Пояснительная записка (1219357), страница 4
Текст из файла (страница 4)
, 
– углы смещения сил трения 
и 
, град;
– возвращающий момент, создаваемый гидродемпферами и пружинами
типа «Флексикойл», кН∙м.
Полюсное расстояние от первой оси колесной пары до центра поворота тележки определяется по формуле [5]
, (3.6)
где b = 3,8 м – база тележки;
– радиус кривой, принимается равным 125 м;
– ширина колеи зазоров, принимается равным 0,024 м.
м.
Полюсные расстояния для второй и третьей колесных пар определяется через геометрию (рисунок 3.4) и будут равняться [5]:
м; (3.7)
м. (3.8)
Средние значения сил трения в опорных точках колес считается равными для всех колесных пар тепловозов и определяются как [5]
, (3.9)
где 2П = 235,4 кН – статическое давление от колесной пары на рельсы;
– коэффициент трения между рельсами и бандажами, принимается
равным 0,25.
кН.
Центробежная сила, приходящаяся на тележку, определяется по формуле [5]
, (3.10)
где G = 706,2 кН – часть массы тепловоза, приходящаяся на тележку;
V – скорость движения в кривой, принимается равным 80 км/ч;
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
кН.
Сила от возвышения наружного рельса определяется по формуле [5]
, (3.11)
где h – возвышение наружного рельса, принимается равным 0,8 м;
2S = 1,6 м – расстояние между кругами катания колес.
кН.
Расстояния от центра поворота тележки до точки приложения сил трения и определяются через геометрию (рисунок 3.4):
м; (3.12)
м. (3.13)
Углы смещения сил трения и определяются через геометрию (рису-
нок 3.4):
; (314)
. (3.15)
Возвращающий момент, создаваемый гидродемпферами и пружинами типа «Флексикойл», рассчитывается по следующим формулам [5]:
; (3.16)
; (3.17)
; (3.18)
, (3.19)
где 
– создаваемый момент гидродемпферами, кН∙м;
– суммарный момент, создаваемый пружинами типа «Флексикойл»,
кН∙м;
кН – сила сопротивления гидродемпфера;
м – плечо действия силы.
кН/мм – жесткость пружины при поперечной деформации;
– плечо действия возвращающей силы i-ой пружины, мм, определяется
через геометрию (рисунок 3.4);
– угол поворота тележки, рад;
L = 10,5 м – база тепловоза.
Подставляя значения в формулу (3.17), создаваемый момент гидродемпферами будет равен
кН∙м.
Подставляя значения в формулы (3.19), (3.18) и (3.17), определяется момент, создаваемый первой и шестой пружинами типа «Флексикойл»:
рад;
(3.20)
кН∙м.
Подставив полученные значения моментов в формулу (3.16), возвращающий момент будет равен
кН∙м.
Подставив все найденные значения сил и моментов в уравнения (3.5) и ре-
шив их относительно 
и 
, получится следующая система уравнений:
Подставив все найденные значения в формулу (3.4), результирующая сила
будет равна
кН.
Для моделирования условия вхождения тепловоза в кривую с боксованием колесных пар, необходимо произвести геометрическое сложение тяговой силы
в момент боксования колесных пар 
с результирующей силой по
правилу параллелограмма
. (3.27)
кН.
Вектор силы 
относительно движения будет направлен под углом
. (3.28)
В разделе рассмотрены условия возникновения сил, оказывающих наибольшее влияние на шкворневой узел при эксплуатации. Результат расчетов следующий:
- при трогании тепловоза с места на шкворень будет действовать номинальная тяговая нагрузка равная 
кН;
- в момент ударной нагрузки после прекращения боксования всех колесных пар на шкворень будет действовать усилие, превышающее номинальную
нагрузку на 20 % – 
кН;
- при вписывании тепловоза в кривую на тележку локомотива будут оказывать влияние боковые нагрузки, действие которых передаются через шкворень на раму тепловоза. Дополнительной нагрузкой в условиях поставленной задачи является нагрузка в момент удара после прекращения действия боксования колесных пар. Результатом действиях всех сил в данный момент будет являться
сила 
кН, вектор действия которой смещен на 3,5° относи-
тельно направлению движения.
4 ПОСТРОЕНИЕ 3D МОДЕЛИ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА
В данной разделе описывается процесс создания 3D модели шкворневого устройства в программном комплексе SolidWorks, отдельных ее частей, а также создание сборки, которая будет передавать точные показания настоящей детали.
