Буксовая направляющая с элементами качения

Исследование возможности использования опор возвратно-поступательного движения с элементами качения в буксовых направляющих подвижного состава железных дорог. Челюстные, цилиндрические, подковные с резинометаллическими шарнирами конструкции направляющих.

Рубрика Транспорт
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 27.05.2018
Размер файла 1,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

буксовая направляющая с элементами качения

УДК 631.3

В.Т. Аксютенков, А.В. Титенок, А.К. Тимаков

Исследована возможность использования опор возвратно-поступательного движения с элементами качения в буксовых направляющих подвижного состава железных дорог.

Ключевые слова: опора, возвратно-поступательные движения, буксовая направляющая, элементы качения.

Опоры с высшими кинематическими парами повышенной износостойкости при определенных значениях геометрических параметров (высота стойки L и радиусы вогнутых и выпуклых поверхностей R и r) могут быть использованы как направляющие с односторонним или двухсторонним ограничением [1].

Основы теоретических исследований

Рассмотрим теоретические положения [1] к разработке буксовых направляющих для локомотивов и вагонов с элементами качения, принципиально отличных по конструкции и принципу работы от используемых до сих пор. Из известных конструкций буксовых направляющих широкое распространение получили челюстные, цилиндрические и подковные с резинометаллическими шарнирами. Каждая конструкция имеет положительные качества и недостатки. К недостаткам челюстных направляющих относится абразивное изнашивание, цилиндрических направляющих - сложность конструкции, резинометаллических шарниров - существенное увеличение жесткости рессорного подвешивания и некоторые менее существенные недостатки.

буксовый направляющий железный подвижный

Рис. 1. Расчетная схема буксового узла для грузового вагона

На рис. 1 изображен буксовый узел, в котором букса смещена вверх на величину от номинального положения. Букса 1 установлена на ось колесной пары. Вертикальные силы передаются от рамы тележки 2 на буксу пружинами 3, расположенными над буксой. В горизонтальном направлении вдоль боковины букса связана с рамой тележки двумя поводками 4. Каждый поводок состоит из штанги 5 с выпуклыми цилиндрическими поверхностями радиуса r на торцах, опирающимися на вогнутые поверхности радиуса R, сухаря 6, установленного на буксе, и упора 7, укрепленного на кронштейне рамы тележки.

Длина штанги по оси симметрии равна L. Для удержания штанги от падения и исключения проскальзывания поверхностей радиусов R и r (если угол сцепления превысит угол трения) предусмотрены цилиндрические поверхности на штангах радиуса с с центрами в точках пересечения поверхностей радиуса r с осью симметрии [2]. Эти поверхности поворачиваются внутри пазов деталей 6 и 7. Рамные силы передаются через контактирование боковых поверхностей штанги с сухарем на буксе и упором на раме тележки.

Работает буксовая направляющая следующим образом. При вертикальных колебаниях рамы тележки выпуклые поверхности штанги 5 перекатываются по вогнутым поверхностям сухаря 6 и упора 7.

Боковые колебания рамы тележки относительно продольной горизонтальной оси (боковая качка) обеспечиваются возможностью поворота сухаря 6 относительно буксы (показано на правом поводке на рис. 1).

Рассмотрим левый поводок. При этом примем, что рама тележки неподвижна, а букса совершает вертикальные колебания. Для описания траекторий точек , и при колебаниях верхней плиты опоры одинаковыми формулами [1] применена нетрадиционная система координат: горизонтальная ось обозначена буквой у, вертикальная - х (рис. 1).

Запишем известные формулы [1].

; (1)

; (2)

; (3)

; (4)

. (5)

Упростим формулу (4):

.

Следует обратить внимание на то, что длина штанги L равна двум приведенным эквивалентным радиусам , от величины которых зависит контактная прочность соединения. Очевидно, что начинать проектирование необходимо с расчета соединения на контактную прочность, по результатам которого вычисляется длина штанги L. По этому параметру затем определяются остальные размеры. Следовательно, длина штаги L является важным геометрическим параметром, особенно при проектировании транспортных машин.

