Зайцев С.С полный (1219359), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Если в реальных условиях шкворень при помощи болтовкрепится к тумбе, а та крепится к раме тепловоза, то верхнюю часть моделинеобходимо определить зафиксированной геометрией. На втором этапенеобходимо приложить силу к месту ее действия. В реальных условиях силапередается через корпус шкворневого узла к боковому упору и распределяетсяпо всей его площади поверхности. К этой поверхности прикладывается силаравная W = 225,75 кН.Модель расчета с установленным креплением и приложенной нагрузкойизображена на рисунке 5.3.Рисунок 5.3 – Модель расчета с установленным креплением и приложенной нагрузкой52После проведения симуляции, результаты расчетов представляются в видеэпюры эквивалентных напряжений по шкале «von Mises». Результаты расчетов впродольном сечении представлены на рисунке 5.4.Рисунок 5.4 – Эпюра напряжений в продольном сеченииАнализируя полученную эпюру, можно заключить, что при троганиитепловоза с места на шкворень будет действовать напряжение 67,622 МПа,которое не превышает предел текучести материала в 240 МПа.
Отсюда следует,что коэффициент запаса прочности шкворня составляет K = 3,5, которыйявляется допустимым. Максимальные нагрузки возникают на поверхности всредней части шкворня. Сопоставив полученный результат с эксплуатационнойстатистикой, то в данных местах фиксируются трещины.Результаты расчетов в поперечном сечении представлены на рисунке 5.5.53Рисунок 5.5 – Эпюра напряжений в поперечном сеченииПо эпюре напряжений в поперечном сечении видно, что средняя частьшкворня испытывает напряжение в 35 МПа, и с утолщением основного сечениянапряженность уменьшается.На основе полученных эпюр напряжений можно сделать вывод, что понаправлению действия силы, слабым участком в модели является поверхностьсредней части шкворня.На основании построенных эпюр можно определить запас прочностиматериала по шкале «FOS».
Эпюра запаса прочности материала в продольномсечении приведена на рисунке 5.6.54Рисунок 5.6 – Эпюра запаса прочности в продольном сеченииНа приведенной эпюре места, которые окрашенные не синим цветом,представляют малый запас прочности в конструкции шкворневого узла. Самоемалое значение коэффициента запаса прочности относится к верхней частисферы. Коэффициент запаса прочности в данном месте составляет K = 1,8.Эпюра запаса прочности материала в поперечном сечении приведена нарисунке 5.7.55Рисунок 5.7 – Эпюра запаса прочности в поперечном сеченииКак и на эпюре запаса прочности в продольном направлении, верхняя частьсферы имеет малый запас прочности K = 1,8.На основе результатов первой задачи можно заключить, что наибольшиенапряжения в конструкции шкворня возникают в продольном сечении, т.е.
понаправлению действия номинальной силы тяги. Коэффициент запаса прочностив слабых местах равняется K = 1,85.4 Постановка второй задачиВо второй задаче необходимо нагрузить шкворневое устройство силой вмомент удара, возникающего в результате прекращения боксования колесных56пар.Места действия сил и креплений в модели аналогичны первой задачи. К поверхности бокового упора прикладывается сила кН.Результаты расчетов симуляции в виде эпюры напряжений в продольномсечении представлены на рисунке 5.8.Рисунок 5.8 – Эпюра напряжений в продольном сеченииАнализируя полученную эпюру, можно заключить, что напряжениеэквивалентно возросло вместе с силой, и максимальное напряжение составляет81,147 МПа, которое не превышает предел текучести материала в 240 МПа.Коэффициент запаса прочности шкворня составляет K = 3, который являетсядопустимым.
Максимальные нагрузки возникают на поверхности в средней57части шкворня в продольном сечении.Результаты расчетов в поперечном сечении представлены на рисунке 5.9.Рисунок 5.9 – Эпюра напряжений в поперечном сеченииПо эпюре напряжений в поперечном сечении видно, что средняя частьшкворня испытывает напряжение в 42 МПа, и с утолщением основного сечениянапряженность уменьшается.На основании построенных эпюр можно определить запас прочностиматериала по шкале «FOS». Эпюра запаса прочности материала в продольномсечении приведена на рисунке 5.10.58Рисунок 5.10 – Эпюра запаса прочности в продольном сеченииНа приведенной эпюре места, которые окрашенные не синим цветом,представляют малый запас прочности в конструкции шкворневого узла.
