Расчеты рам и кузовов на статическую нагрузку. - раздел История, Модуль №1.2 кредита. Історія розвитку локомотивів паровози, тепловози, електровози тощо. Класифікація і типи основних вузлів , елементів та пристроїв локомотивів Расчеты Прочности Конструкций Экипажной Части Локомотивов В Настоящее Время В...
Расчеты прочности конструкций экипажной части локомотивов в настоящее время в основном выполняются методом конечных элементов (МКЭ). Для этого используют соответствующие программные комплексы от небольших до весьма громоздких.
Благодаря возможностям современных программ расчетные схемы могут учитывать практически все конструктивные особенности объекта, технологические особенности его изготовления и эксплуатации, вплоть до сварных швов, начальной погиби обшивки кузова, вероятностных характеристик режимов нагружения и т.п. Однако искусство инженера-проектировщика предполагает понимание работы основных элементов конструкции для активного влияния на процесс формирования окончательного технического решения. Слишком перегруженная подробностями расчетная схема затрудняет процесс рассмотрения результатов расчета.
Любое материальное описание объекта проектирования, наделенного структурой, содержит четыре вида данных:
– топология (определяет, из каких элементов состоит объект и какие из них взаимодействуют);
– конфигурация (определяет геометрические параметры, влияющие на взаимное расположение элементов);
–размеры (определяет геометрическое описание каждого элемента);
–материал (определяет характеристики материала каждого элемента).
Эти данные подлежат уточнению в процессе расчетов. Данные разделены на четыре независимые группы, т.е. можно менять, например, конфигурацию, не меняя топологии, размеров и материала и т.д. Понятие уровней независимости данных играет важную роль в создании баз данных.
Другим важным свойством такого представления является то, что данные о топологии и материалах — это дискретные величины, в то время как конфигурация и размер — непрерывные. Эти свойства важны при решении задач оптимизации. Для выбора топологии и, возможно, материала нужно решать задачу структурной оптимизации, а для выбора конфигурации и размеров — параметрической.
В исходные данные для расчета прочности нужно включать эти атрибуты. Особенно наглядно сказанное иллюстрируется данными для стержневой расчетной схемы. Конечными элементами такой схемы является стержни, которые соединяются между собой в узлах. Топология конструкции может быть задана указанием для каждого элемента номеров узла начала и конца стержня; конфигурация может быть задана указанием координат узлов; размеры — указанием характеристик поперечных сечений стержней, а материал — указанием модуля упругости и, если необходимо, коэффициента Пуассона.
Для понимания работы конструкции, особенно на начальном этапе проектирования, обычно выполняются расчеты по простым расчетным схемам, чтобы без лишних подробностей за короткий срок получить представление об общей характеристике конструкции. Именно на этом этапе принимаются решения о структуре (топологии) объекта, т.е. о составе и взаимодействии основных элементов конструкции.
Так, для расчета рамы тележки на первом этапе целесообразно вопользоваться стержневой расчетной схемой, в которой все несущие элементы заменены стержнями, проходящими вдоль осей этих элементов. На рис. 2.8 изображена стержневая расчетная схема рамы тележки тепловоза ТЭМ21, которая содержит 92 узла и 101 стержневой элемент. Общие характеристики поперечных сечений стержней (площадь и моменты инерции) определяются по предварительным эскизам этих сечений и подлежат уточнению с помощью расчетов прочности.
При расчете главной несущей рамы тепловоза на первом этапе можно ограничиться даже плоской расчетной схемой, как это показано на рис. 2.9 с расчетной схемой главной рамы тепловоза ТЭМ2. На рисунке стрелками показаны сосредоточенные нагрузки, а заштрихованные прямоугольники соответствуют распределенным нагрузкам интенсивностью q1, q4 (собственный вес рамы, дизель-генератора, холодильной камеры, вспомогательного оборудования).
Стержневую пространственную расчетную схему целесообразно применять и на первом этапе расчета несущего кузова, особенно, если несущей конструкцией является ферма, как на тепловозе ТЭП70 Достоинством стержневых расчетных схем является простота С их помощью удается определить перемещения в узлах и усилия в стержнях схемы, а затем подсчитать и напряжения Полученные результаты позволяют в целом оценить прочность и жесткость конструкции, используя интегральные характеристики поперечных сечений стержней (площадь и моменты инерции) С помощью стержневой расчетной схемы можно просто варьировать данными, определяющими структуру (топологию), конфигурацию и частично размеры, подбирая наиболее рациональные.
Недостатками стержневых расчетных схем являются их невысокая точность при расчетах таких конструкций, где несущими элементами являются пластины и где поперечные размеры стержней того же порядка, что и их длина, а также невозможность подробного учета особенностей напряженного состояния из-за концентрации напряжений в узлах сочленения конструктивных элементов, в сварочных швах, в зоне резких изменений толщины профиля поперечного сечения и т.д.