Далее рассматриваем только буксовую направляющую. Обозначим отношение буквой п. Тогда радиус выпуклой поверхности можно выразить через длину штанги L следующим образом:

.

Запишем формулы (1), (2), (3) и (5) в следующем виде:

; (6)

; (7)

; (8)

. (9)

Рассмотрим частные случаи.

Случай 1. , .

Формулы (6-9) упростятся и запишутся в следующем виде:

;

;

;

.

Так как (постоянная величина), то точка S будет совершать колебания по вертикальной прямой. Аналогично такая же точка на втором поводке будет совершать колебания по вертикальной прямой. Следовательно, центр буксы будет совершать вертикальные колебания. Поскольку при , то линия, соединяющая точки контакта и , будет всегда горизонтальной. Силы, передающиеся от буксы на раму тележки по линии , не будут оказывать влияния на вертикальные колебания.

Случай 2.

, .

Формулы (6-9) преобразуются и запишутся следующим образом:

;

; (10)

;

.

Случай 3.

, .

Формулы (6-9) запишем в измененном виде:

;

; (11)

;

.

Как видно из формул (10) и (11), траектории движения точек S во втором и третьем частных случаях отклоняются от вертикальной прямой. Величину отклонения можно определить по выражению

.

Для трех рассмотренных частных случаев рассчитаны: вертикальная координата перемещения буксы относительно рамы тележки , величина зазоров , тангенс угла . Для всех случаев L = 100 мм, . Для частного случая 1 в общем виде установлено, что координата и равны нулю. Следовательно, . Кроме того, предварительными расчетами доказано, что в частном случае 2 возрастает от нуля до . На работу направляющей такие значения не влияют, поэтому ими можно пренебречь. По результатам расчетов составлена таблица, в которую значения для первого случая и для всех трех случаев не введены.

Таблица

Координата xS (мм), отклонение точки S от вертикали y (мм) и в зависимости от угла

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5

8,7

0,09

9

0

0,04

12

0

0,18

10

17

0,18

17

0

0,09

17

0,01

0,36

15

26

0,27

26

0

0,13

26

0,03

0,58

20

34

0,36

35

0,015

0,17

34

0,12

0,82

25

42

0,47

43

0,038

0,22

40

0,29

1,16

30

50

0,58

51

0,08

0,26

48

0,59

1,67

Анализ формул в общем виде и частных случаях, а также результатов расчетов (таблица) позволяет сделать следующие теоретические выводы:

1. Координаты точки S (xS и yS) зависят от двух параметров: длины штанги и угла ее поворота . На величину углов и длина штанги не влияет. Уменьшить угол можно увеличением длины штанги .

2. Перемещения буксы при одинаковых и для всех трех случаев отличаются несущественно.

3. Отклонения координаты от вертикали () и угла допустимы для практического применения.

4. С учетом изменения угла сцепления можно рекомендовать для практического использования первый и второй частные случаи, а также промежуточные значения параметров. Третий частный случай для буксовых направляющих недопустим.

Расчет и проектирование буксового узла. Результаты теоретических исследований использованы для расчета основных параметров буксовых направляющих двухосной тележки скоростного грузового вагона с двухступенчатым рессорным подвешиванием. В первой ступени подвешивания предусмотрена повышенная жесткость, чтобы при всех скоростях движения (вплоть до максимальной) частота колебаний тележки не достигала резонансной. Первая ступень подвешивания расположена над буксами.

В предлагаемой буксовой направляющей принято: длина штанги мм, радиус вогнутых поверхностей мм, выпуклых - мм. Так как , точка S перемещается по вертикали без отклонения, перекатывание в парах качения происходит без скольжения.