Самоемалое значение коэффициента запаса прочности относится к верхней частисферы. Коэффициент запаса прочности в данном месте составляет K = 1,5.Эпюра запаса прочности материала в поперечном сечении приведена нарисунке 5.11.59Рисунок 5.11 – Эпюра запаса прочности в поперечном сеченииКак и на эпюре запаса прочности в продольном направлении, верхняя частьсферы имеет малый запас прочности K = 1,5.Сравнивания полученные результаты эпюр при действии силы в моментудара с номинальной нагрузкой, сфера имеет запас прочности K = 1,5.
Этозначит, что в момент удара сфера будет иметь 50 % запаса прочности, чтоявляется недопустимым значением.На основе результатов второй задачи можно заключить, что большиенапряжения в конструкции шкворня возникают в продольном сечении икоэффициент запаса прочности сферы составляет K = 1,5.5.5 Постановка третей задачи60В последней задаче необходимо смоделировать ситуацию действия силы нашкворень при прохождении тепловозом кривой с боксованием колесных пар.Крепления в модели аналогичны предыдущим задачам, а вектор действиясилы прикладывается к поверхности бокового упора под углом 3,5° и имеетзначение равное Н.Направление силы представлено на рисунке 5.12Рисунок 5.12 – Направление силы в условиях третей задачиРезультаты расчетов симуляции в виде эпюр напряжений представлены на61рисунках 5.12–5.13.Рисунок 5.12 – Эпюра напряжений в продольном сеченииАнализируя полученную эпюру, можно заключить, что максимальноенапряжение не изменилось по сравнению с условиями второй задачи исоставляет 81,147 МПа, которое не превышает предел текучести материала в240 МПа.
Максимальные нагрузки возникают на поверхности в средней частишкворня в продольном сечении.Результаты расчетов в поперечном сечении представлены на рисунке 5.13.62Рисунок 5.13 – Эпюра напряжений в поперечном сеченииПо эпюре напряжений в поперечном сечении видно, что площадьнапряжений сместилась в сторону в результате действия силы под углом 3,5°, амаксимальное напряжений в поперечном сечении составляет 42 МПа.На основании построенных эпюр можно определить запас прочностиматериала по шкале «FOS».
Эпюра запаса прочности материала в продольномсечении приведена на рисунке 5.15.63Рисунок 5.15 – Эпюра запаса прочности в продольном сеченииНа приведенной эпюре места, самое малое значение коэффициента запасапрочности относится к верхней поверхности сферы. Коэффициент запасапрочности в данном месте составляет K = 1,28.Эпюра запаса прочности материала в поперечном сечении приведена нарисунке 5.16.64Рисунок 5.16 – Эпюра запаса прочности в продольном сеченииКак и на эпюре запаса прочности в продольном направлении, верхняяповерхность сферы имеет малый запас прочности K = 1,28.
Это значит, что вмомент удара в кривой сфера будет иметь 28 % запаса прочности, что являетсянедопустимым значением.Подводя итог по всем результатам анализа, установлено, что слабые места вконструкции шкворневого узла расположены в средней части шкворня и вверхней части сферы.5.6 Внесение изменений в конструкцию моделиНа основе проведенного анализа по трем задачам, определены слабые местав конструкции шкворневого узла.
