Диплом ПЗ (1226353), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Рисунок 5.4 – Верхняя половина кожуха

Данные модели созданы без учета деталей, которые не влияют на дальнейшие расчеты и анализ. К таким деталям относятся масленка, указатель уровня масла, сапун и болтовые крепления. Особое внимание при проектировании кожухов уделялось конструкциям бобышек и кронштейна, также соблюдалась толщина стен и материал, из которого изготовлены две части кожуха.

Модель кожуха в сборе изображена на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 – Модель кожуха в сборе

Фотография кожуха зубчатого зацепления снятого с электровоза 2ЭС5К и поставленного на ремонтную позицию текущего ремонта представлена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 – Кожух зубчатого зацепления

5.2 Анализ влияния статических сил на модель кожуха

Анализ неисправностей показал, что крепления кожуха подвержены большому износу, появлению трещин в местах приварки кронштейнов и изломам бобышек. Таким образом, для выявления причин этих деформаций проведен статический анализ.

Для исследования кожуха были жестко закреплены все 3 крепления, а кожух был подвержен воздействию силы тяжести и момента вращения.

Действие силы тяжести на модель кожуха приведено на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 – Влияние силы тяжести на кожух

Как видно на рисунке 5.7 влияние силы тяжести не существенное и не приводит к большим концентрациям напряжений в областях соединения бобышек. Концентрация напряжений возникает в кронштейне, это видно на рисунке 5.8.

Рисунок 5.8 – Концентрация напряжений в кронштейне

На рисунке 5.9 представлена модель, на которую действуют вращающие моменты приложенные к горловинам кожуха.

Рисунок 5.9 – Влияние вращающих моментов на кожух

На рисунке можно видеть, что концентрация напряжений выше, чем под воздействием силы тяжести. Но данные нагрузки не приводят к разрушению детали, для выявления причин изломов бобышек и появлений трещин следует произвести динамический анализ.

5.3 Исследование вибрационных нагрузок

При прохождении локомотивом верхнего строения пути возникают вибрации различной интенсивности, действующие на элементы экипажной части. При опорно-осевом подвешивании тягового двигателя эти вибрации особенно ощутимы и могут приводить к разрушениям тех деталей, которые не имеют упругих элементов, снижающих эти воздействия. Для исследования их влияния на кожух зубчатой передачи проведен динамический анализ. Колебания в кожухе зависят от движения колесной пары по неровности рельсового пути.

На рисунке 5.10 изображено колесо, движущееся по синусоидальной неровности рельса.

Рисунок 5.10 – Движение колесной пары по неровности пути

Форма неровности пути определяется уравнением

, (5.1)

где – высота неровности рельса (3–10 мм);

– частота колебаний, которая определяется выражением

, (5.2)

где – скорость движения колесной пары;

– длина неровности пути.

На поверхности катания головок рельсов образуются неровности с различными длинами волн:

- длинные волнообразные неровности с длиной волны от 1,5 до 3,5 м возникают при прокатке и правке рельсов на комбинатах вследствие вибрации прокатной клети, биения валков и других причин, а при эксплуатации – из-за дальнейшего развития первоначальных дефектов;

- средние волнообразные неровности с длиной волны от 0,5 до 1,5 образуются от воздействия подвижного состава с высокими нагрузками на ось, идущего по рельсам на небольшой скорости;

- короткие волнообразные неровности (рифли) с длиной волны от 0 до 0,25 м появляются из-за периодического проскальзывания колес подвижного состава (главным образом из-за разности в диаметрах кругов катания), что вызывает сдвиги или повышенное истирание верхних слоев металла в местах проскальзывания и приводит к вибрации и шуму при движении подвижного состава.

Для определения инерционных сил и ускорений возникающих в модели, выражение (5.1) было продифференцировано дважды. Ускорения определяются уравнением

(5.3)

Анализ вибрационных воздействий на кожух зубчатой передачи произведен для скоростей движения поезда 80 км/ч и 40 км/ч при различных длинах неровностей рельсов.

Частота колебаний при скорости 40 км/ч и длине неровности 3 м рассчитана по формуле (5.2)

рад/с.

Ускорение по формуле (5.3)

м/с².