В первой ступени подвешивания средняя амплитуда колебаний находится в пределах 15…20 мм. Положение рамы тележки по вертикали относительно буксы при статическом равновесии изменяется при переходе с груженого режима в порожний и обратно. С учетом этого суммарную амплитуду принимаем равной 35мм, среднюю - 25 мм.

Рис. 2. График зависимости tg от перемещения буксы xS

На рис. 2 построен график зависимости изменения от перемещения буксы для предлагаемой направляющей. Согласно этому графику, при амплитуде 25 мм (меньше коэффициента трения). Случайные скачки амплитуды более 25 мм и кратковременные увеличения , превышающие коэффициент трения в зоне качения, будут удерживаться замыкателями касательных сил.

Наряду с описанным вариантом буксовой направляющей разработана направляющая для локомотивов и пассажирских вагонов с увеличенным статическим прогибом рессорного подвешивания в первой ступени и буксой с нижним расположением крыльев под пружины. Пружины в этом случае проходят через отверстия в штангах поводков, в связи с чем длина штанги L увеличена до 300 мм. Увеличена также ширина штанги.

Так как амплитуда колебаний существенно не изменилась, увеличение длины штанги привело к уменьшению угла ее поворота , а следовательно, и угла .

Таким образом, проведенные теоретические исследования и предварительные конструкторские проработки доказали возможность создания буксовых направляющих с элементами качения повышенной износостойкости.

Список литературы

1. Аксютенков, В.Т. Опоры возвратно-поступательного движения с высшими кинематическими парами / В.Т. Аксютенков, А.В. Титенок, А.К. Тимаков //Вестн. БГТУ. - 2009. - №2. - С. 49-52.

2. Аксютенков, В.Т. Расширение диапазона характеристик в опорах с высшими кинематическими парами / В.Т. Аксютенков, А.В. Титенок, А.К. Тимаков //Вестн. БГТУ. - 2010. - №1. - С. 31-35.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Тележечные конструкции подвижного состава железных дорог. Узлы локомотивной тележки. Общие сведения о локомотивном хозяйстве. Принцип кратности межремонтных наработок. Способы обслуживания поездов локомотивами. Разветвленный участок, разновидности.

    практическая работа [398,9 K], добавлен 07.03.2016

  • Схема оборотного использования охлаждающей воды в компрессорных установках. Расчёт оборотного контура обмывки щёлочным моющим раствором деталей и узлов подвижного состава. Процесс наружной обмывки подвижного состава, расход потери моющих средств.

    контрольная работа [2,1 M], добавлен 23.12.2010

  • Обоснованность и выбор метода неразрушающего контроля вагонных деталей для бесперебойного движения поездов. Исследование физической сущности вихретокового контроля. Технология испытания надрессорных балок тележки вихретоковым дефектоскопом ВД-12-НФ.

    контрольная работа [1,8 M], добавлен 17.11.2011

  • История развития подвижного состава России, основные этапы создания вагонов и локомотивов. Изучение конструкции и устройства локомотивов. Порядок и способы нанесения знаков и надписей на локомотивах. Тенденции развития конструкции локомотивов ВЛ11.

    лабораторная работа [127,4 K], добавлен 07.03.2016

  • Показатели использования пассажирских перевозок, подвижного состава и эффективность их улучшения. Планирование грузовых перевозок. Система показателей плана и факторы, влияющие на объем грузооборота железных дорог. Динамика и структура грузооборота.

    курсовая работа [33,9 K], добавлен 22.07.2009

  • Электромеханические характеристики передачи на ободе колеса. Расчет тяговых и тормозных характеристик подвижного состава троллейбуса. Построение кривых движения и тока подвижного состава в прямом и обратном направлениях, определение тормозного пути.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.03.2012

  • Характеристика компрессоров подвижного состава железных дорог. Определение скоростей звеньев с помощью плана и кинетостатический расчет механизма. Расчет сил полезного сопротивления при расчете компрессора, геометрический синтез зубчатого зацепления.

