТРП с целю уменьшения ее массы.