Разработка системы рессорного подвешивания пассажирского электровоза (стр. 2 из 5)

Так как 122.973>94.58, то сцепная масса обеспечивает движение электровоза по расчётному подъёму с установившейся скоростью без боксования.

Минимальная длина электровоза по прочности путевых сооружений:

(1.25)

Длина локомотива по осям автосцепок Lл=25 м.

Жёсткая база локомотива Lб, есть расстояние между шкворнями или геометрическими центрами крайних тележек:

(1.26)

где е – коэффициент, e=0.55;

n_с – число секций,n_c=1.

2. РАЗРАБОТКА ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТА МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЛОКОМОТИВА

2.1 Определение основных размеров тележки

Для определения основных размеров тележки можно использовать расчётную схему, приведённую на рисунке 2.1.

Жёсткая база тележки определяется по формуле:

2·a_т=2·l_подв+B₂+2·D(2.1)

где l_подв – расстояние между точками подвешивания тягового двигателя на раме тележки, l_подв=1.180 м;

B₂ – ширина средней поперечной балки рамы тележки, B₂=0.3 м;

D - зазор между опорными кронштейнами и поперечной балкой рамы, D=0.04 м;

2·a_т=2·1.180+0.3+2·0.04=2.74 м

Диаметр колеса колёсной пары по окружности гребня:

D=D_к+0.06 (2.2)

D=1.2+0.06=1.26 м

По рекомендации [1, стр. 18], принимаем ширину концевых поперечных балок B₁=0.15 м и расстояние между гребнем бандажа и поперечной концевой балкой рамы тележки l₂=0.05 м.

Расстояние от геометрической оси колёсной пары до торца концевой поперечной балки:

(2.3)

Длина тележки:

l_т=2·l₁+a_т (2.4)

l_т=2·0.83+2.74=4.4 м

Высота тележки от уровня головки рельса до верхней горизонтальной плоскости рамы h_т и ширина рамы тележки по осевым линиям боковин b_т по [1] h_т= 1.16 м, b_т=2.1 м.

Длина рамы кузова электровоза определяется по формуле:

(2.5)

Расстояние от торцов рамы кузова до торцов рам крайних тележек электровоза l₃ по [1 с.21] l₃=1.42 м. Расстояние между смежными тележками электровоза:

(2.6)

Полученное расстояние l₄>2 м, поэтому корректировку l₃, l_л и l_к не производим.

Уточнённая жёсткая база электровоза:

L_б=2·(l₄+l_т) (2.7)

L_б=2·(3.78+4.4)= 16.36 м

На рисунке 2.2 приведена компоновочная схема экипажной части электровоза ЧС8.

Длина концевой части боковины l_кчб=0.1·l_т=0.44 м;

Длина средней части боковины l_счб=0.23·l_т=1.012 м;

Длина переходной части боковины:

(2.8)

Рисунок 2.2. Компоновочная схема экипажной части локомотива.

Уточнённая длина тележки:

l_т=2·l_кчб+2·l_пчб+l_счб (2.9)

l_т=2·0.44+2·1.254+1.012=4.4 м

Длина усиливающей накладки l_н=0.45·l_т=1.98 м.

На рисунке 2.3 показаны формы сечений концевых поперечных балок и концевых частей боковины.

Рисунок 2.3 а. Сечение средней части боковины рамы.

б. Сечение поперечных балок и концевых частей боковины

Расстояние между внутренними поверхностями вертикальных листов, образующих сечение:

b=B-2·d₂-2·D₁ (2.10)

где D₁ – вылет концов горизонтальных листов под сварной шов, D₁=0.02 м.

Расчётная высота вертикального листа для сечений без усиливающей накладки:

h=H-2·d₁ (2.11)

а для сечения с усиливающей накладкой

h=H-2·d₁-d₃ (2.12)

Ширина сечения по средним линиям составляющих его элементов для всех сечений рамы тележки:

b₀=b+d₁ (2.13)

Высота сечения по средним линиям составляющих его элементов для сечений без усиливающих накладок:

h₀=h+d₁ (2.14)

а для сечения с усиливающей накладкой:

h₀=h+d₁+d₃/2 (2.15)

Расчётная ширина усиливающей накладки:

B_н=B-2·D₁ (2.16)