    методичка [759,6 K], добавлен 05.04.2009

  • История изыскания железных дорог в мире: предпосылки их появления; первые опыты. Становление железных дорог в Европе, Америке, России. Развитие прогрессивных видов тяги в XX веке. Объем железнодорожных перевозок, формирование единых национальных рынков.

    реферат [57,8 K], добавлен 19.10.2012

  • Технические требования к буксовым узлам в эксплуатации подвижного железнодорожного состава. Перечень неисправностей буксовых узлов электровоза. Технология проведения ремонта. Предельно допускаемые размеры деталей, требования безопасности при ремонте.

    дипломная работа [84,9 K], добавлен 10.11.2014

  • Расчет объемных показателей использования подвижного состава. Экономическая оценка улучшения использования подвижного состава и увеличения массы поезда брутто. Расчет качественных показателей использования локомотивного парка и грузовых вагонов.

    курсовая работа [132,6 K], добавлен 03.06.2009

  • Категории норм проектирования железных дорог, расчетная схема дистанции пути. Расчет контингента монтеров пути околотка и графика осмотров пути. Определение фонда заработной платы, штатное расписание. Безопасность движения поездов и охрана труда.

    дипломная работа [984,9 K], добавлен 05.02.2011

  • Обобщение основных показателей эксплуатационной работы железных дорог, которые необходимы для контроля за ходом выполнения планов перевозок, анализа использования технических средств, планирования, учета и оценки работы. Пробеги вагонов по участкам.

    контрольная работа [727,6 K], добавлен 18.10.2010

  • Значение и роль железных дорог как важнейшего вида траспорта. Классификация подвижного состава, технические характеристики универсальных платформ. Операция по оформлению приёма груза на станцию отправления. Меры безопасности при нахождении на путях.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 04.04.2011

  • Открытия, предшевствующие появлению паровоза. Наука и практика отечественного мостостроения. Эксплуатационная работа железных дорог. Проблема взаимодействия пути и подвижного состава. Паровой двигатель для привода воздуходувных мехов плавильных печей.

    реферат [26,7 K], добавлен 06.04.2009

  • Составление плана погрузки и выгрузки, приемки и сдачи подвижного железнодорожного состава. Схемы вагонопотоков груженых и порожних вагонов, густота движения и пробег вагонов. Парк локомотивов и вагонов, качественные показатели их использования.

    курсовая работа [444,5 K], добавлен 03.04.2013

  • Этапы стратегического развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года. Строительство стратегических и социально-значимых железных дорог. Развитие в области грузовых и пассажирских перевозок, ремонта инфраструктуры и подвижного состава.

    реферат [189,6 K], добавлен 10.02.2011

  • Анализ развития видов тяги на железных дорогах СССР. Особенности развития железных дорог России 1990-2005 гг. Общая характеристика пассажирских тепловозов ТЭП60, 2ТЭП60, ТЭП70 и опытных тепловозов ТЭП75: их эффективность, применение на практике.

    реферат [1,9 M], добавлен 10.09.2012

  • Трудности развития железных дорог РФ в переходный период: падение грузооборота и снижение доходности, старение технических средств. Стратегия вхождения железнодорожного транспорта в рыночную экономику. Результаты Всероссийского съезда железнодорожников.

    презентация [2,8 M], добавлен 25.06.2016

  • Расчет основных частот вибрации подшипника качения. Определение по спектру огибающей высокочастотной вибрации, измеренной на подшипниковом щите, вида дефекта (нескольких дефектов). Экспертное заключение о техническом состоянии подшипника качения.

    контрольная работа [371,1 K], добавлен 07.06.2015

  • Линейные и станционные изоляторы. Распределение напряжения вдоль гирлянды изоляторов. Нормированные эффективные длины пути утечки внешней изоляции электрооборудования. Характеристика участков железных дорог по степени загрязненности атмосферы.

    реферат [33,8 K], добавлен 09.11.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.