Методы определения коэффициентов запаса статической прочности и сопротивления усталости оси и колеса в составе колесной пары*
________________
* Измененная редакция, Изм. N 1.
Г.1 Коэффициенты запаса сопротивления усталости и статической прочности оси и колеса в составе колесной пары определяют расчетно-экспериментальными методами. При этом выполняют расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) оси и колеса в составе колесной пары от действия монтажных и эксплуатационных нагрузок. Для вычисления коэффициентов запаса сопротивления усталости оси и колеса необходимо предварительное экспериментальное определение пределов выносливости оси и колеса .
Г.2 Расчет напряженно-деформированного состояния колеса и оси
Г.2.1 Исходные данные для определения НДС колеса и оси в составе колесной пары приведены в таблице Г.1. Динамические и инерционные расчетные нагрузки определяют через основную - номинальную статическую нагрузку от колесной пары на рельсы.
Таблица Г.1 - Исходные данные для определения НДС колеса и оси в составе колесной пары
Обозначение | Единица измерения | Наименование, расчетные формулы, возможный диапазон значений и рекомендации по выбору значений величин |
Q | кН | Номинальная статическая нагрузка от колесной пары на рельсы |
V | м/с | Конструкционная скорость вагона |
- | Коэффициент рамного давления. Равен отношению рамной силы к номинальной статической нагрузке от колеса на рельс :
.
| |
- | Коэффициент вертикальной амортизации. Равен отношению веса обрессоренных частей, приходящегося на буксу, к статической нагрузке от колеса на рельс :
.
| |
- | Коэффициент вертикальной динамики. Равен отношению дополнительной вертикальной нагрузки на буксу, возникающей при колебаниях надрессорного строения (с учетом сил демпфирования) от прохождения неровностей пути, к статической нагрузке на буксу :
.
| |
m | - | Коэффициент веса буксового узла. Равен отношению веса буксы и жестко связанных с ней частей к весу обрессоренных частей, приходящемуся на буксу :
.
|
- | Коэффициент поперечного горизонтального ускорения колесной пары. Равен отношению горизонтального поперечного ускорения колесной пары, возникающего при прохождении горизонтальных неровностей пути, к ускорению силы тяжести.
| |
- | Коэффициент вертикального ускорения буксы. Равен отношению вертикального ускорения буксы, возникающего при прохождении колесной парой вертикальных неровностей пути, к ускорению силы тяжести. Вычисляют по формуле
| |
D(D') | м | Диаметр по кругу катания нового (предельно изношенного) колеса |
r(r') | м | Радиус по кругу катания нового (предельно изношенного) колеса |
L | м | Расстояние от середины буксовой шейки до плоскости круга катания соседнего колеса. Принимают по данным конструкции |
f | - | Коэффициент поперечного трения колес о рельсы. Принимают 0,25 |
- | Коэффициент центробежной силы. Равен отношению части центробежной силы надрессорного строения, не уравновешенной возвышением наружного рельса, C к весу надрессорного строения 2, т.е. . Принимают в диапазоне от 0,05 до 0,1 | |
- | Коэффициент ветровой нагрузки. Равен отношению ветровой нагрузки к весу надрессорного строения. Ветровую нагрузку определяют при удельном давлении ветра 490 Н/м на проекцию боковой поверхности кузова. Рекомендуется принимать 0,05 с приложением равнодействующей в центре тяжести боковой проекции надрессорного строения | |
k | - | Поправочный коэффициент, учитывающий перегруз рессорного подвешивания от крена надрессорного строения. Рассчитывают по формуле
|
- | Отношение высоты расположения центра тяжести надрессорного строения над центрами колес к расстоянию между серединами буксовых шеек | |
- | Отношение статического прогиба рессорного подвешивания к расстоянию между серединами буксовых шеек . Принимают по данным конструкции. При двухступенчатом подвешивании принимают равным сумме статических прогибов обеих ступеней (при равных расстояниях в первой и второй ступенях) | |
м | Расстояние между линиями приложения вертикальной нагрузки к буксовым шейкам оси колесной пары (принимают равным расстоянию между серединами буксовых шеек) | |
м | Расстояние между плоскостями кругов катания колесной пары | |
кг | Масса части оси, заключенной между плоскостями кругов катания колес | |
кг | Масса тормозного диска | |
кг | Масса колеса (с тормозными дисками при наличии их на колесе) | |
, , ..., | м | Расстояния от центра тяжести тормозных дисков до сбегающего колеса |
Г.2.2 Выбор расчетных режимов проводят при неблагоприятном сочетании действующих нагрузок. Расчетными режимами при определении НДС колеса вагона являются:
- режим I - движение по кривым участкам пути;
- режим II - движение по прямым участкам пути.
Соответствующая схема приложения внешних механических сил на набегающее колесо колесной пары приведена на рисунке Г.1. На набегающее колесо действуют силы:
- и - при движении по кривым участкам пути (режим I);
- - при движении по прямым участкам пути (режим II).
и - силы, действующие при движении по кривым участкам пути; - сила, действующая при движении по прямым участкам пути