Для выявления этих особенностей можно выделить интересующую нас часть из полной конструкции и сформировать для нее более полную пространственную расчетную схему с объемными конечными элементами и выполнить для нее расчет, используя в качестве внешних кинематических и силовых условий в узлах разрыва результаты, полученные при расчете всей стержневой схемы
Более полную картину напряженно-деформированного состояния конструкции можно получить поверочным расчетом общей пространственной конечно-элементной модели На рис 2. 10 представлен общий вид рамы тележки тепловоза ТЭМ21 и один из вариантов разбивки ее на конечные элементы при таком расчете (187 449 узлов и 192 137 конечных элемента) На рис 2. 11 изображена рама тележки тепловоза ТЭП70 и ее конечно-элементное представление (9109 узлов, 10 389 конечных элементов) Модель, при грамотном ее формировании, дает полное представление о
механическом поведении всей конструкции с учетом особенностей напряженно-деформированного состояния в зонах концентрации.
Еще более сложную задачу представляет создание подробной конечно-элементной модели несущего кузова тепловоза. На рис. 2.12
изображена схема основных несущих элементов для половины кузова тепловоза ТЭП70БС. Конечно-элементное представление кузова содержит свыше 32 ООО конечных элементов и 27 880 узлов.
Рассмотренные модели рам и кузовов, помимо расчета на статические нагрузки, используются для оценки первых наиболее опасных собственных форм колебаний. В соответствии с «Нормами» частоты собственных изгибных колебаний кузова не допускаются ниже 8 Гц.
Модуль кредита... Історія розвитку локомотивів паровози тепловози електровози тощо Класифікація і типи основних вузлів елементів...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Расчеты рам и кузовов на статическую нагрузку.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Предшественник.
В марте 1946 советское правительство разместило заказ фирме General Electric (GE) на изготовление 12 восьмиосных электровозов. Согласно техническому заданию, в часовом режиме мощность должна была с
Опытные электровозы Н8.
В 1952 году под руководством главного конструктора НЭВЗа Б. В. Суслова началось проектирование нового электровоза, а в марте 1953 года уже был изготовлен первый опытный восьмиосный электровоз Н8
Серийные электровозы
В 1956 году начался серийный выпуск электровозов на Новочеркасском электровозостроительном заводе. Для увеличения выпуска электровозов к программе их выпуска решено было подключить Тбилисский элект
Модернизации.
На электровозах ВЛ8-185, 186 и 187 в системе рессорного подвешивания были поставлены резиновые элементы, которые уменьшили тряску и сделали ход электровоза более плавным. Однако эти элементы работа
Предпосылки к появлению электровоза.
Ещё в конце 1920-х гг., когда только начинали электрифицировать направление через Сурамский перевал, многие специалисты хорошо понимали, что в будущем электрическая тяга на постоянном токе с номина
Модификации.
ВЛ60П-001.
В конце 1961 года Новочеркасский электровозостроительный завод выпустил электровоз ВЛ60П-001, предназначенный для пассажирской службы.
На этом электровозе устано
Грузовые опытные двенадцатиосные электровозы ВЛ85.
Все построенные до 1983 г. для железных дорог Советского Союза грузовые электровозы являются шести- или восьмиосными и имеют две кабины машиниста, причем два электровоза ВЛ80С могут упра
Электровоз ЧС2
(заводские обозначения — 25Ео, 34Е; прозвище — «Чебурашка») — магистральный пассажирский электровоз постоянного тока, строившийся на заводах Шкода с 1958 по 1973 год для железных дорог Советского С
Серийные электровозы ЧС2.
С учетом опыта испытаний и эксплуатации электровозов ЧС3, ЧС2-001, ЧС2-002 заводы Шкода спроектировали и изготовили в 1961 году первые электровозы заводской серии 34E0.
Электровоз ЭП1
(Электровоз Пассажирский, тип 1) — пассажирский электровоз переменного тока, серийно выпускающийся НЭВЗ до 2007 года, с появлением электровоза ЭП1М, выпуск прекратился.
Электровозы серии Э5К
(Э — электровоз, 5 — номер модели, К — коллекторные тяговые электродвигатели) предназначены для вождения грузовых, пригородных и вывозных поездов на железных дорогах, электрифицированных на однофаз
Электровоз 3ЭС5К.
В 2007 году сертифицирована бустерная (промежуточная) секция для электровоза, которая позволяет увеличить его мощность в полтора раза и использовать для транспортировки сверхтяжелых составов или ра
Механическая передача.
Механическая передача включает фрикционную муфту, коробку передач с реверс-редуктором; а также карданные валы с осевыми редукторами или отбойный вал с дышловой передачей. М. П. обладает относительн
Электрическая передача.
В электрическая вал дизеля вращает тяговый генератор , питающий тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращение вала ТЭД передаётся колёсной паре— при индивидуальном приводе— через осевой р
Гидравлическая передача.
Гидравлическая передача включает собственно гидропередачу и механическую передачу на колесные пары (см. выше). В гидропередаче крутящий момент преобразуется с помощью гидромуфт и гидротрансформатор
СМЕ (СМЕТ).
