Проект тележки электровоза и расчет основных несущих элементов (стр. 2 из 4)
В таблице 3.1 приводятся исходные данные для расчета листовых рессор.
Таблица 3.1 – Исходные данные для листовых рессор
| Параметр | Значение |
| Расчётная длина, мм | 1400 |
| Ширина листа, мм | 120 |
| Толщина листа, мм | 16 |
| Число коренных листов, мм | 3 |
| Число наборных листов, мм | 8 |
| Длина хомута, мм | 140 |
Примечание. Для обеспечения необходимого запаса по допускаемым напряжениям
и 
число наборных листов увеличено на 1 по сравнению с применяемым на современных образцах.Статический прогиб рессоры
, (3.2) 
(мм),где L - длина рессоры, определяемая точками крепления подвесок;
а - длина хомута;
Е - модуль упругости материала стали 55С2 и 60С2,
кГс/мм2;nк - число коренных листов;
nн - число наборных листов;
b и h - соответственно ширина и толщина листа.
Жёсткость рессоры
, (3.3) 
(кГс/мм).Напряжение в коренных листах, в МПа, с учетом знака определяется, причём величины L, а, b и h подставляются в см, а P – в кГс.
, (3.4) 
(МПа),в наборных листах
, (3.5) 
(МПа).Положительными считаются напряжения растяжения, отрицательными - сжатия. Полученные значения
и 
необходимо сравнить с допускаемыми значениями
и 
. (3.6)Допускаемое напряжение [sк] и [sн] при расчёте рессоры на статическую нагрузку составляет 600 МПа (» 6000 кГс/см2).
3.3 Расчёт винтовых рессор
При расчёте пружин, как и при расчёте листовых рессор, первая задача заключается в определении прогиба и напряжения выбранного из существующих типов пружин. Вторая задача является продолжением первой, если напряжение в пружине будет больше допустимого, и заключается в расчёте более усиленной по сравнению с существующей пружиной.
На современных электровозах применяют двухрядные винтовые рессоры
В таблице 3.2 приводятся исходные данные для расчета винтовых рессор.
Таблица 3.2 – Исходные данные для наружных винтовых рессор
| Параметр | Наружные пружины | Внутренние пружины |
| Средний диаметр витка, мм | 170 | 106 |
| Диаметр прутка, мм | 36 | 22 |
| Число рабочих витков | 5 | 8 |
| Полное число витков | 6,5 | 9,5 |
Как видно из рисунка 3.1, нагрузка на каждую пару пружин составляет половину от нагрузки Р, приходящейся на рессору.
, (3.7) 
(тс),где Q – нагрузка на пружину.
Исходя из того, что на электровозах ВЛ10 применяются двухрядные пружины, следует, что нагрузки, приходящиеся на каждую из одной пары, будут неодинаковыми. Основным условием равнопрочности двухрядных пружин, применяемых на электроподвижном составе, являются одинаковые напряжения внутренней и наружной пружин, т.е.
Равенство напряжений без учета кривизны витков позволяет установить соотношения между нагрузками
, (3.8) 
. (3.9)С учетом приведенных выше соотношений произведем расчет наружных и внутренних пружин
3.3.1 Расчет внутренних пружин
Нагрузка на пружину (согласно 3.8)
(кГс)Статический прогиб пружины
, (3.10) 
(мм)где D - средний диаметр витка;
n - число рабочих витков пружины;
Q – нагрузка на пружину в кГс;
G - модуль упругости материала при кручении;
G=8·103 кГс/мм2;
d - диаметр прутка.
Касательные напряжения от кручения пружины
, (3.11) 
кГс/мм2, 
где D - средний диаметр витка в см;
d - диаметр прутка в см.
, (3.12) 
.Индекс пружины
, (3.13) 
.Полученное значение
необходимо сравнить с допускаемым значением 
. (3.14)Допускаемое касательное напряжение [τ] пружины при кручении составляет 500...550 МПа (50...55 кГс/мм2).
Таким образом, расчётное значение напряжения оказалось меньше допускаемого (35,42 кГс/мм2 < 50...55 кГс/мм2), т.е. условие выполняется.
Жёсткость пружины
, (3.15) 
кГс/мм.3.3.2 Расчет наружных пружин
Нагрузка на пружину (согласно 3.9)
(кГс)Статический прогиб пружины (согласно 3.10)
(мм)Касательные напряжения от кручения пружины (согласно 3.11)
кГс/мм2, где D - средний диаметр витка в см;
d - диаметр прутка в см.
Здесь (согласно 3.12)
.Индекс пружины (согласно 3.13)
.Полученное значение
необходимо сравниваем с допускаемым значением. Допускаемое касательное напряжение [τ] пружины при кручении как уже отмечалось выше составляет 500...550 МПа (50...55 кГс/мм2). Таким образом, расчётное значение напряжения оказалось меньше допускаемого (35,68 кГс/мм2 < 50...55 кГс/мм2), т.е. условие выполняется. Жёсткость пружины (согласно 3.14) 
кГс/мм.Эквивалентная жесткость винтовых и листовых рессор составляет
(3.16) 
кГс/мм4. Расчёт развески тележки
Развеска представляет собой распределение массы электровоза по отдельным колёсным парам и колёсам. Неравномерное распределение вертикальной нагрузки приводит к снижению тяговых свойств электровоза из-за боксования разгруженных колёсных пар и ухудшению динамики электровоза из-за перегрузки колёс или колёсных пар. Кроме того, ухудшается поперечная устойчивость электровоза при движении в кривых.
Различают продольную и поперечную развески. При продольной развеске достигаются одинаковые давления от колёсных пар на рельсы, при поперечной - одинаковые давления колёс.
Различают также статическую и динамическую развески. Статическая развеска - это развеска электровоза, стоящего на прямом горизонтальном участке пути. Динамическая развеска представляет собой распределение нагрузок по колёсным парам и колёсам при движении электровоза и реализации им силы тяги или торможения.
В курсовом проекте рассматривается продольная статическая развеска тележки электровоза. Целью расчёта развески является определение места расположения опор кузова на тележки и приходящихся на них нагрузок.