Расчёт нагрузок на вагон метрополитена

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Харьковская национальная академия городского хозяйства

Кафедра «Электрический транспорт»

Курсовой проект

по дисциплине «Механическое оборудование подвижного состава»

Выполнил: студент гр. ЕТЕР2007-1

Петерис А.А.

Проверил: Скурихин В.И.

Харьков 2010

Содержание

Исходные данные

Введение

1. Определение весовых нагрузок на ходовые части

2. Определение дополнительных нагрузок на ходовые части

2.1 Перераспределение нагрузок на ходовые части при движении в кривой

2.2 Дополнительные вертикальные динамические нагрузки

2.3 Дополнительные нагрузки на ходовые части от уклона пути

2.4 Дополнительная нагрузка на ходовые части от действия сил инерции вдоль экипажа

3. Индивидуальное задание. Расчёт пружины буксового подвешивания на прочность

Заключение

Список литературы

Исходные данные:

Вид подвиж-ного состава	Д (длина ПС)	Ш (ширина ПС)	Количество дверей дв./ од.	Радиус кривой	Уклон(і)	Высота центра тяжести	Конструкционная скорость	Коэффициент вращения масс
вагон метро	17	2,7	4/0	110	15	0,7	70	1,18

Введение

Обычно элементы подвижного состава городского электрического транспорта рассчитывают при наиболее невыгодных сочетаниях и максимальных нагрузках, которые могут возникнуть при разных режимах работы.

Проектирование механического оборудования подвижного состава, имеющего необходимую прочность и долговечность, минимальный вес, требует тщательной оценки напряженного состояния каждого элемента конструкции. Кроме расчетов на прочность при проектировании деталей и узлов подвижного состава выполняют расчеты на долговечность, усталость, нагревание, устойчивость и тому подобное. Величина нагрузок, которые воспринимаются элементами конструкции подвижного состава в разных режимах работы, обусловливается для пассажирского подвижного состава числом пассажиров, состоянием дорожного покрытия, профилем пути в плане и по вертикали, динамикой движения, сцеплением колеса с рельсом (дорогой) и рядом других факторов, которые когут изменяться в широких пределах.

Важным этапом расчета является выбор расчетной схемы проектируемых элементов конструкции. Действительное напряженное состояние конструкции очень сложно, потому вводят ряд допущений, которые упрощают расчетную схему, но обеспечивают безопасность эксплуатации подвижного состава при минимально необходимых запасах прочности.

Нагрузки, которые действуют на элементы механического оборудования подвижного состава, подразделяют на статические и динамические. К статическим нагрузкам относится собственный вес экипажа, который находится в покое, и полезная (пассажирская) нагрузка.

Во время движения на подвижной состав действуют динамические нагрузки, которые возникают от взаимодействия между ходовыми частями и путем (рельсом), от действия сил инерции при пуско-тормозных режимах, при колебаниях, от взаимодействия между отдельными частями поезда. Механическое оборудование ПС поддаётся также влиянию нагрузок, связанных с работой тяговой передачи, механических тормозов, а также с технологией изготовления и сборки оборудования.

1. Определение весовых нагрузок на ходовые части

1.1 Определим площадь занимаемую пассажирами

(1.1)

Где - полная площадь салона;

- площадь занимаемой кабиной (для вагона метро );

- площадь, занимаемая стенками;

- площадь, занимаемая подножками.

Определим полную площадь подвижной единицы:

(1.2)

Определим площадь стенок:

(1.3)

Где - толщина стенки(

Площадь, занимаемая пассажирами:

Определим количество сидящих пассажиров:

(1.4)

Где ? - соотношение между количеством сидящих и стоящих пассажиров(для вагона метро ? = 3);

- площадь, занимаемая одним сидящим пассажиром ();

- площадь, занимаемая одним стоящим пассажиром ().

Определим полный вес пассажиров :

(1.5)

Где - вес пассажиров;

- количество сидящих пассажиров;

- средний вес пассажира (.

Определим площадь, занимаемую сидящими и стоящими пассажирами:

(1.6)

(1.7)

Определим базу экипажа:

Произведем предварительное размещение для пассажиров и дверей салона

Определим площадь, занимаемую отдельными группами пассажиров:

 (1.9)

(1.10)

После предварительной планировки определяем вес отдельных групп стоящих и сидящих пассажиров:

Вес і-той группы стоящих пассажиров определяется :

 (1.11)

Где - площадь і-той группы пассажиров (берется из планировки);

- коэффициент наполнения площадок стоящими пассажирами. Принимается

? = 10 .

-средний вес одного пассажира ?70 кг.

Определяем вес сидящих пассажиров:

Определим вес тары:

(1.13)

где Т - собственный вес тары приходящийся на одно место для сидения, принимаем 550 кг

Определим реакцию в опорах кузова:

они будут равны нагрузкам на соответствующие ходовые части и находятся из условия равенства весовых моментов относительно опор кузова

(1.14)

(1.15)

 (1.17)

Для вагонов метрополитена нагрузка на тележки должна быть одинаковой



2. Определение дополнительных нагрузок на ходовые части

2.1 Центробежная сила вагона с пассажирами при движении в кривой

где g - вес вагона с пассажирами, g = 9,8

- скорость движения в кривой

(2.2)

R - радиус поворота

(2.3)

Дополнительная вертикальная нагрузка на тележки от боковых сил.

Рис.2.1 - схема боковых нагрузок и вызванных ими дополнительных вертикальных и горизонтальных сил

Таким образом:

(2.4)

(2.5)

Где - боковое давление ветра;

Д - длина подвижного состава;

- высота кузова;

р = 0,5 - расчетное удельное давление ветра;

= 0,8 м - расстояние между элементами рессорного подвешивания;

- высота центра тяжести.

2.2 Дополнительная вертикальная динамическая нагрузка

Коэффициент вертикальной динамической нагрузки определяется по имперической формуле:

Где - коэффициент инерции;

- конструкционная скорость;

- статический прогиб рессорной подвески (прогиб под собственным весом).

(2.8)

2.3 Дополнительные нагрузки на ходовые части от уклона пути (спуск, подъём):

нагрузка подвижной состав буксовой ходовая

Рис.2.2. - схема дополнительной нагрузки на ходовые части от уклона.

Горизонтальные и вертикальные составляющие от силы веса.

(2.9)

(2.10)

 где і = = 0,15- уклон.

Допустимая вертикальная и горизонтальная нагрузка от уклона определяется по условию равновесия в продольной вертикальной плоскости.

(2.12)

2.4 Дополнительные нагрузки на ходовые части от действия сил инерции вдоль экипажа.

Сила инерции кузова с пассажирами.

Рис.2.3. - схема перераспределения нагрузок на ходовую часть подвижного состава под действием инерции вдоль экипажа.

 (2.13)

(2.15)

Где - величина ускорения или замедления (зависит от вида передвижения);

- коэффициент сцепления для колеса катящегося по рельсу, принимаем 0,4;

- коэффициент инерции вращения масс.

3. Индивидуальное задание. Расчёт пружины буксового подвешивания на прочность

Винтовые цилиндрические пружины для подвижного состава изготовляют из прутков круглого сечения из пружинной стали марки 55С, 60С2.

Теоретическую жёсткость винтовой пружины определяют по формуле

Ж_т = (3.1)

где P - приложенное усилие, Н

f - деформация упругого элемента, мм

G - модуль упругости, принимают G = 8 • 10⁴ МПа

D и d - средний диаметр пружины и прутка соответственно

n_р - число рабочих витков пружины.

Рис. 3.1 - Конструкция винтовой рессоры

Каждый виток пружины работает на два основных вида деформации - срез и кручение.

Касательное напряжение во время кручения равняется

?_кр = (3.2)

где К₁ - коэффициент, который учитывает влияние кривизны витков

К₁ = 1 + + + (3.3)

С - индекс пружины

С = (3.4)

W_р -полярный момент сопротивления сечения витка, мм³

W_р = (3.5)

М_вр - вращающий момент

М_вр = (3.6)

P = (3.7)

?_cр = = (3.8)

F_пр - поперечное сечение прутка

Суммарное касательное напряжение в витке пружины равняется

 ? = ?_кр + ?_cр ? [?] (3.9)

[?] = 650 МПа

С = = 2,719

К₁ = 1 + + + = 1,6277

P = = = 31080,8325 Н

М_вр = = 1219922,676 Н • мм

W_р = = 1477 мм²

?_кр = = 1344,93 МПа

1344,93 650

Из результатов расчёта делаем вывод, что данную пружину нельзя использовать для буксового подвешивания проектируемого вагона метро.

Заключение

При выполнении курсового проекта:

- разработана планировка салона

- произведены расчёты весовых нагрузок на ходовые части

- определены дополнительные нагрузки на тележки вагона от действия боковых сил

- рассчитаны дополнительные вертикальные и горизонтальные нагрузки

- определены нагрузки от уклона пути

- определены дополнительные нагрузки на ходовые части от действия сил инерции вдоль экипажа

- произведён расчёт винтовой пружины на прочность.

Список литературы

1. Скурихин И.Л., Зубенко Д.Ю. Методические указания к курсовому проекту по теории и расчёту механического оборудования подвижного состава городского электрического транспорта. - Харьков: ХГАГХ, 2001.

2. Ефремов И.С., Гущо-Малков Б.П. Теория и расчёт механического оборудования подвижного состава городского электрического транспорта. - М: Стройиздат, 1970.

3. Ефремов И.С. Троллейбусы. - М, 1969.

4. Скуріхін І.Л., Міренський І.Г., Мінєєва Ю.В. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Механічне обладнання рухомого складу міського електричного транспорту» ч. 1. - Харків: ХДАМГ, 2002.

Размещено на Allbest.ru