По полученным результатам предлагается65усилить усталостные характеристики материалов шкворня и сферы, с цельюповышения коэффициента запаса прочности.Для этого необходимо шкворень подвергнуть закалке при температуре 870–890 °С с отпуском при температуре 610–630 °С, чтобы модуль упругостиматериала составлял 300 МПа. Сферу предлагается подвергнуть закалке притемпературе 900–950 °С с последующим старением при температуре 300–400 °Св течении двух часов, чтобы модуль упругости материала составлял 120 МПа.Для модернизированной конструкции необходимо произвести пересчетнапряжений по условиям всех задач. Результаты пересчета эпюр коэффициентазапаса прочности в продольном сечении представлены на рисунках 5.17–5.19.Рисунок 5.17 – Пересчет эпюры запаса прочности по условиям первой задачи66Рисунок 5.18 – Пересчет эпюры запаса прочности по условиям второй задачи67Рисунок 5.22 – Пересчет эпюры запаса прочности по условиям третей задачиНа основе полученных эпюр, можно отметить повышение коэффициентзапаса прочности в 1,5 раза, что говорит эффективности предлагаемоговарианта.В данном разделе описан процесс анализа прочностных характеристикшкворневого узла в пакете SolidWorks Simulation.
В процессе анализаустановлено, что основные нагрузки приходятся на среднюю часть шкворня ина верхнюю часть сферы. С целью повышения запаса прочности предложеновыполнить закалку для шкворня и сферы. Пересчет прочностных характеристикпоказал, что закалка способствует повышению коэффициента запаса прочности.686 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ6.1 Инструкции по охране труда для слесаря при ремонте экипажнойчасти локомотиваК выполнению слесарных работ допускаются лица, возраст которыхсоответствует установленному действующим законодательством, прошедшиемедицинский осмотр, прошедшие обучение по соответствующей программе,проверку теоретических знаний и практических навыков безопасных способовработы и допущенные к самостоятельной работе в установленном порядке [10].Перед допуском к самостоятельной работе слесарь по ремонту подвижногосостава (далее – «слесарь») должен пройти стажировку в течение 2–14 рабочихсмен под руководством специально назначенного лица.Периодический медицинский осмотр слесарь проходит в порядке 1 один раз вгод.Слесарь допускается к работе с применением электро- и пневмоинструментапосле соответствующей подготовки, проверки знаний и получения допуска квыполнению работ с этим инструментом.К управлению грузоподъёмной машиной с пола или со стационарногопульта и к зацепке груза на крюк такой машины допускаются слесари послесоответствующего обучения в организациях, имеющих лицензию навыполнение данных работ, инструктажа и проверки навыков по управлениюмашиной и строповке грузов в установленном в организации порядке [10].К работе на простейших станках (сверлильный и шлифовальный станки,механические ножницы и т.п.) допускаются слесари, знающие устройствостанков, режим работы на них и правила безопасного выполнения работ.Периодическую проверку знаний по вопросам охраны труда слесарьпроходит не реже одного раза в год.Слесарь проходит инструктажи по охране труда [10]:- при приеме на работу – вводный и первичный на рабочем месте; 169- в процессе работы не реже одного раза в 6 месяцев – повторный;- при принятии новых нормативных правовых актов, техническихнормативных правовых актов по охране труда или внесении изменений идополнений к ним;- замене приборов и инструментов, материалов и других факторов,влияющих на охрану труда;- нарушении нормативных правовых актов, технических нормативныхправовых актов и локальных нормативных актов по охране труда, котороепривело или могло привести к аварии, несчастному случаю на производстве, идругим тяжелым последствиям;- по требованию государственного органа надзора и контроля, вышестоящихорганизаций, руководителя предприятия или должностного лица предприятия,на которого возложены обязанности по обеспечению охраны труда;- при перерывах в работе по профессии более шести месяцев; припоступлении информации об авариях и несчастных случаях, происшедших ворганизациях, осуществляющих однородный вид деятельности – внеплановый;- при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями поспециальности (погрузка, разгрузка, уборка территории и другое): приликвидации последствий аварий, стихийных бедствий и катастроф; припроизводстве работ на которые оформляется наряд-допуск – целевой.Слесарь обязан [10]:- знать требования, изложенные в технологической инструкции,инструкциях (паспортах) заводов-изготовителей оборудования и инструкции поохране труда; правил технической эксплуатации узкоколейных дорог;- знать требования электро- и пожаробезопасности при выполнении работ иуметь пользоваться средствами пожаротушения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
