Расчет подшипниковых узлов транспортных средств
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Железнодорожный транспорт
Издательство:
Российский университет транспорта
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 69
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Специалитет
Артикул: 787010.01.99
В учебно-методическом пособии изложена методика расчета оценки технических и эксплуатационных характеристик конструкций буксовых узлов вагонов с радиальными подшипниками качения с короткими цилиндрическими роликами и радиально-упорными двухрядными подшипниками с коническими роликами с учетом воздействия сил, образующихся при движении вагонов железнодорожного транспорта.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
- 0 - МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство» В.Г. ВОРОТНИКОВ, С.В. КАЛЕТИН, М.В. КОЗЛОВ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Учебно-методическое пособие по дисциплине «Машины и гибкие технологии вагоноремонтного производства» Москва – 2018
- 1 - МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство» В.Г. ВОРОТНИКОВ, С.В. КАЛЕТИН, М.В. КОЗЛОВ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Учебно-методическое пособие для студентов специальности «Подвижной состав железных дорог» специализации «Вагоны» Москва – 2018
- 2 - УДК 621.822.6 В –75 Воротников В.Г., Калетин С.В., Козлов М.В. Расчет подшипниковых узлов транспортных средств: Учебно-методическое пособие. – М.: РУТ (МИИТ), 2018. – 69 с. В учебно-методическом пособии изложена методика расчета оценки технических и эксплуатационных характеристик конструкций буксовых узлов вагонов с радиальными подшипниками качения с короткими цилиндрическими роликами и радиально-упорными двухрядными подшипниками с коническими роликами с учетом воздействия сил, образующихся при движении вагонов железнодорожного транспорта. Рецензент: доктор технических наук, профессор кафедры «Электропоезда и локомотивы» РУТ (МИИТ) Воробьев А. А. © РУТ (МИИТ), 2018
- 3 - СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………….5 1 Конструкции буксовых узлов вагонов…………………….7 1.1 Технические основы конструирования буксового узла вагона……………………………..….7 1.2 Общая характеристика подшипников качения буксовых узлов железнодорожных транспортных средств………………………………………………….9 1.3 Буксовый узел с однорядными радиальными подшипниками с короткими цилиндрическими роликами……………………………………………...15 1.4 Буксовый узел с радиально упорными коническими подшипниками………………………..……….….….19 1.5 Геометрические размеры подшипников качения буксовых узлов вагонов………………………...……23 2 Оценка эксплуатационных показателей конструкций буксовых узлов вагона…………………………………....28 2.1 Расчет сил нагружения буксового узла……………...28 2.2 Распределение нагрузки в буксовом узле между телами качения подшипника………………………..35 2.3 Расчет контактных напряжений и деформаций тел качения подшипника………………………………...44
- 4 - 2.4 Расчет касательных напряжений в зоне контактных поверхностей элементов подшипника…………..…49 2.5 Расчет кинематических параметров подшипников качения………………………………………………..52 2.6 Расчет допустимой осевой силы для конструкций подшипников буксового узла вагона…………….…54 2.7 Расчет сил сопротивления движению вагона в буксовом узле………………………………………...60 2.8 Расчет подшипника на усталостное разрушение поверхностей качения……………………………..…63 Список литературы…………………………..……..………..67
- 5 - ВВЕДЕНИЕ Архитектоника подшипникового узла представляет собой уникальное техническое устройство, разработанное с учетом физических показателей взаимодействия поверхностей кинематических и неподвижных элементов при их относительных перемещениях под действием внешних сил. К основным элементам подшипниковых узлов относятся подшипники, совершенствование конструкций которых является актуальной задачей в области повышения эффективности использования транспортных средств. В зависимости от требований к опорам трения кинематических модулей машин подшипники делятся на два типа: скольжения и качения. Подшипники скольжения преимущественно применяют в опорах трения при высоких частотах вращения кинематических модулей машин и воспринимающих относительно небольшие нагрузки. Простота конструкции, бесшумность работы, высокая демпфирующая способность при восприятии циклических и ударных нагрузок являются важными их техническими характеристиками подшипников скольжения. Преимущество подшипников качения состоит в возможности распределения сосредоточенной нагрузки между телами качения и уменьшении момента сопротивления вращению кинематических модулей, особенно в пусковые периоды. Вместе с тем подшипники качения имеют существенные недостатки, которыми ограничивается область их применения:
- 6 - – повышенная чувствительность к неточности установки в узлах трения и предельным отклонениям номинальных размеров элементов конструкции; – повышение момента сопротивления при работе кинематических модулей на высоких частотах вращения; – сложность монтажа подшипников в узлах трения. Решение задачи по оснащению вагонов буксовыми узлами с подшипниками качения являлось одним из ключевых направлений при проведении мероприятий по технической реконструкции железнодорожного транспорта. Замена букс с подшипниками скольжения на буксы с подшипниками качения вагонов позволили сократить трудовые ресурсы железных дорог по техническому содержанию вагонов, увеличить длину безостановочного проследования поездов и увеличить скорость их движения. Удельное сопротивление движению грузовых вагонов, оснащенных буксовыми узлами с подшипниками качения, в момент начала движения с места уменьшились в 6 – 8 раз. Сокращение удельного сопротивления при движении поездов обеспечило снижение затрат на потребление энергоресурсов. В тоже время повысились требования к надежности и долговечности буксовых узлов вагонов с подшипниками качения, в соответствии с которыми формируются требования по разработке концептуально новых конструкций подшипников, методов расчета, проектирования, применения новых материалов и прогрессивных технологий для изготовления.
