Особенность технического состояния треангеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ конструкции триангеля тележки грузового вагона

2. Анализ износов и повреждений триангелей

3. Пути повышения надёжности детали

4. Анализ существующих методов ремонта триангелей

5. Расчетная часть

6. Мероприятия по технике безопасности и охране труда

7 Поверочный расчет подшипников качения буксового узла

8. Расчет рессорного подвешивания и определение его вертикальной жесткости

9. Проверка кинематических параметров автосцепного устройства

10. Расчет боковой рамы тележки грузового вагона на вертикальные нагрузки

11. Расчет энергоемкости поглощающего аппарата

12. Расчет кузова вагона



Введение

Триангель является одним из основных элементов рычажной передачи тормозного оборудования вагона. От его технического состояния в значи-тельной, мере зависит эффективность процессов торможения вагона, а значит и обеспечение безопасности движения. Кроме того техническое состояние триангеля и других элементов рычажной передачи существенно влияет на техническое состояние колесных пар. Так при неправильной регулировке рычажной передачи, при износе трущихся пар колодок и других факторах могут происходить кратковременные и длительные воздействия сил трения от тормозной колодки на колесо, превосходящие силы сцепления колеса с рельсом, что может привести, соответственно, к кратковременным (мгновенным) или длительным заклиниваниям колесной пары и её движению по рельсам юзом, следствием чего на поверхности катания колеса могут появиться специфические дефекты - навары, ползуны и другие повреждения.

С целью поддержания всей рычажной передачи тормоза, и триангелей в частности, в технически исправном состоянии при всех периодических ре-монтах, рычажная передача разбирается и отправляется для осмотра, испытаний и ремонта в специализированные отделения вагонных депо и ВРЗ.

В данной работеизлагаются основные понятия конструкции триангелей тележек грузовых вагонов, сведения об износах и повреждениях основных элементов триангеля и методы ремонта триангелей в условиях ва-гонных депо и вагоноремонтных заводов.



1. Анализ конструкции триангеля тележки грузового вагона

Триангель тележки грузового вагона изготавливается из стали 09Г2СД ГОСТ 19282-73 или ст. 3 ГОСТ 380-71 и имеет конструкцию, представленную на рис. 1.

Рисунок 1 - Триангель тележки грузовых вагонов.

Триангель состоит из основной балки 6, изготовленной из швеллера, струны 7, имеющей круглое сечение диаметром 33 мм, со вставками 8 и скобой 9 (струну со вставками 8 сваривают встык заранее), распорки 5, имеющей прямоугольное сечение 25х60 мм с отверстием для постановки валика, крепящего вертикальный рычаг, цапфы 10, корончатой гайки 11, шплинта 12, который предохраняет гайку 11 от самоотворачивания предохранительного наконечника 13, который служит для предупреждения падения триангеля на путь в случае обрыва подвесок 1 тормозного башмака 4 с колодкой 3. Тормозная колодка 3 крепится к башмаку 4 с помощью чеки 2.

Триангель работает в сложных условиях: он с помощью подвесок и валиков укреплен на кронштейнах боковых рам тележки модели 18-100, Боковые рамы являются необрессореными элементами тележки и поэтому все возмущающие силовые факторы, действующие на боковые рамы передаются и на триангели.

С другой стороны от тормозного цилиндра на триангель передается тормозное усилие, принимаемое в работах равным Р=10000 кгс.

Простейшая расчетная схема триангеля изображена на рис. 2:

Рисунок 2 - Расчётная схема триангеля

Триангель можно рассчитывать как статически неопределимую стержневую систему, образованную осевыми линиями элементов конструкции.

Основная система будет иметь вид представленный на рис. 3:

Рисунок 3 - Основная система триангеля.

Из схем приложения внешних сил и реакций можно сделать выводы о напряженном состоянии основных элементов балки и о возможных повреждениях и износах в процессе эксплуатации.

2. Анализ износов и повреждений триангелей

Многолетний опыт эксплуатации триангелей позволяет с достаточной объективностью указать наиболее повреждаемые зоны, которые представлены на рис. 4.

Рисунок 4 - Износы и повреждения триангелей

Одним из наиболее часто встречаемых дефектов является износ резьбовой части 1 на конце цапфы. Эти износы и деформации резьбы появляются в результате недостаточной затяжки гайкой башмака в горизонтальном направлении. Ослабление затяжки башмака может происходить также при срезании шплинта и самоотворачивания гайки при смещениях башмака с колодкой в вертикальной плоскости.

