Анализ напряженного состояния дисков цельнокатаных колес при различных схемах нагружения
Теоретические, экспериментальные данные о напряжённо-деформированном состоянии колёс при основных видах нагрузок и их сочетаниях. Методика определения напряжений в цельнокатаных колёсах. Оценка напряжённого состояния колёс с разной толщиной диска и обода.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.01.2019 |
| Размер файла | 741,2 K |
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/
Анализ напряженного состояния дисков цельнокатаных колес при различных схемах нагружения
Иванов И. А., Кононов Д. П. (ПГУПС, С-Петербург, РФ)
Annotation
деформированный колесо нагрузка цельнокатаный
For development of methods of an estimation of reliability of wheels in maintenance are obtained theoretical and experimental data about the stress-deformed condition of wheels at the base aspects of loadings and at their combinations.
Существующие на железнодорожном транспорте тенденции к увеличению осевых нагрузок и скоростей движения требуют разработки методов и критериев оценки надёжности и напряжённого состояния элементов конструкций ходовых частей вагонов.
На отечественных и зарубежных дорогах в процессе эксплуатации отмечаются случаи появления трещин и изломов дисков цельнокатаных колёс. Эти дефекты свидетельствуют о возникновении в них напряжений, достигающих предела выносливости материала.
Для разработки методов оценки надёжности колёс в эксплуатации необходимо иметь теоретические и экспериментальные данные о напряжённо-деформированном состоянии колёс при основных видах нагрузок и при их сочетаниях.
Во ВНИИЖТе проводились экспериментальные исследования [1] на колёсах Нижнеднепровского трубопрокатного завода имени К. Либкнехта, изготовленных из стали 2-й марки по ГОСТ 10791 - 81 с содержанием углерода 0,58% и марганца 0,79% при различной толщине обода, которая менялась от 11 до 77 мм.
ВНИИЖТом была предложена методика определения напряжений в цельнокатаных колёсах [1, 2]. Нагружение колёс осуществлялось приложением усилия к вершине гребня при закреплении колеса на оси, свободно пропущенной через отверстие в ступице (рис. 1).
Рис. 1. Схема приложения нагрузки
Такое нагружение создаёт в диске колеса напряжения, равные сумме напряжений от действия двух сил: вертикальной, действующей на поверхности катания обода, и боковой, приложенной к внутренней стороне гребня колеса при вписывании тележки в кривые. Доля действия указанных двух сил в формировании суммарных напряжений в диске колеса составляет соответственно 80 и 20%.
Максимальные напряжения в приободной части диска при указанной схеме нагружения возникают непосредственно под точкой приложения нагрузки, постепенно снижаясь по мере удаления от неё (рис. 2, 3). Чем тоньше обод колеса tоб, тем выше напряжения в опасном сечении приободной части при постоянной силе Р.
Рис. 2. Полномерное колесо Рис. 3. Колесо с тонким ободом
Полученная номограмма [1, 2], представленная на рис. 4, даёт возможность установить уровень умах (МПа) в опасной точке диска в зависимости от толщины диска tд (мм), толщины обода tоб (мм) и величины приложенной нагрузки Р (кН). Также была получена зависимость между этими характеристиками (1):
умах= 0,886Р - 5,626tд - 4,455tоб + 285,965 (1)
Рис. 4. Номограмма максимальных напряжений в диске умах от толщины диска tд, толщины обода tоб и приложенного усилия Р
По результатам испытаний [1] были получены следующие результаты: максимальные напряжения в колёсах с толщиной обода 70 мм и толщиной диска 19 мм под нагрузкой 400 кН составляют 221,6 МПа; в колёсах с толщиной обода 22 мм и диска - 19 мм под той же нагрузкой - 435,5 МПа.
Нами были произведены расчёты напряжений в цельнокатаных колёсах, а также колёсных парах методом конечных элементов с помощью пакетов прикладных программ ANSYS и COSMOS. Исследовались напряжения в полномерных колёсах и колёсах с толщиной обода 22 мм и толщиной диска 19 мм.
