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 07.03.2016Схема 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 23.12.2010Обоснованность 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 17.11.2011История 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 07.03.2016Показатели 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 22.07.2009Электромеханические 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 16.03.2012Характеристика 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 05.04.2009История 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 19.10.2012Технические 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 10.11.2014Расчет 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 03.06.2009Категории 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 05.02.2011Обобщение 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 18.10.2010Значение 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 04.04.2011Открытия, 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 06.04.2009Составление 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 03.04.2013Этапы 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 10.02.2011Анализ 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 10.09.2012Трудности 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 25.06.2016Расчет 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 07.06.2015Линейные 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