B_н=0.21-2·0.02=0.17 м

2.2 Расчёт геометрических характеристик сечений рамы тележки

Размеры и расчётные данные сечений балок приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Размеры и расчётные данные сечений балок рамы тележки

Элемент	B,	H,	h,	b,	h0,	b0,	1,	2,	3,
рамы	10-3м	10-3 м	10-3 м	10-3 м	10-3 м	10-3 м	10-3 м	10-3 м	10-3 м
Концевая поперечная балка	150	200	166	80	183	95	17	15	-
Концевая часть боковины	210	200	166	140	183	155	17	15	-
Средняя часть боковины	40	430	381	140	406	155	17	15	15
Средняя поперчная балка	300	400	366	230	383	245	17	15	-

Для сечения концевых поперечных балок получаем:

- площадь сечения горизонтального листа F_1.2=B·d₁=150·17=22.5·10^-4 м²

- площадь сечения вертикального листа F_3.4=H·d₂=200·15=25.2·10^-4 м²

- ординаты и абсциссы собственных центров тяжести для горизонтальных листов z_1,2=±h₀/2=±92·10^-3 м; x_1,2=0;

- ординаты и абсциссы собственных центров тяжести для вертикальных листов x_4,3=±b₀/2=±47.5·10^-3 м; z_3,4=0.

Моменты инерции при изгибе для составляющих сечение элементов определяются по формулам:

для горизонтальных листов:

(2.17)

для вертикальных листов:

(2.18)

Результаты расчётов сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Вспомогательные параметры для концевых поперечных балок рамы тележки

Элемент	Fi,	zi,	xi,	zi2Fi	xi2Fi	Ixi,	Izi,
сечения	10-4м2	10-3м	10-3м	10-6м4	10-6м4	10-6м2	10-6м2
Верхний горизонтальный лист	25.5	92	0	21.58	0	0.0614	4.8
Нижний горизонтальный лист	25.5	-92	0	21.58	0	0.0614	4.78
Левый вертикальный лист	24.9	0	-47	0	5.5	5.718	0.0466
Правый вертикальный лист	24.9	0	47	0	5.5	5.718	0.0466
Сумма	100.8	0	0	43.16	11.0	11.559	9.65

Аналогичным образом заполняется таблица 2.3 для средней поперечной балки и таблица 2.4 для концевых частей боковины.

Таблица 2.3 Вспомогательные параметры для средней поперечной балки рамы тележки

Элемент	Fi,	zi,	xi,	zi2Fi	xi2Fi	Ixi,	Izi,
сечения	10-4м2	10-3м	10-3м	10-6м4	10-6м4	10-6м2	10-6м2
Верхний горизонтальный лист	51	192	0	188	0	0.123	38.25
Нижний горизонтальный лист	51	-192	0	188	0	0.123	38.25
Левый вертикальный лист	54.9	0	-123	0	83.06	61.28	0.103
Правый вертикальный лист	54.9	0	123	0	83.06	61.28	0.103
Сумма	211.8	0	0	376	166.12	22.8	76.706

Таблица 2.4 Вспомогательные параметры для концевых частей боковины рамы тележки

Элемент	Fi,	zi,	xi,	zi2Fi	xi2Fi	Ixi,	Izi,
сечения	10-4м2	10-3м	10-3м	10-6м4	10-6м4	10-4м2	10-6м2
Верхний горизонтальный лист	35.7	92	0	30.22	0	0.0859	13,12
Нижний горизонтальный лист	35.7	-92	0	30.22	0	0.859	13,12
Левый вертикальный лист	24.9	0	-77	0	14.76	5.71	0,047
Правый вертикальный лист	24.9	0	77	0	14.76	5.71	0,047
Сумма	121.2	0	0	60.44	29.52	11.61	26,33

Ординаты собственных центров тяжести элементов средней части боковины для горизонтальных листов z_1.2'=±(h+d₁)/2=±(0.383+0.016)/2=0.199 м.

Для усиливающей накладки

z₂'=h/2+d₁+d₃/2=0.383/2+0.017+0.015/2=0.216 м.

Ордината центра тяжести всего сечения:

(2.19)

Используя формулу z_i=z_i'-z_c определяем z_iи составляем таблицу 2.5.

Таблица 2.5 Вспомогательные параметры для средней части боковины рамы тележки