Результаты расчётов позволили сравнить два метода приложения нагрузок:
· по методике ВНИИЖТа [1, 2] - нагрузка на гребень колеса силой Р = 400 кН (рис. 2, 3);
· согласно нормам расчёта вагонов [3] железных дорог МПС колеи 1520 мм (рис. 5, 6).
По результатам расчетов колеса с нагрузкой на гребень силой 400 кН видно, что максимальные напряжения возникают в зоне приложения нагрузки. Действительные же максимальные напряжения возникают в зоне перехода диска в обод с внутренней стороны колеса и составляют для новых колёс и изношенных соответственно 210 и 430 МПа.
Из этого можно сделать вывод, что при экспериментальной оценке для новых колёс максимальные значения напряжений не превышают величины предела выносливости, которая по данным ВНИИЖТа [3] для цельнокатаных колёс по ГОСТ 9036 - 88 составляет примерно 250 МПа, тогда как у изношенных колёс в указанных зонах эти напряжения превышают допустимую величину.
Для того чтобы оценить точность использования данного метода определения напряжений (приложение нагрузки к вершине гребня силой 400 кН) нами был осуществлён расчёт колёсных пар с полномерными и тонкомерными колёсами с приложением нагрузок согласно нормам расчёта [3] вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (рис. 5, 6).
Рис. 5. Новая колёсная пара
Рис. 6. Колёсная пара с недопустимой толщиной обода - 22 мм
Анализируя полученные данные, можно сказать, что напряжения при данной схеме нагружения отличаются от первого метода (рис. 2, 3) не только по значению, но и для полномерных колёс местоположением. Они возникают в зоне перехода диска в ступицу (рис. 5). Максимальные напряжения составляют: для новых колёс - 230 МПа, для изношенных - 290 МПа.
Исходя из полученных результатов, можно сделать следующие выводы:
1. Теоретически полученные максимальные напряжения соответствуют экспериментальным и номограмме (рис. 4), что говорит о правильности проведения расчётов.
2. Данную методику [1, 2] можно использовать при сравнительной оценке напряжённого состояния колёс с различной толщиной диска и обода.
Литература
1. Школьник Л. М., Староселецкий М. И., Сунгуров А. С. Бондаренко Л. И. Нагрузка текучести и циклическая трещиностойкость цельнокатаных колёс. Вестник ВНИИЖТа, 1985, №4, с. 25 - 28.
2. Сунгуров А. С. Причины разрушения в эксплуатации вагонных колёс по диску и их упрочнение. - Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, М., 1987, 165 с.
3. Нормы для расчётов на прочность и проектирования механической части новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходные). ВНИИВ, ВНИИЖТ. М.: 1984.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Конструкция колесной пары. Типы колесных пар и их основные размеры. Анализ износов и повреждений колесных пар и причины их образования. Неисправности цельнокатаных колес. Производственный процесс ремонта. Участок приемки отремонтированных колесных пар.
курсовая работа [357,2 K], добавлен 10.04.2012Технологический процесс восстановления деталей. Способы ремонта дисков колес автомобиля: аргонодуговая сварка и газовая. Основные операции: снятие и установка колеса, демонтаж и монтаж шины, мойка и сушка, механическая обработка и заварка трещины.
курсовая работа [93,9 K], добавлен 11.06.2015Основные параметры колес: ширина обода, диаметр, угол наклона у посадочных полок, профиль бортовых закраин. Классификация колес и предъявляемые к ним требования. Особенности конструкции колес тракторов и комбайнов. Рабочее оборудование автомобилей.
контрольная работа [4,7 M], добавлен 17.05.2011Определение мощности двигателя. Выбор типа коробки передач. Кинематическая схема трансмиссии. Определение углов поворота управляемых колёс. Подбор типа несущей системы, подвески, тормозной системы, рулевого управления. Расчёт на нагрев нажимного диска.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 17.04.2013Трансмиссия переднеприводного автомобиля. Функции сцепления и привод сцепления. Описание конструкции и работы коробки передач. Привод переключения передач. Характеристика назначения и особенности привода передних колес. Привод и схема работы тормозов.