3. Пути повышения надёжности детали

Для повышения надёжности детали предлагается использовать для ручной сварки электроды марки «OK Femax 38.48» (ГОСТ 9467-75) производства компании Esab. Для наплавки износов триангеля можно использовать порошковую проволоку для полуавтоматической сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей марки «OK Tubrod 15.05»

Порошковая проволока -- это непрерывный электрод, который представляет собой изготовленную из стальной ленты толщиной 0,2...0,5 мм металлическую оболочку, заполненную порошком из газо- и шлакообразующих компонентов. Применяют ее для механизированной дуговой сварки открытой дугой или в защитных газах. Сохраняя технологические преимущества голой проволоки, порошковые проволоки позволяют создавать надежную газовую и шлаковую защиту сварочной ванны от атмосферного воздуха при работе на открытых площадках, обеспечивая при этом легирование и рафинирование металла шва.

Кроме того, используя их, можно применять ток плотностью 150...170 А/мм2, в то время как при ручной дуговой сварке покрытыми электродами плотность тока не превышает 20 А/мм Это дает возможность повысить производительность процесса 1,5...2 раза.

Для восстановления изношенных поверхностей деталей машин или придания поверхности заданных служебных свойств (износостойкости, коррозионной стойкости и др.) применяют специальные наплавочные порошковые проволоку ПП-АН3, коэффициент наплавки проволоки ан=12-13г/(А*ч)

Виды порошковой проволоки.

Порошковая проволока классифицируется по основному назначению, способу применяемой защиты, возможности сварки в различных пространственных положениях, механическим свойствам, типу сердечника.

Большинство порошковой проволоки, выпускаемой в России, предназначено для сварки низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей. Различают проволоку общего и специального назначения. К проволоке специального назначения относится проволока для сварки с принудительным формированием шва, подводной сварки, сварки арматуры, автоматической сварки с принудительным формированием.

Требования к порошковой проволоке.

Порошковая проволока должна отвечать следующим требованиям: дуга легко возбуждаться и стабильно гореть; проволока плавиться равномерно и без чрезмерного разбрызгивания; образующийся при плавлении шлак равномерно покрывать поверхность шва и легко отделяться после охлаждения; сварной шов должен быть хорошо сформирован и не иметь дефектов сварных швов - пористости, трещин.

Эти требования характеризуют сварочно-технологические свойства сварочных материалов. Уровень сварочно-технологических свойств определяет возможность применения порошковой проволоки той или иной марки для сварки конструкции или изделия в конкретной обстановке. Сварочно-технологические свойства порошковой проволоки устанавливаются следующим образом. Стабильность горения дуги определяется при выполнении механизированной наплавки валика на пластину из низкоуглеродистой стали в нижнем положении без колебаний при среднем значении тока и напряжения, рекомендованного для выполнения данного типоразмера шва.

Зарубежные марки порошковой проволоки:

E71TGS (AWS A5.20)

E71T-1 (AWS A5.20).

Характеристика материала

Сталь - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Это важнейший материал, который применяется в большинстве отраслей промышленности. Существует большое число марок сталей, различающихся по структуре, химическому составу, механическим и физическим свойствам.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%). Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы - несвязанный азот и кислород). Фосфор при низких температурах придает ей хрупкость (хладноломкость), а при нагревании уменьшает пластичность. Сера приводит к образованию мелких трещин при высоких температурах (красноломкость).

Чтобы придать стали какие-либо специальные свойства (коррозионной устойчивости, электрические, механические, , магнитные, и т.д.), в нее вводят легирующие элементы.

Свойства стали можно изменять путем применения различных видов обработки: термической (закалка, отжиг), химико-термической (цементизация, азотирование), термо-механической (прокатка, ковка). При обработке для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основе - железу. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

Марка : 09Г2СД

Классификация : Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций.

Химический состав в % материала 09Г2СД

ГОСТ 19281 - 89

C до 0.12	Si 0.5 - 0.8	Mn 1.3 - 1.7	Ni до 0.3	S до 0.04	P до 0.035	Cr до 0.3
N до 0.012	Cu 0.15 - 0.3	As до 0.08

Свариваемость:

без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки.

4. Анализ существующих методов ремонта триангелей

Стационарный метод ремонта триангелей.

В большинстве вагонных депо сети железных дорог применяется стационарный метод ремонта. Это объясняется сравнительно небольшими потребностями в ремонте триангелей (30-40 триангелей в смену), отсутствием свободных производственных площадей и другими факторами.

Представленный в данном разделе вариант технологического процесса ремонта триангелей, разработан ПКБ ЦВ МПС и был рекомендован ЦВ МПС как типовой для внедрения на предприятиях вагонного хозяйства.

Триангели, требующие ремонта, снятые с ремонтируемых тележек и промытые, поступают в отделение, и попадают в зону, действия крана-укосины (или другого грузоподъемного устройства Q=0.5т).

С помощью крана-укосины со специальным захватным приспособлением триангели передаются на стеллаж накопитель. Тем же краном-укосиной триангели снимаются со стеллажа накопителя и передаются на стенд для контроля технического состояния и определения объема работ на каждом триангеле.

Заранее очищенный триангель в сборе с тормозными башмаками устанавливают на позицию разборки 15, вынимают шплинты, отворачивают гайки, снимают наконечники, тормозные башмаки, закладки с цапф, используя при этом специальное приспособление для удаления шплинтов и гайковерты с крутящим моментом до 1800 Н*м (180 кгс*м)

Снятые детали дополнительно очищают, осматривают, проверяют основные размеры, годные укладывают на стеллаж 2 для дальнейшего использования. Триангели подлежащие ремонту, размечают, укладывают в кассеты и отправляют в соответствующие ремонтно-заготовительные участки. Использовать при ремонте неочищенные детали категорически запрещается. После осмотра триангелей, проверяют шаблонами и резьбовыми калибрами размеры прямоугольной и резьбовой частей цапф. При этом калибре проходное резьбовое кольцо ПР должно свободно, но без зазоров навинчиваться на проверяемую цапфу. Свинчиваемость калибра с резьбовой цапфы означает, что средний внутренний диаметры резьбы цапфы не выходят за установленные наибольшие предельные размеры, т.е. цапфа исправна.

Если кольцо калибра ПР навинчивается на цапфу с ощутимым зазором, то её необходимо проверить непроходным резьбовым кольцом , которое, как правило, не должно навинчиваться. Допускается навинчивание кольца на цапфу до двух оборотов. Если оно навинчивается более чем на два оборота, значит резьба цапфы изношена и подлежит ремонту наплавкой с последующей нарезкой резьбы М 30х3,5. Острый (пилообразный) подрез резьбы или срыв ее на длине более одной нитки не допускается.

Резьбовые калибры (кольца ПР и НЕ) необходимо систематически проверять контрольными калибрами в соответствии с требованиями ГОСТ 18107-72.

После разборки и определения объемов работ триангели передаются в кабину электросварщика 10 для восстановления изношенных поверхностей отверстий распорной стойки, цапф триангелей, разделки и заварки трещин, возникающих в узлах соединения швеллера и цапф.

Затем триангели поступают на универсальный станок и закрепляют зажимом , где производится автоматическая наплавка, обточка, нарезка резьбы и рассверловка отверстий в цапфах. Производительность станка 5 триангелей в час. Станок оборудован электросварочным шланговым полуавтоматом.

Отремонтированный триангель передаётся опять на стенд 15, на котором производится проверка его размеров, сборка и испытания.

Тормозные башмаки, гайки, предохранительные угольники, снятые с триангеля при разборке на стенде, транспортируются с помощью рольганга на позицию сварочных и наплавочных работ для восстановления установленных правилами ремонта размеров.

После наплавки эти детали передаются и обрабатываются на станке после чего поступают на стеллаж вблизи сборочно-разборочного стенда.

На стенде производится испытание и сборка триангеля.

Далее производится полная сборка и проверка триангеля, нанесение клейма. Рабочие поверхности цапф смазывают консистентной смазкой.

Уснановка наплавки триангелей УНТР-01

Уснановка наплавки триангелей УНТР-01 (без сварочного оборудования) предназначена для размещения и позиционирования триангеля с возможностью поворота триангеля вокруг своей оси при проведении наплавочных работ в вагонных ремонтных депо.



Рис. 5 - УНТР-01 общий вид

Установка наплавки триангелей представляет собой сборно-сварную металлоконструкцию на которой смонтированы люльки со струбциной, зажим земляной, пульт управления. Люлька представляет собой ложемент с прижимной струбциной, обеспечивающей удержание триангеля. Вращение триангеля, закрепленного в люльке, происходит относительно горизонтальной оси на нужный угол в пределах от 0 до 360 град, обеспечивается мотор-редуктором посредством педали с последующей фиксацией угла поворота. Зажим представляет собой упор, который крепится винтами к раме шарниром и кронштейном. Упор прижимает оголовок со сварочным контактом к триангелю.

Технические характеристики УНТР-01:

Тип привода осевого вращения - электромеханический

Угол поворота балки вокруг оси, град- 360

Диапазон скорости варащения триангеля, об/мин - от 0,7 до 3,5

Габаритные размеры, мм 2480Ч1077Ч1087

Масса (не более), кг - 335



5. Расчетная часть

Скорость наплавки определяется по формуле:

Где А - константа, которая выбирается в соответствии с диаметром проволоки;

А=10•103 А•м/ч.

I=200 А - сила тока.

V=10•103/200=50 м/c

Напряжение на дуге определяется в зависимости от диаметра проволоки и силы тока, по формуле:

U=20+5•103/•I

U=20+5•103/•200=7.1•105 B

Погонная энергия наплавки определяется по формуле:

q=q/V=I•U•n/V

q=200•7.1•105•0.6/50=17.04•105 Дж/см

Расчет норм штучного и штучно-калькуляционного времени

Технически обоснованная норма времени - это время, необходимое для выполнения работы требуемого качества при определенных организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании оборудования с учетом передового производственного опыта.

В результате технического нормирования технологического процесса ремонта заданной детали сваркой или наплавкой определяется норма штучного времени и норма подготовительно-заключительного (штучно-калькуляционного) времени.

Норма штучного времени Тшт, мин:

где То - основное технологическое время (время горения дуги), мин;

Тв - вспомогательное время (время на установку и снятие детали зачистки

кромок и шва и другие вспомогательные операции);

Тдоп - дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, на

личные потребности, на отдых при тяжелой работе).

Основное время, мин:

где Gн - масса наплавленного металла.

•60=21,6 мин.

Дополнительное время Тв определяется по справочным материалам.

мин,

где Топ - оперативное время, представляющее сумму основного и вспомогательного времени.

мин

В итоге



мин.

Норма штучно-калькуляционного времени Тшт состоит из штучного и подготовительно-заключительного времени Тпз, приходящегося на одну ремонтируемую деталь, т.е.:

где n - количество деталей в партии, одновременно пускаемой в

производство.

Величина нормы подготовительно-заключительного времени при всех видах ремонта рассчитывается по формуле:

мин.

Нормы расхода порошковой проволоки :

G

Gпр=1,35•940,3=1269,4 г/м

Норма расхода электроэнергии Gээ, кВтч/деталь, на сварку заданной детали можно найти, установив по справочным материалам расход электроэнергии на 1кг наплавленного металла.

где Uд - напряжение дуги, В (при сварке покрытыми электродами принять

22 - 28В);

Iсв - сварочный ток, А;

з - КПД источника тока;

що - мощность, расходуемая источником тока при работе на холостом

ходу, кВт;

То и Тшт - соответственно основное время (время горения дуги) и

штучное время сварки, ч.

Тогда

кВтч/деталь

Табл.7 - Данные для определения значений з и що помещены в таблице:

Род тока	з	що, кВт
Переменный	0,8-0,9	0,2-0,4
Постоянный	0,6-0,7	2-3

6. Мероприятия по технике безопасности и охране труда

При наплавке, являющейся разновидностью дуговой сварки, возможно получение травм и отравлений от следующих, указанных ниже факторов:

Возможность получения электротравмы. Правила безопасности при работе с электроустановкам здесь не рассматриваются, они подробно описаны в специальной литературе. Отметим только, что сварочные (наплавочные) работы нежелательно выполнять людям, имеющим сердечный электрокардиостимулятор.

Опасное излучение от дуги. Для защиты пользуйтесь сварочной маской с фильтром и спецодеждой. Огораживайте место наплавочных работ щитами для защиты работающего поблизости персонала. При наплавке под флюсом этот фактор отсутствует.

Вредное влияние газов и дымов. Избегайте их вдыхания. Пользуйтесь вентиляцией и (или) вытяжкой. В некоторых случаях необходимо применение респиратора. Не производите наплавочные работы вблизи источников испарения четыреххлористого углерода. От нагрева он разлагается с образованием фосгена. Защитные газы (аргон и углекислый газ) вытесняют воздух из рабочей зоны, что может привести к удушью. При работе с ними применяйте мощную вентиляиию.

Анализ информации по наплавочным материалам, стойким к абразивному, абразивно-ударному и ударному износу, показывает, что все они (независимо от предприятия-изготовителя) содержат значительные количества хрома и (или) марганца. При наплавке эти металлы частично испаряются. Аэрозоли хрома, марганца и их соединений очень токсичны. Компания Lincoln Electric предупреждает пользователей о необходимости оборудования рабочего места вентиляцией и (или] вытяжкой при работе с такими наплавочными материалами. Такие меры должны приниматься при работе со штучными электродами Wearshield: 15CrMn, MM, MM40, T&D, Ml, Mangjet, ABR, 44, ME. 60.70 и порошковой самозащитной проволокой Lincore 15CrMn, M, 50,60-О. 65-0, а также с электродами и проволокой FrogMang. Пользователь должен принять во внимание, что такие же меры предосторожности необходимо принимать при работе с наплавочными материалами, аналогичными по назначению указанным выше, изготовленными другими предприятиями.

Опасности от искр и капель расплавленного металла. Разбрызгивание при сварке (наплавке) может привести не только к ожогам, но и к пожарам и взрывам. Уберите взрыво- и пожароопасные вещества из зоны работы. Если это невозможно, надежно защитите их от брызг. Избегайте проведения работ вблизи гидравлических линий. Позаботьтесь о наличии огнетушителей. Не

работайте с емкостями, в которых хранились легковоспламеняющиеся жидкости, без предварительной продувки. Не работайте в замаслившейся одежде. При наплавке под флюсом эти опасности практически отсутствуют.

Опасности при работе с газовыми баллонами. Работайте с исправными баллонами. Надежно закрепляйте их в вертикальной положении Не допускайте ударов по баллонам. Предохраняйте их от нагрева. Не допускайте прикосновения электродов и электрододержателей к баллонам.

Негативное воздействие электромагнитных волн. Сварочные кабели к электрододержателю и изделию располагайте вблизи друг от друга. Идеальный случай - связывание их изолентой. Не обвивайте кабель эпектрододержателя вокруг тела Не располагайтесь между двумя кабелями. Держитесь подальше от работающих источников питания.

,

Определение интеграла вероятности

,, - нормированные интегральные функции нормального распределения (Функции Лапласа).

,

,



Расчетная формула для определения запаса прочности оси

,

Вывод: данная колесная пара в сечении 3-3 не удовлетворяет запасам прочности. Для упрочнения поверхности оси можно применить закалку ТВЧ.

7 Поверочный расчет подшипников качения буксового узла

Рисунок 6 - Расчетная схема нагружения роликового подшипника буксы вагона.



P0= 250 - заданная осевая нагрузка, кН

- осность

z=14 - количество роликов в подшипнике

- диаметр ролика, мм

- диаметр окружности центров роликов, мм

- длина ролика, мм

fc=88,6 - коэффициент, зависящий от точности обработки поверхности ролика, Н/мм

- ускорение свободного падения,

Вертикальная статическая нагрузка, действующая на один подшипник, Н

,

где - число подшипников в одном буксовом узле

- масса колесной пары, кг

Н - сила тяжести колесной пары

Эквивалентная сила, Н

,

где - коэффициент, учитывающий динамичность приложения нагрузок.

Определение динамической радиальной грузоподъёмности подшипника, Н

где - число рядов тел качения в одном ряду

- угол между линией действия результирующей нагрузки на тело качения и плоскостью

- фактическая длина контакта ролика с кольцом

Определение долговечности подшипника, мл. км

Lп=3.374

где - диаметр круга катания среднеизношеного колеса

Расчетная радиальная нагрузка на наиболее нагруженный ролик для цилиндрических подшипников, Н

Радиус дорожки качения внутреннего кольца, м



Радиус дорожки качения наружного кольца, м

Определение контактных напряжений в подшипнике, Мпа

уB = 984.657

уН = 842.53

Вывод: расчет подшипников на долговечность показал, что долговечность подшипника при данной осевой нагрузке обеспечена, так как рассчитанная долговечность 3,374 млн. км оказалась больше допустимой 1,5 млн.км. Расчет на контактные напряжения показал, что напряжения возникаемые между максимально нагруженным подшипником и цилиндрическими кольцами не превышают допустимого для стали подшипника ШХ4 оно равно 3500 МПа. Таким образом, работоспособность подшипников обеспечена. триангель грузовой деталь автосцепной



8. Расчет рессорного подвешивания и определение его вертикальной жесткости

Определение статической нагрузки, действующей на одну двухрядную пружину рессорного подвешивания, Н

Рисунок 7 Схема двухрядной пружины.

где Pбр=100000 - масса вагона брутто, кг.

- масса рамы тележки, кг

- число тележек в вагоне

- масса колёсной пары, кг

- масса буксы вагона, кг

- число пружин в центральном рессорном подвешивание

Определение максимальной нагрузки, действующей на эквивалентную пружину, Н

,

где - коэффициент запаса прогиба

Определение диаметра прутка, м

где - индекс пружины

- коэффициент Чернышева, учитывающий кривизну витков

- напряжение в рабочей пружине

Определение числа рабочих витков пружины

где - максимальный статический прогиб, м

- общий статический прогиб грузовой тележки, м

- диаметр пружины, м

кПа

Высота пружины в сжатом состоянии, м

Высота пружины в свободном состоянии, м

Соотношение между размерами и нагрузками эквивалентных однорядной и двухрядной пружины:

- радиальный зазор между внутренними и наружным витками двухрядной пружины, м



,

Определение расчётной нагрузки на наружную пружину, Н

Определение расчётной нагрузки на внутреннюю пружину, Н

Диаметр прутка наружной пружины, м

Диаметр прутка внутренней пружины, м

Диаметр наружной пружины, м



Диаметр внутренней пружины, м

Проверка условия сборки

Число рабочих витков внутренней пружины

Число рабочих витков наружной пружины

Определим жесткости наружной и внутренней пружины, Н/м



Определим допускаемые касательные напряжения, Па

фВК=9,370•108

фнк=9.27•108

Определим вертикальную жесткость одной двухрядной пружины, Н/м

Вертикальная жесткость рессорного комплекта тележки, Н/м

При расчете рессорного подвешивания нашли касательные напряжения внутренних и наружних пружин (9.27<9.4), фв ? ф(9.370 < 9.4) которые не превышают допускаемых. Рессорный комплект удовлетворяет необходимым условиям, значит, пригоден к эксплуатации.



9. Проверка кинематических параметров автосцепного устройства

Исходные данные:

n =2,695 - длина консольной части вагона, м;

l = 7,5 - половина базы вагона, м;

lt =0,925 - половина базы тележки расчетного вагона, м;

lt1=0,925 - половина базы тележки эталонного вагона, м;

R1 =135 - расчетный радиус кривой, м;

л=0,01 - дополнительное поперечное смещение центров зацепления автосцепок, м;

l1=4,325 - половина базы эталонного вагона;

n1=2,695 - длина консоли эталонного вагона.

Обеспечение автоматической сцепляемости вагона на участке сопряжения кривой и прямой проверяется по условию:

,

где B- эффективная ширина захвата автосцепки, определяемая формулой:

,

где - полная ширина захвата при параллельных сцепках: для автосцепок СА-3М -0,2 м.

,



, ,

Автоматическая сцепляемость вагона на участке сопряжения прямой и кривой обеспечена, так как выполняется условие .

Проход в сцепе ( S-образная кривая без прямой вставки)

Проектируемый вагон с эталонным

R1=120 - расчетный радиус кривой, м.

а=0, 87 - вылет автосцепки, м.

Углы поперечного отклонения продольной оси автосцепки от оси вагона определяются формулой:

,

,

При расположении на S-образной кривой:

,

,

.

где - дополнительное взаимное отклонение шарниров автосцепок в поперечном направлении.



.

,

,

,

,

,

,

,

,

,

Проход в сцепе по S- образной кривой проектируемого вагона и эталонного вагона обеспечен, так как проектируемый контур не выходит за допускаемый. Допускаемый контур имеет границы максимально допустимых значений углов

и .

Рис .7 Схема ограничительного контура



Сцеп из 2-х проектируемых вагонов на S - образной кривой

Расчет производим по формулам (99), (100), (101), (102), (103), подставляя базы и длинны консолей проектируемых вагонов и принимая - значение в сцепе с однотипным вагоном, получаем:

,

,

,

,

,

,

,

.

Проход в сцепе 2-х проектируемых вагонов обеспечен, так как проектируемый контур не выходит за допускаемый.

Проход в сцепе проектируемого вагона в сцепе с эталонным на участке сопряжения прямой и кривой

R=? - радиус кривой для эталонного вагона, находящегося на прямой;

R1=60 - радиус кривой для проектируемого вагона, м.

о=0,043 - значение для сопряжения кривой и прямой.

Расчет для проектируемого вагона:

,

,

Расчет для эталонного вагона:.

,



Расчет для проектируемого вагона: ,

,

,

,

,

,

,

.

Проход в сцепе проектируемого вагона с эталонным обеспечен на участке сопряжения кривой и прямой, так как проектируемый контур не выходит за допускаемый. Для обеспечения прохода без саморасцепа по сортировочной горке и аппарельному съезду

,

где - максимальная величина относительного вертикального смещения автосцепок при проходе сцепом вагонов перелома профиля горки или аппарельного съезда;

- допускаемая по условиям сцепления разность уровней автосцепок: для СА-3М мм.

- допускаемая по ПТЭ начальная разность уровней осей автосцепок

мм.

Величина при проходе горки определяется по формуле:

,



где A=-7,5; B=13,5; C=0,8; Д=1,4; E=-80,4; F=13,5; G=-0,6, коэффициенты зависящие от линейного параметра вагона м

мм, мм.

Условие выполняется.

Так как для проектируемого автосцепного оборудования выполняется: условие автоматической сцепляемости, условие прохода в сцепе эталонного и проектируемого вагона по S - образной кривой, условие прохода в сцепе 2-х проектируемых вагонов по S - образной кривой, условие прохода без саморасцепа по сортировочной горке и аппарельному съезду парома, делаем вывод о полной пригодности проектируемого автосцепного оборудования.

10. Расчет боковой рамы тележки грузового вагона на вертикальные нагрузки

Исходные данные:

nт =2 число тележек в вагоне;

np=2 - число боковых рам в одной тележке;

mб =74 - масса буксового узла, кг;

mкп=1210 - масса колёсной пары, кг;

g = 9,81 м/с2 ускорение свободного падения;

Ро = 250 кН - осевая нагрузка;

mo = 4 - осность вагона;

- вес вагона брутто

Pбр=1000 кН

Определяем силы, действующие на боковую раму

Вертикальная статистическая сила:

,



Рст = 215,8 кН

Вертикальная динамическая сила определяется по формуле:

,,

где kд - коэффициент вертикальной динамики,

kвд - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики. Определим среднее значение kдв при х ?15 м/с

,

kвд = 0,247

где a = 0,15 - коэффициент для необрессованных частей тележки;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

,

b= 1

х = 33 км/ч - скорость движения вагона в соответствии с расчетным режимом (для третьего режима грузовых вагонов);

fcт =0,05 -статический прогиб рессорного подвешивания, м;

nо = 2 - число осей в тележке;

- параметр функции распределения для грузовых вагонов

Р(kвд) = 0,97

,

kвд = 0,462

Рд = Рсm • kвд

Рд = 99,7 кН

Определение боковой центробежной силы, Н

,

,

где зц=0,75 - коэффициент для грузового вагона hц = 2,318 кН;

Определение продольной силы инерции массы кузова

,

где N=3,5 •106 Н - продольная сила удара, приложенная к автосцепке

=46,3 кН - общая масса вагона;

mm = 4,88 •g•1000

mm= 47,87 кН

mk = Рбр - 2 mm

mk= 358,46 кН

Nи = 370,4 кН

Определение вертикальной добавки на тележку от продольной члы инерции кузова

где ha = 1,875 м - расстояние от центра тяжести кузова до боковой рамы;

2l = 10,73 м - база вагона;

Рz = 719,9 кН.

Определение вертикальной составляющей ль действия боковых сил

где n = 2 - число одноименных параллельно нагруженных деталей, расположенных с одной стороны вагона;

2b = 2,036 - расстояние между точками приложения сил Рб дополнительного нагружения и разгружения боковин, Н; hц = 2,318 м - расстояние от центра тяжести до точки приложения силы; Рб = 51,6 кН

Определение суммарной нагрузки по первому расчетному режиму

Примем суммарную нагрузку сосредоточенной в центре элементов рессорного подвешивания

Р = Р2 + Рсm Р1 = • Р

Р = 935,8 кПа; Р1 = 133,68 кПа

Р2 = Р; Р3 = Р

Р2 = 267,4 кПа; Р3 = 66,84 кПа

Максимально напряжение на эпюре возникает в наклоном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допускаемое напряжение по первому расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элемента боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Определение суммарной нагрузки по третьему расчетному режиму

Нагрузка принимается сосредоточенной в центре элементов рессорного подвешивания.

Р1 = • Р



Р = 935,8 кПа; Р1 = 133,68 кПа

Р2 = Р; Р3 = Р

Р2 = 267,4 кПа; Р3 = 66,84 кПа

Максимальное напряжение на эпюре возникает в наклонном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допускаемое напряжение по первому расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элемента боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Определение суммарной нагрузки по третьему расчетному режиму.

Нагрузка принимается сосредоточенной в центре элементов рессорного подвешивания.

Р1 = • Р

Р = 367,1 кПа; Р1 = 52,44 кПа

Р2 = Р; Р3 = Р; Р2 = 104,89 кПа; Р3 = 7,49 кПа

Максимальное напряжение в боковой раме составляет примерно:

Qmax = 73,73 МПа

Вывод по третьему расчетному режиму: максимальное напряжение на эпюре возникает в наклонном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допустимое напряжение по третьему расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элементов боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Выводы по приведенным расчетам

Анализ напряженно-деформированного состояния боковой рамы тележки 18-100 под действием нагрузок, возникающих при эксплуатации ее под полувагоном с осевой нагрузкой 250 кН/ось показывает обеспечение достаточной прочности конструкции от соответствующего нагружениия. Следовательно данная тележка может использоваться под заданным вагоном.



11. Расчет энергоемкости поглощающего аппарата

Исходные данные:

- ход, мм; - величина начальной затяжки, мм - углы наклона граней клина

- углы трения на поверхностях трения клина

- коэффициенты трения клина о поверхность

- диаметр наружного и внутреннего витка пружины, м

- диаметр внутренней и наружной пружины, м

- количество рабочих витков наружной и внутренней пружины

- модуль сдвига, кПа

Определяем коэффициент передачи аппарата при сжатии по формуле:

,

,

Определяем коэффициент передачи аппарата при отдаче:

,

,

Рассчитываем коэффициент, учитывающий разницу между величинами сжатия аппарата и пружин, вызванную сближением клиньев в процессе сжатия аппарата:



,

,

Вычисляем жесткость внутренней и наружной пружины, кН/м:

,

,

,

,

Жесткость комплекта пружин, кН/м:

,

,

Рис. 8 Схемы действия сил на элементы пружинно - фрикционного поглощаюшего аппарата



Сила начального сопротивления, кН:

,

,

Наибольшая сила в процессе сжатия, кН:

,

Силы, характеризующие обратный ход аппарата определяются по формулам:

,

,

,

,

Рассчитываем энергоемкость аппарата, кДж:

,

,

Вычисляем коэффициент, характеризующий количество необратимо поглощенной энергии:

,

,

Рассчитываем потребную энергоемкость, кДж:

,

где - масса брутто соударяемого вагона, т

- скорость соударения, принимается равной 2,5 м/с для восьмиосных вагонов

,

Рис. 9 Силовая характеристика поглощающего аппарата

12. Расчет кузова вагона

Исходные данные:

- грузоподъемность вагона, т

- масса торцевой стены, т

- масса поперечных балок рамы, т

- масса торцевой стены, т

- масса боковой стены, т

- масса хребтовой балки, т

- масса крышек люков с торсионами, т

- база вагона, м

- расчетная длина кузова вагона, м

Перевозимый груз: щебень гранитный

- плотность сыпучего груза, т/м3

- угол естественного откоса груза, рад

м

м

м

Интенсивность неравномерно распределенной нагрузки определяется по формулам:

- по половине хребтовой балки:

,

- по половине боковой балки:

,

Н; 5,67Н

Усилие распора сыпучего груза на боковые стены принимается в виде распределенной нагрузки по закону треугольника с максимумом внизу, на торцевой двери - в виде трапеции.