- 7 - 1 КОНСТРУКЦИЯ БУКСОВЫХ УЗЛОВ ВАГОНОВ 1.1 Технические основы конструирования буксового узла вагона Конструкция буксового узла вагона разрабатывается с учетом условий возможного закрепления подшипников на шейке оси колесной пары, долговечности, климатических условий окружающей среды, частоты вращения, технологичности сборки разборки и изготовления. Размеры, требования к точности сопрягаемых поверхностей, система уплотнений буксовых узлов устанавливают с учетом технических характеристик и условий эксплуатации вагонов. Конструкция буксового узла должна обеспечивать надлежащую жесткость и прочность, предотвращать нагрев и тепловое влияние на работоспособность подшипников. Жесткость и прочность буксового узла может быть достигнута за счет механических свойств подшипников качения, поверхность сопряжения которых с деталями крепления должна противостоять нагрузкам без остаточных деформаций. Тип и технические характеристики подшипников качения устанавливается в соответствии эксплуатационных показателей транспортных средств: - осевой нагрузки вагона;
- 8 - -величины воспринимаемых нагрузок, их направлением; -характера и причин образования нагрузок (постоянная, переменная кратковременная, ударная). Подшипники качения в значительной степени удовлетворяют требованиям их применения в транспортных средствах при умеренных частотах вращения и действии больших радиальных и относительно небольших осевых нагрузок. По конструктивным признакам они представляют собой сложную механическую систему сопоставимую с планетарным механизмом. Если в буксовых узлах предусматривается применение типовых подшипников качения, то подбор и расчет осуществляется по методике, соответствующей международным стандартам [12; 13]. При разработке конструкции буксового узла для вагонов особое внимание уделяется расчету технических параметров подшипников с применением методов расчета динамики систем твердых тел, теории упругости, теории теплопередачи, метрологии, металловедения, материаловедения, химии смазочных материалов, машиноведения и деталей машин.
- 9 - 1.2 Общая характеристика подшипников качения буксовых узлов железнодорожных транспортных средств В настоящее время разработано большое количество конструкций подшипников качения, отличающихся по техническим характеристикам геометрическими размерами и формой тел качения. В буксовых узлах подвижного состава железнодорожного транспорта нашли применение радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами, радиальные роликовые двухрядные сферические подшипники, радиально-упорные двухрядные подшипники с коническими роликами и шариковые радиальные однорядные подшипники. Конструкция радиальных подшипников с короткими цилиндрическими роликами (рисунок 1.1) соответствует условиям для восприятия радиальных нагрузок и по техническим возможностям обладают большой радиальной грузоподъемностью. Подшипники с цилиндрическими роликами очень чувствительны к смещению и перекосу наружных колец относительно внутренних колец, что приводит к возникновению концентрации напряжения у краев роликов и на бортах колец. Даже небольшие перекосы колец приводят к образованию контактных давлений и к сушественному снижению долговечности подшипника.
- 10 - Допустимая осевая нагрузка определяется из условия скольжения торцевых поверхностей роликов относительно бортов или приставных колец: - продолжительность действия осевоц нагрузки; - частота вращения подвижного кольца подшипника; - условия смазки подшипника; - гирметичность буксового узла. Рисунок 1.1 Конструкция радиального подшипника с короткими цилиндрическими роликами Основным направлением повышения грузоподъемности подшипника является увеличение эффекивной длины и числа роликов и оптимизация соотношения радиусов торцевых контактных поверхностей буртов колец. Радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами могут быть различными по конструкции в зависимости от наличия и расположения бортов на наружных и внутренних кольцах.
- 11 - Конструкция радиальных роликовых двухрядных сферических подшипников (рисунок 1.2) соответствует условиям для воприятия больших радиальных нагрузок и осевых нагрузок, не привышающих 25% неисползованной допустимой радиальной нагрузки. Основное уникальное приемущество сферического подшипника заключается в возможности самоустановки и способности сохранять работоспособность при изменении продольной оси симметрии наружного кольца по отношению продольной осисимметрии внутреннего кольца. Рисунок 1.2 Конструкция радиального роликового двухрядного сферического подшипникав Сферические подшипники широко применятся в опорах кинеметических модулей, в которых возможны перекосы посадочного отверстия коруса и поверхности вала вызванные погрешностями изготовления или деформации от действия нагрузок.