Зайцев С.С полный (1219359), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В верхней его части имеются отверстияпод крепления болтами на опорной тумбе главной рамы кузова.На нижнюю часть шкворня приходятся все основные динамические усилия,передающиеся от тележки к раме кузова тепловоза. Также нижняя частьподвержена трению со стороны шарнира, который свободно вращаетсяотносительно цилиндрической поверхности шкворня. Во избежание износов итрещин, на нижнюю часть шкворня напрессовывают закаленную втулку, а также17заполняют корпус шкворневого устройства осевой смазкой [1].Внешний вид шкворня изображен на рисунках 2.3–2.4.Рисунок 2.3 – Внешний вид шкворня18Рисунок 2.4 – Внешний вид шкворня (сечение А–А)2.1.2 Шарнирный механизмШарнирный механизм предназначен для свободного вращения шкворня.Шарнир устанавливается между боковыми упорами, закрепленными ввертикальной расточке корпуса шкворневой балки винтами с уплотнительнымикольцами и гайками.
При установке упоров выдерживается допуск спараллельностью рабочих плоскостей 0,3 мм, а прокладками регулируетсяпродольный зазор с шарниром от 0,3 до 0,8 мм, тем самым, обеспечиваясвободное поперечное перемещение шарнира поперек тележки [1].Сам шарнир состоит из двух камней с расточенными полусферами, вкоторые при сборке шарнира вставляется шар с отверстием под закаленнуювтулку шкворня.Внешний вид шарнирного механизма представлен на рисунках 2.4–2.6.Рисунок 2.4 – Шарнирный механизм:1 – верхний камень; 2 – нижний камень; 3 – шпонка19Рисунок 2.5 – Шарнирный механизм (сечение А-А)Рисунок 2.6 – Шарнирный механизм (сечение Б-Б)2.1.3 Упругий элемент20Упругий элемент шкворневого устройства предназначен для гашенийбоковых колебаний и возвращения шкворня в исходное положение при боковомотносе [1].Упругий элемент состоит из стакана и двух пружин.
Первая пружина –поджимающая, устанавливается в стакан, который вставлен в возвращающуюпружину. Вся конструкция устанавливается в корпус, после чего закрываетсякрышкой с соответствующим количеством прокладок. Далее производитсязатяжка болтов и их обвязка проволокой. Внешний вид упругого элементапредставлен на рисунке 2.7Рисунок 2.7 – Упругий элемент:1 – поджимающая пружина; 2 – возвращающая пружина; 3 – стакан;4 – прокладки; 5 – корпус; 6 – боковая крышкаПоджимающая пружина обеспечивает свободный поперечный ход шкворняравный 20 мм в обе стороны, то есть при смещении центра шкворня до 20 ммвключительно пружина сама возвращает шкворень.
При большем отклонении, в21работу вступает возвращающая пружина, которая толкает шарнир в обратнуюсторону. Пружины регулируются так, чтобы зазор между стаканом и крышкойкорпуса составлял 20 мм, а между стаканом и шарниром – 25 мм. В суммешкворень может поперечно смещаться в обе стороны до 45 мм [1].Схема работы упругого элемента представлена на рисунке 2.9.Рисунок 2.8 – Схема работы упругого элемента:а) состояние покоя; б) смещение шкворня до 20 мм; в) смещение шкворня более 20 мм;г) возвращение шкворня в исходное положение2.1.4 КорпусВ центральной части шкворневой балки приваривается корпус дляустановления шкворневого устройства. В корпусе выполняется вертикальная игоризонтальная расточки.