4.1 Построение деталей
По чертежу ДП 23.05.03.12.151.02 строятся 3D детали в пакете SolidWorks. Все элементы шкворневого устройства смоделированы в масштабе 1:1. К готовым изделиям задаются характеристики материала, согласно таблице 2.2.
3D модели крепежных элементов приведены на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Крепежные элементы:
1 – винт М20; 2 – пробка; 3 – винт М32; 4 – болт М16; 5 – болт М10; 6 – болт М12;
7 – винт М8; 8 – гайка М20; 9 – шайба М16; 10 – шайба М10
На рисунке 4.2 изображены шкворень и втулка.
Рисунок 4.2 – Шкворень и втулка
На рисунке 4.3 изображены поджимающая и возвращающая пружины.
Рисунок 4.3 – Пружины (поджимающая и возвращающая)
На рисунке 4.4 изображены стакан и его сечение.
Рисунок 4.4 – Стакан и его сечение
На рисунке 4.5 изображены шар и его сечение.
Рисунок 4.5 – Шар и его сечение
На рисунке 4.6 изображены камни верхний и нижний, а также их сечения.
Рисунок 4.6 – Камни (верхний и нижний) и их сечения
На рисунке 4.7 изображены боковая крышка и ее сечение.
Рисунок 4.7 – Боковая крышка и ее сечение
На рисунке 4.8 изображены нижняя крышка и ее сечение.
Рисунок 4.8 – Нижняя крышка и ее сечение
На рисунке 4.9 изображены боковой упор и его сечение.
Рисунок 4.9 – Боковой упор и его сечение
На рисунке 4.10 изображены прижимная планка и ее сечение.
Рисунок 4.10 – Прижимная планка и ее сечение
На рисунке 4.11 изображен корпус шкворневого устройства в сечении.
Рисунок 4.11 – Корпус шкворневого устройства в сечении
4.2 Создание сборки модели
Детали, описанные выше, в сборке образуют шкворневое устройство.
Сборка упругого элемента шкворневого устройства представлена на рисунке 4.12.
Рисунок 4.12 – Сборка упругого элемента шкворневого устройства
Сборка прижимной планки с разнесенными частями представлена на рисунке 4.13.
Рисунок 4.13 – Сборка прижимная планка с разнесенными частями
Сборка боковой и нижней крышек с разнесенными частями представлены на рисунках 4.14–4.15.
Рисунок 4.14 – Сборка боковой крышки с разнесенными частями
Рисунок 4.15 – Сборка нижней крышки с разнесенными частями
Сборка шарнирного механизма с разнесенными частями представлена на рисунке 4.16.
Рисунок 4.16 – Сборка шарнирного механизма с разнесенными частями
Сборка бокового упора и прижимной планки представлена на рисунке 4.17.
Рисунок 4.17 – Сборка бокового упора и прижимной планки
Сборка шкворневого устройства представлена на рисунках 4.18–4.19.
Рисунок 4.18 – Шкворневое устройство в сборе
Рисунок 4.19 – Шкворневое устройство в сборе с сечением
В разделе описан процесс создания 3D модели шкворневого устройства в программном комплексе SolidWorks. Данная модель предназначена для изучения прочностных свойств в системе инженерного анализа SolidWorks Simulation.
5 АНАЛИЗ прочностных характерстик ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА
В данном разделе описывается процесс анализа прочностных характеристик шкворневого узла в пакете SolidWorks Simulation. В качестве заданных нагрузок принимаются усилия, рассчитанные в разделе 3.
5.1 Постановка условий задач
Для анализа будет использоваться собранная 3D модель шкворневого устройства (рисунок 4.18). Перед началом расчетов необходимо удостовериться в исправности модели на отсутствие интерференций, а также правильном выборе материала, отсутствие зазоров и полной неподвижной сборки [6].
В рамках дипломного проекта необходимо выполнить следующие задачи:
- прочностной расчет шкворневого узла при действии номинальной тяговой нагрузки;
- прочностной расчет шкворневого узла в момент удара после окончания действия боксования колесных пар;
- прочностной расчет шкворневого узла при вхождении тепловоза в кривую с боксованием колесных пар.
5.2 Создание сетки
Создание сетки – очень важный этап в анализе модели. От размера сетки зависит точность результатов. На ранних стадиях анализа конструкции, где могут подойти приблизительные результаты, можно задать больший размер элемента для более быстрого решения. Для более точного решения может потребоваться меньший размер элемента [6].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
