Оценка нагруженности элементов колеса грузового вагона

• Автор: Шевандин, Василий Михайлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Краткий обзор исследований и анализ методов расчета деталей и узлов грузовых вагонов.
2. Выбор метода исследования и оценки нагруженности колеса
2.1. Краткий анализ статистической информации по отказам дисков колес.
2.2. Анализ конструкции и выбор расчетных методик
3. Определение напряженно-деформированного состояния колеса от динамических нагрузок
3.1. Постановка задачи
3.1.1. Выбор расчетной схемы и математической модели
3.1.2. Общие принципы построения методики расчета
3.1.3. Краткое обобщение принятых допущений
3.2. Формирование разрешающей системы уравнений
3.2.1. Формирование матрицы жесткости
3.2.1.1. Отсек оболочки
3.2.1.2. Обод
3.2.1.3. Формирование матрицы жесткости конструкции.
3.2.2. Формирование матрицы масс
3.2.2.1. Отсек оболочки
3.2.2.2. Обод
3.2.2.3. Конструкция в целом
3.2.3. Формирования матрицы демпфирования
3.2.3.1. Отсек оболочки
3.2.3.2. Обод
3.2.3.3. Конструкция в целом

3.2.4. Формирование вектора внешних нагрузок при действии радиальной реакции
3.2.5. Разрешающая система уравнений при действии постоянной по величине составляющей реакции рельса в процессе качения колеса
3.2.6. Разрешающая система уравнений при моделировании удара вследствие наличия ползуна
3.3. Интегрирование разрешающей системы уравнений. Описание методики расчета
3.3.1. Действие реакции со стороны рельса при движении
3.3.2. Ударное воздействие вследствие наличия ползуна
3.4. Результаты расчетов
3.4.1. Действие реакции со стороны рельса
3.4.2. Собственные частоты
3.4.3. Наличие ползуна от 1 до 2 мм при скорости 70 км/ч
3.4.4. Наличие ползуна от 2 до 6 мм при скорости движения 15 км/ч
3.4.5. Наличие ползуна от 6 до 12 мм при скорости движения 10 км/ч
3.4.6. Обобщение результатов расчетов
4. Методика экспериментальных исследований
4.1. Объекты испытаний '
4.2. Методика определения нагруженности дисков колес
5. Результаты экспериментальных работ
5.1. Сравнительная оценка прочности цельнокатаных колес
5.1.1. Напряжения в диске с внутренней стороны колеса
5.1.2. Напряжения в диске с наружной стороны колеса
Выводы и предложения.
Литература
Приложения

Введение
Актуальной для всех железных дорог остается задача повышения провозной способности, сокращение времени доставки грузов, уменьшение эксплуатационных расходов. Эти критерии имеют важное значение в грузовых перевозках ввиду конкуренции со стороны автомобильного, водного и авиационного транспорта. Пути увеличения провозной способности неразрывно связаны с решением задачи увеличения массы и скорости движения поездов.
Увеличение скоростей для вагонов при сохранении традиционных конструкции тележек может ухудшить показатели, характеризующие динамическое взаимодействие узлов вагона, вагона и пути.
Изменение условий работы железнодорожного транспорта, связанное с переходом к рыночной экономике, требуют изменение подходов к разработке и производству нового подвижного состава. Надо иметь ввиду, что за последние годы материальная база по производству грузовых вагонов претерпела большие изменения. Большинство типов грузовых вагонов выпускается российскими предприятиями.
Поставленная перед вагонным хозяйством решением Коллегии МПС России №21 в декабре 1997 года задача, предусматривает обеспечение конкурентноспособности перевозок, сохранности грузов, создание безремонтных конструкций кузовов и тележек нового поколения.
При разработке нового поколения подвижного состава департаментом вагонного хозяйства обращается особое внимание на совместимость вагонов с существующими. Унификация в вагоностроении сохраняет свою роль и расширяется до производства многоцелевых вагонов на базе одной основной конструкции.
Переход от проектирования отдельных специализированных вагонов к созданию семейства на базе основной конструкции позволяет создать образцы с
Для используемого отеека оболочки последняя имеет вид
с 0 5 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0
■ 5 0 с 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 с 0
0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 - 5 0 с
0 0 0 0 0 0 0
3.2.1.2. Обод
Обод колеса в принятой схеме рассматривается как кольцевой элемент жесткости, подкрепляющий оболочку диска в последнем узле. Схема расположения обода по отношению к оболочке последнего отсека показана на рис.3.3. Смысл геометрических размеров ех , е2 , Яш ясен из рисунка. На рисунке обозначены также перемещения обода, которыми являются: и -продольное (вдоль оси), V - тангенциальное ( в кольцевом направлении), уу -радиальное перемещение и 0 - угол поворота в плоскости О^ц. Здесь 0£|32 -местная система координат, принятая для обода, которая имеет начало в нижней точке нейтральной оси обода.
Функции формы перемещений обода (ряды Фурье) запишем матричным выражением:

^ = Е[т](3.13)

где 1С={и, V, у, 0} - вектор перемещений;
тг={иш, уш, ууш, 0Ш} - вектор узловых перемещений обода;