Он имеет сварную конструкцию и изготовлен из тойже марки стали, что и шкворневая балка [1].Внешний вид корпуса представлен на рисунках 2.9–2.11.22Рисунок 2.9 – Корпус (вид спереди)Рисунок 2.10 – Корпус (вид сбоку)23Рисунок 2.11 – Корпус (сечение А-А)Остальные элементы шкворневого устройства и их геометрические размерыпредставлены на чертеже ДП 23.05.03.05.151.02.2.2 Материалы и их свойстваВ таблице 2.1 представлены марки стали для деталей, входящих вшкворневое устройство.Таблица 2.1 – Марки стали деталей [1]Деталь Шкворень ВтулкаКамни, болты,гайки, крышкиШар Корпус ПружиныМаркастали25Л25Л(закаленная)40Х БрО4Ц4С17 09Г2С 60С2АРасшифровка марок стали приведена в таблице 2.2.Таблица 2.2 – Расшифровка марок стали [7]ПараметрЕдиницаизмеренияМарка стали25Л25Л(зак.)40Х БрО4Ц4С17 09Г2С 60С2А12345678Модуль упругости ГПа 205 205 206 110 200 19224Окончание таблицы 2.212345678КоэффициентПуассона– 0,3 0,3 0,3 0,35 0,3 0,3Модуль сдвига ГПа 80 80 81 45 77 82Массовая плотность кг/м3 7830 7830 7770 8800 7850 7680Предел прочностипри растяженииМПа 450 500 655 147 460 2160Предел прочностипри сжатии 89МПа 440 485 550 147 – –Предел текучести МПА 240 300 490 80 305 1960Коэффициенттепловогорасширения10-6∙°С 10,2 10,2 12,2 – 10,6 12,8Теплопроводность Вт/(м∙К) 60 60 43 60,7 – 29УдельнаятеплоемкостьДж/(кг∙°С) 460 460 529 – – 520На основе анализа конструкции шкворневого устройства можно сделатьвывод, что узел имеет схожие конструктивы с аналогичными устройствами утепловоза 2ТЭ70 и у электровоза ВЛ80.
Полученные данные в ходе анализаконструкции будут необходимы для разработки модели шкворневого устройствав системе автоматизированного проектирования SolidWorks и последующего ееизучения в системе инженерного анализа SolidWorks Simulation.253 НАГРУЗКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОБЪЕКТ В ЭКСПЛУАТАЦИИС целью изучения шкворневого устройства в системе инженерного анализа,необходимо определить максимальные усилия, которым подвергаетсяисследуемый объект в условиях эксплуатации.3.1 Постановка условийШкворневой узел является центральным звеном в тележке по передаче силна раму тепловоза.
Шкворень может воспринимать на себя продольные,поперечные и угловые нагрузки [2].В продольном направлении, относительно движению, на шквореньдействуют сила тяги, реализуемая от тяговых электродвигателей, и силаторможения, создаваемая колодками колесных пар.В поперечном направлении шкворень воспринимает на себя боковыеколебания, возникающие вследствие извилистого движения колесной пары,вызываемого 73 конусностью бандажей, и попеременного воздействия упругих силсо стороны рельсов на колеса каждой колесной пары.
Боковой относ 73 вызываетсядействием центробежных сил, а иногда и порывами сильного ветра. Прибоковом относе кузова, шкворень может свободно перемещаться относительнотележки на 20 мм в обе стороны. При перемещении больше чем 20 мм, нашкворень действуют упругие силы, создаваемые пружинным механизмомшкворневого устройства. После прекращения действия центробежных сил,пружинный механизм стремится вернуть шкворень в исходное положение [2].Кроме поперечных относительных перемещений кузова и тележек,возникают и угловые перемещения. 88 Перемещения возникают при движениилокомотива в кривых участках пути. Когда тележка входит в поворот, онаповорачивается относительно рамы кузова локомотива на угол (приминимальном радиусе кривой R = 125 м). Чтобы вернуть тележку в исходное26положение, на тепловозе 2ТЭ25А установлена система пружинногоподвешивания, которая имеет название «Флексикойл».
Особенность данныхпружин – большое количество витков, что дает возможность изгибаться им ввертикальном и поперечном направлениях. Момент, который создают пружиныданного типа, направлен в сторону поворота тележки в кривой [1,4].В рамках дипломного проекта рассматриваются следующие условия, прикоторых усилия, действующие на шкворень при эксплуатации, достигают своегомаксимума:1) Условие при трогании тепловоза с места (определение номинальной силытяги);2) Условие при боксовании колесных пар (определение силы тяги приударной нагрузке);3) Условие при вхождении тепловоза в кривую с боксованием колесных пар(определение силы тяги в кривой при ударной нагрузке).3.2 Условие при трогании с местаВо время движения, сила, действующая на шкворень, передается через рамутележки, а та в свою очередь воспринимает тяговые усилия от колесномоторных блоков (далее – КМБ) в виде силы сопротивления движения. Такжена тележку действуют дополнительные моменты от нагрузки на опорах тяговыхдвигателей.