Кривая времени, имитирующая прохождение электровозом неровностей пути, с амплитудой 5 мм и частотой 23 рад/с представлена на рисунке 5.10.

Рисунок 5.10 – Кривая времени с частотой 23 рад/с

Напряжения в кожухе, вызванные переменными вибрационными нагрузками приведены на рисунках 5.11.

Рисунок 5.11 – Эпюра напряжений при скорости 40 км/ч и длине неровности 3 м

Как видно из рисунка напряжения сконцентрированы в областях бобышек и кронштейна. Данные силы приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Напряжения в креплениях кожуха

Исходными данными для расчета напряжений при скорости 40 км/ч и длине ровности 1 м будут следующие:

- частота колебаний рад/с;

- ускорения в модели м/с².

Кривая времени при этих условиях приведена на рисунке 5.12.

Рисунок 5.12 – Кривая времени с частотой 69 рад/с и амплитудой 5 мм

Напряжения возникающие в модели при скорости движения локомотива 40 км/ч по железнодорожному пути с длиной неровности 1 м представлены на рисунке 5.13.

Рисунок 5.13 – Эпюра напряжений при скорости 40 км/ч и длине неровности 1 м

Напряжения в модели представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Напряжения в креплениях кожуха

Крепление	Напряжение, Н/м2
Верхняя бобышка	6028
Нижняя бобышка	4521
Кронштейн	9041

Исходными данными для расчета напряжений при скорости 40 км/ч и длине ровности 0,2 м будут следующие:

- частота колебаний рад/с;

- ускорения в модели м/с².

Кривая времени при этих условиях приведена на рисунке 5.14.

Рисунок 5.14 – Кривая времени частотой 345,4 рад/с и амплитудой 5 мм

Эпюра напряжений при частоте 345,4 рад/с и длине неровности 0,25 м приведена на рисунках 5.15–5.16.

Рисунок 5.15 – Эпюра напряжений при частоте 345,4 рад/с и длине неровности 0,25 м

Рисунок 5.16 – Эпюра напряжений при частоте 345,4 рад/с и длине неровности 0,25 м

Как видно 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 практически по всей длине грани нижней половины кожуха.

Напряжения в бобышках и кронштейне приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 – Напряжения в креплениях

Для определения напряжений при скорости движения поезда 80 км/ч были произведены расчеты по известным формулам (5.2) и (5.3). Полученные результаты также служат исходными данными для установления эпюр.

Исходными данными для расчета напряжений при скорости 80 км/ч и длине неровности 3 м будут следующие:

- частота колебаний рад/с;

- ускорения в модели м/с².

Кривая времени при этих условиях приведена на рисунке 5.17.

Рисунок 5.17 – Кривая времени с частотой 46 рад/с и амплитудой 5 мм

Напряжения, возникающие в модели кожуха при скорости 80 км/ч и длине неровности 3 м изображены на рисунке 5.18–5.19.

Рисунок 5.18 – Напряжения в кожухе при скорости 80 км/ч и длине неровности 3 м

Рисунок 5.19 – Напряжения в кожухе при скорости 80 км/ч и длине неровности 3 м

Максимальные напряжения приведены в таблице 5.4.

Таблица 5.4 – Напряжения в креплениях

Исходными данными для расчета напряжений при скорости 80 км/ч и длине ровности 1 м будут следующие:

- частота колебаний рад/с;

- ускорения в модели м/с².

Кривая времени с частотой 138 рад/с и амплитудой 5 мм приведена на рисунке 5.20.

Рисунок 5.20 – Кривая времени с частотой 138 рад/с и амплитудой 5 мм

Эпюра напряжений приведена на рисунке 5.21–5.22.

Рисунок 5.21 – Напряжения в кожухе при скорости 80 км/ч и длине ровности 1 м

Рисунок 5.22 – Напряжения в кожухе при скорости 80 км/ч и длине ровности 1 м

Максимальные напряжения в креплениях кожуха приведены в таблице 5.5.

Таблица 5.5 – Напряжения в креплениях

При определении эпюры напряжений при скорости 80 км/ч и длины неровности рельса 0,2 м параметры для расчета следующие:

Характеристики

Список файлов ВКР