Пояснительная записка (1231879), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 5.3 – Параметры создаваемой сетки

Рисунок 5.4 – Сетка конечных элементов

Критерий Мизеса (критерий энергии формоизменения) определяет момент исчерпания несущей способности сравнением величины эквивалентного напряжения с пределом текучести материала. Критерий Мизеса применим для изотропных материалов, имеющих вязкий характер разрушения, к ним относится большинство металлов. Расчет эквивалентных напряжений, при статической нагрузке от веса двигателя, показывает, что в деталях узла крепления ТЭД к раме тележки возникают следующие напряжения: втулка – 14,8 МПа; валик – 21,7 МПа; нижняя шайба – 24,6 МПа; нижняя шайба – 27,6 МПа; нижний диск – 29,3 МПа; верхний диск – 44,9 МПа; кронштейн – 63,3 МПа; подвеска – 71,9 МПа; гайка – 76,4 МПа. Данные статического анализа приведены в таблице 5.1. Эпюра напряжений показана на рисунке 5.5. Согласно результатам расчета, максимальное напряжение в гайке, возникающее в месте ее контакта с диском, составляет 95 MПa, предел текучести для материала сталь 45, из которого изготовлена деталь, составляет 580 МПа, следовательно, напряжения не представляют опасности, конструкция обеспечивает запас по прочности и является работоспособной.

Рисунок 5.5 – Эпюра эквивалентных нормальных напряжений при нагрузке 21,07 кН

Таблица 5.1 – Результаты расчета эквивалентных напряжений при нагрузке 21,07 кН

5.2 Статический анализ на прочность узла крепления ТЭД под действием максимального тягового момента

Для получения расчетных данных, закрепление модели, направление действия силы и контактные условия между компонентами модели принимают аналогично условиям, заданным при расчете узла крепления ТЭД под весом двигателя. Величина силы от действия максимального тягового момента была рассчитана в пункте 3, она принимается равной 64,41 кН, так как реакция от действия тягового момента действует совместно с весом двигателя.

Расчет эквивалентных напряжений, при статической нагрузке от максимального тягового момента, показывает, что в деталях узла крепления ТЭД к раме тележки возникают следующие напряжения: втулка – 52,9 МПа; валик – 64,8 МПа; верхняя шайба – 101 МПа; подвеска – 110 Мпа; нижняя шайба – 114 МПа; верхний диск – 136 МПа; гайка – 143 МПа; кронштейн – 210 МПа; нижний диск – 213 МПа. Данные статического анализа приведены в таблице 5.2. Эпюра напряжений показана на рисунке 5.8. Согласно результатам расчета, максимальное напряжение возникает в нижнем диске и составляет 213 MПa, предел текучести для материала сталь 3 пс, из которого изготовлена деталь, составляет 215 МПа, следовательно, напряжения в диске представляют опасность, так как деталь почти достигла своего предела текучести.

Рисунок 5.8 – Эпюра эквивалентных нормальных напряжений при нагрузке 64,41 кН

Таблица 5.2 – Результаты расчета эквивалентных напряжений при нагрузке 64,41 кН

5.3 Статический анализ на прочность узла крепления ТЭД под действием максимального тягового момента в кривом участке пути

Для получения расчетных данных, закрепление модели и контактные условия между компонентами модели принимают аналогично условиям, заданным при расчете узла крепления ТЭД под весом двигателя. Величина силы от действия максимального тягового момента была рассчитана в пункте 3, она принимается равной 64,41 кН, так как реакция от действия тягового момента действует совместно с весом двигателя. Также в кривом участке пути на подвеску тягового двигателя, через колесную пару и тяговый электродвигатель, передается направляющая сила. Величина направляющей силы была рассчитана в пункте 3 и принимается равной 14,31 кН. Направление действия сил показано на рисунке 5.9.

Рисунок 5.9 – Направление действия приложенной силы

Расчет эквивалентных напряжений при статической нагрузке от максимального тягового момента, во время прохождении кривого участка пути, показывает, что в деталях узла крепления ТЭД к раме тележки возникают следующие напряжения: верхняя шайба – 101 МПа; валик – 115 МПа; нижняя шайба – 128 МПа; гайка – 148 МПа; верхний диск – 148 МПа; нижний диск – 214 МПа; кронштейн – 215 МПа; подвеска – 260 МПа; втулка – 298 МПа. Данные статического анализа приведены в таблице 5.3. Эпюра напряжений показана на рисунке 5.8. Согласно результатам расчета, максимальное напряжение возникает во втулке и составляет 298 MПa, предел текучести для материала сталь 110г13л, из которого изготовлена деталь, составляет 360 МПа, следовательно, напряжения не представляют опасности, конструкция обеспечивает запас по прочности и является работоспособной.

Рисунок 5.8 – Эпюра эквивалентных нормальных напряжений при нагрузке 64,41 кН в кривом участке пути

Таблица 5.3 – Результаты расчета эквивалентных напряжений при нагрузке 64,41 кН в кривом участке пути

5.4 Выводы по результатам расчетов

На основании данных, полученных в результате произведенных расчетов, можно сделать вывод о том, что наименьший коэффициент запаса имеют диски и кронштейн, что представляет опасность в эксплуатации. Анализ неисправностей узла крепления тягового электродвигателя показал, что за период 2011–2014 гг. было зафиксировано 23 случая трещин кронштейна, это также доказывает тот факт, что кронштейн имеет низкий запас прочности. В связи с этим необходимо усиливать детали, изменять их конструкцию, либо использовать более прочные материалы, которые будут способствовать повышению прочности деталей. Согласно статическим анализам, проведенным при различных режимах эксплуатации, предлагается модернизация кронштейна, путем упрощения его конструкции, а также замена материала на более прочный. В качестве материала для изготовления предлагается использовать сталь 45, так как она имеет предел текучести в 1,93 раза больший по сравнению со сталью 25л. Новый кронштейн представляет собой тавровую сварную конструкцию с двумя ребрами жесткости. Толщина основания кронштейна уменьшена до 25 мм, толщина опорной части уменьшена до 30 мм, ребра жесткости имеют толщину 15 мм. Размеры кронштейна указаны на рисунке 5.9.

Характеристики

Список файлов ВКР