Максимальные нагрузки у основания стоек боковой стены определяем по формуле:

,

,

,

,



где - активное (статическое) давление распора сыпучего груза, приходящееся на единицу площади поверхности вертикальной стены на уровне пола

,

,

Давление неравномерно распределенной нагрузки, приложенной к створке торцевой двери, с учетом накопления смещений частиц груза и упругих деформаций несущих конструкций при последовательных ударах в автосцепку, рассчитывается по формуле:

,

где - пассивное давление

,

.

Интенсивность трапециевидной нагрузки:

- на угловую стойку:

,

,

Н

Н

- на промежуточную стойку:



,

,

Н

Н

- на среднюю стойку:

,

,

Н

Н



Заключение

При наплавке, являющейся разновидностью дуговой сварки, возможно получение травм и отравлений от следующих, указанных ниже факторов:

Возможность получения электротравмы. Правила безопасности при работе с электроустановкам здесь не рассматриваются, они подробно описаны в специальной литературе. Отметим только, что сварочные (наплавочные) работы нежелательно выполнять людям, имеющим сердечный электрокардиостимулятор.

Опасное излучение от дуги. Для защиты пользуйтесь сварочной маской с фильтром и спецодеждой. Огораживайте место наплавочных работ щитами для защиты работающего поблизости персонала. При наплавке под флюсом этот фактор отсутствует.

Вредное влияние газов и дымов. Избегайте их вдыхания. Пользуйтесь вентиляцией и (или) вытяжкой. В некоторых случаях необходимо применение респиратора. Не производите наплавочные работы вблизи источников испарения четыреххлористого углерода. От нагрева он разлагается с образованием фосгена. Защитные газы (аргон и углекислый газ) вытесняют воздух из рабочей зоны, что может привести к удушью. При работе с ними применяйте мощную вентиляцию.

Анализ информации по наплавочным материалам, стойким к абразивному, абразивно-ударному и ударному износу, показывает, что все они (независимо от предприятия-изготовителя) содержат значительные количества хрома и (или) марганца. При наплавке эти металлы частично испаряются. Аэрозоли хрома, марганца и их соединений очень токсичны. Компания Lincoln Electric предупреждает пользователей о необходимости оборудования рабочего места вентиляцией и (или] вытяжкой при работе с такими наплавочными материалами. Такие меры должны приниматься при работе со штучными электродами Wearshield: 15CrMn, MM, MM40, T&D, Ml, Mangjet, ABR, 44, ME. 60.70 и порошковой самозащитной проволокой Lincore 15CrMn, M, 50,60-О. 65-0, а также с электродами и проволокой FrogMang. Пользователь должен принять во внимание, что такие же меры предосторожности необходимо принимать при работе с наплавочными материалами, аналогичными по назначению указанным выше, изготовленными другими предприятиями.

Опасности от искр и капель расплавленного металла. Разбрызгивание при сварке (наплавке) может привести не только к ожогам, но и к пожарам и взрывам. Уберите взрыво- и пожароопасные вещества из зоны работы. Если это невозможно, надежно защитите их от брызг. Избегайте проведения работ вблизи гидравлических линий. Позаботьтесь о наличии огнетушителей. Не

работайте с емкостями, в которых хранились легковоспламеняющиеся жидкости, без предварительной продувки. Не работайте в замаслившейся одежде. При наплавке под флюсом эти опасности практически отсутствуют.

Опасности при работе с газовыми баллонами. Работайте с исправными баллонами. Надежно закрепляйте их в вертикальной положении Не допускайте ударов по баллонам. Предохраняйте их от нагрева. Не допускайте прикосновения электродов и электрододержателей к баллонам.

Негативное воздействие электромагнитных волн. Сварочные кабели к электрододержателю и изделию располагайте вблизи друг от друга. Идеальный случай - связывание их изолентой. Не обвивайте кабель электрододержателя вокруг тела Не располагайтесь между двумя кабелями. Держитесь подальше от работающих источников питания.



Список литературы

1.Вагоны / Под ред. Л, А. Шадура -3-е изд., перераб. и доп.-М.: Транспорт, 1980.-439 с.

2.Технологический процесс ВЧД-6.

3. М. А. Шуйская. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте грузовых вагонов.- М. Транспорт. : 1999. - 253 с.

4. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - Учебник для машиностроительных техникумов. - 3 - е издание перераб. и доп. - Л. : Машиностроение. Ленингр. отд - ние, 1987 г. 461 с.

5.Каталог средств механизации и автоматизации, применяемых при заводском ремонте грузовых вагонов. ГЖБ1ГГВР МПС.-М.: Транспорт, 1965

Размещено на Allbest.ru

...