В сумме все эти моменты либо разгружают колесные пары, либодогружают их. Это приводит к перераспределению сцепления колесных пар срельсом, что в свою очередь сказывается на силе тяги всей тележки. Но передначалом расчета, необходимо рассмотреть расположение КМБ в тележке и типрессорного подвешивания тепловоза [2].Схематичное расположение КМБ в тележке представлено на рисунке 3.1.27Рисунок 3.1 – Расположение КМБ в тележкеКак показано на схеме, асинхронные тяговые двигатели (далее – АТД)расположены «гуськом», то есть двигатели расположены за колесными парами.Это значит, что при движении колесными парами вперед, колеса будутразгружаться и иметь меньший сцепной вес, а если движение будет впротивоположную сторону – догружаться.
Также стоит принять во внимание,что средняя часть шкворня расположена на одном уровне с колесными парами.Так как на тепловозе применено двухступенчатое рессорное подвешивание, товысота шкворня играет весомую роль. В данном случае, при такомрасположении шкворня, дополнительные моменты не возникают на раметележки. Следовательно, на раму действует только сила сопротивлениядвижения, а на шкворень будет передаваться реакция от рамы тележки [2].Для упрощения расчета, принимается ряд следующих допущений:- колесная пара нагружена равномерно, то есть сцепной вес на левом иправом колесе будет одинаковым;- не учитывается разгрузка и догрузка колесных пар.Расчет силы тяги производится при условии трогания тепловоза с места, таккак при данном условии будет реализовываться наибольшее тяговое усилие.Технические характеристики тепловоза 2ТЭ25А приведены в таблице 3.1.28Таблица 3.1 – Технические характеристики тепловоза 2ТЭ25А [1]ПараметрЕдиницыизмеренияЗначениеМощность тепловоза по дизелю 60 кВт (л.с.) 2500 (2×3400)Служебная масса т 2×144 3 % 60Осевая формула – 2×(3о – 3о)Касательная сила тяги:кН (тс) 2×441,5 (2×45,0)2×390 (2×39,8)- при трогании с места, 60 максимальная- расчетного режимаСкорость:км/ч (м/с) 100 (33,3)18,5 (5,14)- конструкционная- расчетного режимаСогласно приведенным данным из таблицы 3.1, тепловоз в момент началадвижения будет реализовывать касательную силу тяги кН, приходящуюся на одну секцию.
На тележку в момент начала движения будетдействовать половина этой силы, которая равнакН. (3.1)Полученная сила кН является результирующей от трех колесных пар и прикладывается в точке контакта колеса с рельсом понаправлению движения. Во время движения на шкворень будет действоватьреакция от рамы тележки W, кН, которая направлена против движения и равнакН. (3.2)Образование сил в тележке представлено на рисунке 3.3.29Рисунок 3.3 – Образование сил в тележке во время движенияПо результату расчета установлено, что на шкворень при трогании тепловозас места будет действовать реакция от номинальной силы тяги кН.3.3 Условие при боксовании колесных парТермин «Боксование» означает срыв сцепления между колесом и рельсомпри реализации тягового усилия локомотивом.
При боксовании происходитрезкое увеличение вращения валов тяговых электродвигателей, что в первуюочередь резко ухудшает коммутацию и способствует к выводу из строя тяговыхэлектродвигателей, а также износу бандажей колесных пар и рельсов.Возникновению и развитию явления боксования 46 способствует [3]:- увлажнение поверхности рельса во время слабого 46 дождя;- загрязнение поверхности рельса или поверхности катания бандажа 46колесной пары маслянистыми жидкостями;- 46 разгрузка оси тягового подвижного состава ввиду неправильной егоразвески;- наличие на колесной паре большого проката, что уменьшает пятноконтакта колеса и рельса;- нахождение тягового подвижного состава в кривой малого радиуса (приэтом неизбежно возникает проскальзывание, так как колесо, идущее по внешней 4630нитке рельсового пути, проходит путь больший, чем колесо, идущее повнутренней нитке).В 46 момент прекращения боксования возникает резкое увеличение 56 силы(толчок) тяги и опасность разрыва поезда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