Тепловозы в СССР выпускались в составе одной, двух, реже— трёх или четырёх секций. Мощность одной секции тепловоза может составлять до 6600 л.с. (американский EMD DDA40X), но у серийных тепловозов
Вертикальные силы.
А. Вес экипажа локомотива (включает силу тяжести его частей и 2/3 запаса топлива и песка).
Б.Вес оборудования (включает нагружающие расчитываемый объект с
Боковые силы.
A. Центробежная сила. Определяется отдельно для кузова и тележек исходя из непогашенного ускорения 0,7м/с2. Равнодействующая этой силы прикладывается в центре тяжести.
Основные материалы для изготовления кузова и рам тележек.
Для изготовления несущих элементов кузова, главной рамы и рам теле-жек рекомендуется использовать малоуглеродистые и низколегированные спокойные стали, не склонные к хрупкому разрушению при темпера
Расчеты усталостной прочности.
Расчетам на усталость подвергаются:
–рамы тележек, надрессорные балки, промежуточные рамы, корпуса букс;
–хребтовые, продольные боковые, основные поперечные и шкворневые балки, шк
Тепловоз 2ТЭ116.
Тепловоз 2ТЭ116 состоит из двух одинаковых однокабинных секций (рис. 2.18), управляемых с одного поста кабины любой секции. При необходимости каждая секция может быть использована как самостоятельн
Тепловоз 2ТЭ10М.
Тепловозы типа ТЭ10М выпускаются производственным объединением «Ворошиловградтепловоз» в двух исполнениях: двухсекционные общей мощностью 4412 кВт —2ТЭ10М и трехсекционные общей мощностью 6618 кВт
Тепловоз ТЭП1150.
Магистральный пассажирский тепловоз ТЭП150 мощностью 3100 кВт с электрической передачей переменно-постоянного тока, с поосным регулирова-нием силы тяги, электрическим тормозом и энергоснабжением па
Тепловоз ТЭП70.
Увеличение веса пассажирских поездов и скорости их движения потребо-вало применения на некоторых неэлектрифицированных линиях двухсекцион-ных тепловозов 2ТЭП60. При этом удвоение мощности и веса ло
Электровоз ВЛ80к.
Электрическое и пневматическое оборудование располагают в кабинах, кузовах, под кузовами и на крышах обеих секций электровоза (рис. 2.23—2.27).
В кабинах обоих кузовов расположение оборудо
Электровоз ВЛ10.
К началу 1959 года СССР вышел на первое место в мире по протяженности электрифицированных линий. Работали они в то время на постоянном токе, что вполне соответствовало мировым стандартам (около 70%
Устройство рессорного подвешивания.
У отечественных тепловозов широкое распространение получило одноступенчатое сбалансированное (четырехточечное) рессорное подвешивание из листовых рессор и спиральных пружин (рис. 2.46).
На
Основные характеристики рессорного подвешивания.
К основным характеристикам рессорного подвешивания относят жесткость ступеней, суммарную жесткость, степень демпфирования, распределение демпфирования по ступеням. Часто вместо жесткости указывают
Жесткость сложной системы подвешивания.
Всистеме подвешивания упругие элементы могут быть соединены параллельно, последовательно или сложным образом в отдельную точку подвешивания. Жесткость системы подвешивания определяется на основе пр
Конструкция тяговых устройств.
В отечественном локомотивостроении наибольшее распространение получили шкворневые тяговые устройства.
Тяговое устройство с жестким шкворнем применялось на магистральных тепловозах 2
Розділ 3. Тягові приводи
Призначення, класифікація та загальна будова тягових приводів коліс.
§3.1. Назначение, классификация и общее устройство тяговых приводов.
Механизмы, осущест
Конструкция опорно-рамного подвешивания тягового двигателя.
Приводы II класса с компенсирующими связями, расположенными на стороне меньшего крутящего момента. В приводах этой группы компенсирующий элемент — кардан, расположенный между валом якоря и ш
Выбор параметров зубчатого зацепления тягового редуктора.
Здесь и далее ограничимся рассмотрением лишь прямозубых передач. Зубчатую передачу приходится вписывать в ограниченные габариты при заданном межцентровом расстоянии, что существенно затрудняет выбо
Вспомогательные системы энергетической установки.
§4.3.Топливная система.
Назначение системы. Топливная система предназначена для размещения запасов топлива, фильтрации, подогрева и подвода его к энергетическим установкам
Приборы контроля температуры и защиты дизеля от перегрева.
Для контроля температуры предусмотрены электротермометры в кабинах машиниста. Датчики этих термометров установлены на выходном трубопроводе первого контура системы охлаждения. В дизельном отделении
Назначение, типы и компоновочные решения.
Охлаждающее устройство предназначено для отвода теплоты и обеспечения заданного температурного режима дизеля. В тепловозных дизелях только около 40% теплоты, выделяемой при сгорании топлива,
Конструкция, параметры и расчет водомасляных теплообменников.
Водомасляные теплообменники предназначены для охлаждения водой масла дизеля или гидравлической передачи. В современных тепловозах в большинстве случаев применяют двухконтурную систему охлаждения с
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов