Antiplagiat_Nasridinov_polny (1226351), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Суммарные нагрузки МОП при увеличении опорнойбазы ТЭД с 1,025 м до 1,185 м увеличиваются примерно на 5%.Проанализировав все построенные графики можно сделать вывод о том, чтоконструктивные решения использованные на электровозе 2ЭС5К, а именно,появление угла 9 градусов к вертикали в подвеске ТЭД снизило реакцию вданной детали.
Однако, в свою очередь это решение привело к повышениюстатических нагрузок МОП в горизонтальной и вертикальной плоскости, так,при одном и том же угле наклона централи, данные нагрузки на ВЛ80 меньше,чем на Ермаке. Увеличение угла наклона централи двигателя с 15 градусов до30 градусов способствовало повышению продольных сил и уменьшениювертикальных, причем разница этих сил существенна.
Данная разница можетпривести к смещению центра вкладышей в продольной плоскости и появлениюзазора между ними и шейкой оси колесной пары.,м,Н565 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСАЭЛЕМЕНТОВ ТЯГОВОГО ПРИВОДА5.1 Создание 3-D модели кожуха зубчатой передачи в среде SolidWorksПеред созданием 3-D модели в программном комплексе SolidWorks нужнодать пояснение о том, что из себя представляет данная программа и еепредназначение.SolidWorks – программный комплекс системы автоматизированногопроектирования (САПР) предназначенная для автоматизированногопроектирования (CAD), инженерного анализа (CAE) и подготовки производства(CAM) изделий любой сложности и назначения.В данной работе будут использованы лишь 2 функции программыSolidWorks, а именно, автоматизированное проектирование и инженерныйанализ.
4Автоматизированное проектирование (CAD) – это технология, состоящая виспользовании компьютерных систем для облегчения создания (изменения),анализа и оптимизации графического представления проектов. 5Самая основная функция CAD – определение геометрии конструкции(детали механизма, архитектурные элементы, электронные схемы, планы зданийи т. п.), поскольку геометрия определяет все последующие этапы жизненногоцикла продукта [2]. Для этой цели обычно используются системы разработкирабочих чертежей и геометрического моделирования. 5 Поэтому эти системыобычно и считаются системами автоматизированного проектирования.
Болеетого, геометрия, определенная в этих системах, может использоваться вкачестве основы для дальнейших операций в САЕ- и САМ-системах. Это одноиз наиболее значительных преимуществ CAD, позволяющее экономить время исокращать количество ошибок, связанных с необходимостью определятьгеометрию конструкции с нуля каждый раз, когда она требуется в расчетах [2].Можно утверждать, что системы автоматизированной разработки рабочих 557чертежей и системы геометрического моделирования являются наиболееважными компонентами САПР. 5Автоматизированный инженерный анализ (САЕ) – это технология,состоящая в использовании компьютерных систем для анализа геометрии,моделирования, изучения свойств продукта и оптимизации его конструкции [2].САЕ-системы могут осуществлять множество различных вариантов анализа.Программы для кинематических расчетов, например, способны определятьтраектории движения и скорости звеньев в механизмах.
Программыдинамического анализа с большими смещениями могут использоваться дляопределения нагрузок и смещений в сложных составных устройствах типаавтомобилей [2]. Программы верификации и анализа логики и синхронизацииимитируют работу сложных электронных цепей.Из всех методов компьютерного анализа наиболее широко вконструировании используется метод конечных элементов – МКЭ (finite elementmethod – FEM).
С его помощью рассчитываются напряжения, деформации,теплообмен, распределение магнитного поля, потоки жидкостей и другие задачис непрерывными средами, решать которые каким-либо иным методомоказывается просто непрактично [2]. В методе конечных элементованалитическая модель структуры представляет собой соединение элементов,благодаря чему она разбивается на отдельные части, которые уже могутобрабатываться компьютером.Для использования метода конечных элементов нужна упрощенная модельподходящего уровня, а не сама конструкция.
Например, трехмерный объектнебольшой толщины может быть представлен в виде двумерной оболочки.Модель создается либо в интерактивном режиме, либо автоматически. Готоваяабстрактная модель разбивается на конечные элементы, образующиеаналитическую модель [2]. Программные средства, позволяющиеконструировать модель и разбивать ее на конечные элементы, называютсяпрепроцессорами.
Проанализировав каждый элемент, компьютер собираетрезультаты воедино и представляет их в визуальном формате [2]. Например, 558области с высоким напряжением могут быть выделены красным цветом.Программные средства, обеспечивающие визуализацию, называютсяпостпроцессорами. Модули, выполняющие расчет, например, методом конечныхэлементов, называют процессорами.
5Проектирование модели начинается с создание эскиза детали. Эскиз кожухазубчатой передачи создан на основе конструкторских чертежей 5ТС.300.294СБ(верхняя половина) и 5ТС.300.295СБ (нижняя половина).Эскизы двух половин кожуха приведены на рисунках 5.1-5.2.Рисунок 5.1 – Эскиз верхней половины кожухаРисунок 5.2 – Эскиз нижней половины кожуха.Дальнейшие шаги по созданию модели не будут описаны, так как они несут59ценности при раскрытии основной проблемы в данной работе. Все эти шагиприведены в методических пособиях.Конечные модели верхней и нижней половины кожухов представлены нарисунках 5.3-5.4.Рисунок 5.3 – Нижняя половина кожухаРисунок 5.4 – Верхняя половина кожухаДанные модели созданы без учета деталей, которые не влияют надальнейшие расчеты и анализ.
К таким деталям относятся масленка, указатель60уровня масла, сапун и болтовые крепления. Особое внимание припроектировании кожухов уделялось конструкциям бобышек и кронштейна,также соблюдалась толщина стен и материал, из которого изготовлены две частикожуха.Модель кожуха в сборе изображена на рисунке 5.5.Рисунок 5.5 – Модель кожуха в сбореФотография кожуха зубчатого зацепления снятого с электровоза 2ЭС5К ипоставленного на ремонтную позицию текущего ремонта ТР-3 представлена нарисунке 5.6.61Рисунок 5.6 – Кожух зубчатого зацепления5.2 Анализ влияния статических сил на модель кожухаАнализ неисправностей показал, что крепления кожуха подверженыбольшому износу, появлению трещин в местах приварки и изломам бобышек.Таким образом, для выявления причин этих деформаций проведен статическийанализ.Для исследования кожуха, были жестко закреплены все 3 крепления, акожух был подвержен влиянию силы тяжести и момента вращения.Влияние силы тяжести на модель кожуха приведено на рисунке 5.7.62Рисунок 5.7 – Влияние силы тяжести на кожухКак видно на рисунке 5.7 влияние силы тяжести не существенное и неприводит к большим концентрациям напряжений в областях соединениябобышек.
Концентрация напряжений возникает в кронштейне, это видно нарисунке 5.8.Рисунок 5.8 – Концентрация напряжений в кронштейнеНа рисунке 5.9 представлена модель, на которую действуют вращающие63моменты приложенные к горловинам кожуха.Рисунок 5.9 – Влияние вращающих моментов на кожухНа рисунке можно видеть, что концентрация напряжений выше, чем подвоздействием силы тяжести.
Но данные нагрузки не приводят к разрушениюдетали, для выявления причин изломов бобышек и появлений трещин следуетпроизвести динамический анализ.5.3 Исследование вибрационных нагрузокПри прохождении локомотивом верхнего строения пути возникаютвибрации различной интенсивности, действующие на элементы экипажнойчасти. При опорно-осевом подвешивании тягового двигателя эти вибрацииособенно ощутимы и могут приводить к разрушениям тех деталей, которые неимеют упругих элементов, снижающих эти воздействия.
Для исследования ихвлияния на кожух зубчатой передачи проведен динамический анализ. Колебанияв кожухе зависят от движения колесной пары по неровности рельсового пути.64На рисунке 5.10 изображено колесо, движущееся по синусоидальнойнеровности рельса.Рисунок 5.10 – Движение колесной пары по неровности путиФорма неровности пути определяется уравнением, (5.1)где - высота неровности рельса (3-10 мм); - частота колебаний, котораяопределяется выражением, (5.2)где - скорость движения 103 колесной пары; - длина неровности пути. 103На поверхности катания головок рельсов образуются неровности сразличными длинами волн:- длинные волнообразные неровности с длиной волны от 1,5 до 3,5 мвозникают при прокатке и правке рельсов на комбинатах вследствие вибрациипрокатной клети, биения валков и других причин, а 90 при эксплуатации – из-за65дальнейшего развития первоначальных дефектов [4];- средние волнообразные неровности с длиной волны от 0,5 до 1,5образуются от воздействия подвижного состава с высокими нагрузками на ось,идущего по рельсам на небольшой скорости [4];- короткие волнообразные неровности (рифли) с длиной волны от 0 до 0,25 мпоявляются из-за периодического проскальзывания колес подвижного состава(главным образом из-за разности в диаметрах кругов катания), 90 что вызываетсдвиги или повышенное истирание верхних слоев металла в местахпроскальзывания и 90 приводит к вибрации и шуму при движении подвижногосостава [4].Для определения инерционных сил и ускорений возникающих в модели,выражение (5.1) было продифференцировано дважды.
Ускорения определяютсяуравнением(5.3)Анализ вибрационных воздействий на кожух зубчатой передачи произведендля скоростей движения поезда 80 км/ч и 40 км/ч при различных длинахнеровностей рельсов.Частота колебаний при скорости 40 км/ч и длине неровности 3 м рассчитанапо формуле (5.2)рад/с.Ускорение по формуле (5.3)м/с2.Кривая времени, имитирующая прохождение поездом неровностей, самплитудой 5 мм и частотой 23 рад/с представлена на рисунке 5.10.66Рисунок 5.10 – Кривая времени с частотой 23 рад/сНапряжения в кожухе, вызванные переменными вибрационными нагрузкамиприведены на рисунках 5.11.67Рисунок 5.11- Эпюра напряжений при скорости 40 км/ч и длине неровности 3 мКак видно из рисунка напряжения сконцентрированы в областях бобышек икронштейна.
Данные силы приведены в таблице 5.1.Таблица 5.1 – Напряжения в креплениях кожухаКрепление Напряжение, Н/м2Верхняя бобышка 745,8Нижняя бобышка 639,3Кронштейн 1278Исходными данными для расчета напряжений при скорости 40 км/ч и длинеровности 1 м будут следующие: частота колебаний рад/с; ускорения вмодели м/с2.
Кривая времени при этих условиях приведена на рисунке5.12.68Рисунок 5.12 – Кривая времени с частотой 69 рад/с и амплитудой 5 ммНапряжения возникающие в модели при скорости движения локомотива 40км/ч по железнодорожному пути с длиной неровности 1 м представлены нарисунке 5.13.Рисунок 5.13 – Эпюра напряжений при скорости 40 км/ч и длине неровности 1 м.6970Силы в модели представлены в таблице 5.2.Таблица 5.2 - Напряжения в креплениях кожухаКрепление Напряжение, Н/м2Верхняя бобышка 6028Нижняя бобышка 4521Кронштейн 9041Исходными данными для расчета напряжений при скорости 40 км/ч и длинеровности 0,2 м будут следующие: частота колебаний рад/с; ускоренияв модели м/с2. Кривая времени при этих условиях приведена нарисунке 5.14.Рисунок 5.14 - Кривая времени частотой 345,4 рад/с и амплитудой 5 ммЭпюра напряжений при частоте 345,4 рад/с и длине неровности 0,25 мприведена на рисунках 5.15-5.16 4171Рисунок 5.15 – Эпюра напряжений 41Рисунок 5.16 – Эпюра напряженийКак видно 41 из эпюр, напряжения с ростом частоты возросли существенно.Концентрация напряжений на грани со стороны обратной к креплениям(рисунок 5.16) увеличились в объеме и протянулись от кронштейна практическипо всей длине грани нижней половины кожуха.Напряжения в бобышках и кронштейне приведены в таблице 5.3.Таблица 5.3 – Напряжения в креплениях72Крепление Напряжение, Н/м2Верхняя бобышка 1910000Нижняя бобышка 1433000Кронштейн 2864000Для определения напряжений при скорости движения поезда 80 км/ч былипроизведены расчеты по известным формулам (5.2) и (5.3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