реферат [4,5 M], добавлен 08.01.2009Назначение и функции подвесок, их виды по способу соединения колёс между собой. Описание конструктивных особенностей различных типов подвесок. Их кинематические и упругие характеристики, преимущества и недостатки, применение. Понятие развала и схождения.
презентация [265,6 K], добавлен 06.04.2014Анализ состояния ремонтной базы СПК "Каменская Нива". Расчет парка автомобилей, определение годового объема работ по техническому обслуживанию. Компоновочный план автогаража, участков. Разработка технологического процесса ремонта ведомого диска сцепления.
дипломная работа [878,1 K], добавлен 08.06.2013Внешний вид автомобиля. Классификация колесных дисков. Стальные, легкосплавные, литые и кованные колеса. Диски, изготовленные методом горячей объемной штамповки в закрытых матрицах. Механические свойства колес. Определение наличия дефектов деформации.
реферат [486,9 K], добавлен 19.02.2012Изучение возможных неисправностей сцепления и коробки передач, их причин и методов устранения. Технические характеристики УАЗ-2206. Анализ объема работ по видам технического обслуживания. Оценка состояния деталей гидропривода. Снятие и установка дисков.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 12.02.2013Характеристика деятельности и организационная структура Проектно-изыскательского института "Транспромпроект". Техническое состояние бесстыкового пути и прогнозирование его работы под колесами экипажей. Оценка безопасности и плавности движения поездов.
отчет по практике [1,6 M], добавлен 16.09.2014Основные исходные данные: результаты проектирования по теории лопастных машин и конструкции двигателей. Примерный перечень иллюстративного материала, граничные условия теплообмена и диаграммы термонапряженного состояния, поле температур и напряжений.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 19.02.2012Летные характеристики самолета Як-40 для варианта нагружения. Геометрические характеристики силовых элементов крыла. Преобразование сложного в плане крыла в прямоугольное. Расчет нагружающих сил и нагрузок. Определение напряжений в сечениях крыла.
курсовая работа [980,0 K], добавлен 23.04.2012Расчет пути трения относительного скольжения элементов шарниров. Анализ зависимости изменения схождения управляемых колёс от зазоров в сопряжениях и усилия в рулевом приводе. Выделение критериев, описывающих эксплуатационное состояние автомобиля.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.03.2011Общие сведения о самолёте. Геометрические данные крыла. Определение нагрузок на крыло. Распределение воздушной нагрузки по длине крыла. Проектировочный расчет сечения крыла. Подбор толщин стенок лонжеронов. Подбор колес, определение нагрузок на стойку.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.06.2010Назначение, конструкция и принципы действия системы питания карбюраторного двигателя. Общая конструкция ведущего моста, назначение основных механизмов. Принцип действия тормозной системы. Конструкция балки и ступицы колёс ведущего моста автомобиля.
контрольная работа [7,5 M], добавлен 07.04.2011Учет состояния условий погоды и климатических условий при различных видах оперативного планирования во время выполнения полетов. Авиационно-климатическая и физико-географическая характеристика аэродрома Ставрополь, опасные для авиации явления погоды.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.10.2010Выбор электродвигателя механического привода и проведение расчетно-конструкционной работы. Технические данные асинхронных двигателей. Значение коэффициентов для расчета ременной передачи. Выбор материалов и допускаемых напряжений для зубчатых колес.
курсовая работа [133,9 K], добавлен 12.03.2009Измерение и оценка транспортного состояния дороги по частным коэффициентам обеспечения расчетной скорости. Определение частных коэффициентов обеспечения расчетной скорости. Линейный график транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги.
лабораторная работа [41,6 K], добавлен 10.05.2010Расчет на прочность рабочей лопатки компрессора. Расчет на прочность диска компрессора. Нагрузки, действующие на диски. Основные расчетные уравнения для определения упругих напряжений в диске от центробежных сил и неравномерного нагрева.
курсовая работа [1017,6 K], добавлен 04.02.2012Анализ конструкций автомобилей, обоснование параметров. Определение нагрузочных режимов для расчета деталей трансмиссии и ходовой части на прочность и долговечность. Построение динамической характеристики. Расчет элементов карданной передачи на прочность.
курсовая работа [668,5 K], добавлен 19.03.2014
