Задания на
контрольную работу.
Контрольная работа по дисциплине «Нетяговый подвижной состав» - это
самостоятельная комплексная расчетно-графическая работа студентов,
открывающая им путь к общетехническому образованию. Работа должна быть
выполнена в виде пояснительной записки на листах формата А4 (210×297 мм) с
обязательным оставлением полей. Работа выполняется на ЭВМ в Word'e или
аналогичной программе с расширением doc или docx. Работа, выполненная на
принтере, обязательно сдаётся помимо бумажного носителя также и на
электронном носителе.
На обложке необходимо указать дисциплину, курс, фамилию, инициалы и шифр
студента.
Выполнение контрольной работы по варианту, не соответствующему таблице
запрещается. Контрольная работа преследует цель проверки усвоения студентами
теоретических сведений курса и умение применять их на практике.
Приступая к выполнению контрольной работы, студент обязан хорошо изучить
рекомендуемую литературу, относящуюся к теме выполняемой работы.
По качеству выполнения контрольной работы судят об уровне знаний и
технической и теоретической подготовке студента.
При написании работы, наряду с предлагаемой литературой, желательно
использовать материалы по вагонному хозяйству, опубликованные в журналах
«Железнодорожный транспорт», «Железные дороги мира», «Депо», выпуски
«Локомотивостроение и вагоностроение», «Техническая эксплуатация подвижного
состава и тяга поездов», Экспресс информация ЦНИИ ТЭИ «Железнодорожный
транспорт» серия «Вагоны и вагонное хозяйство», из средств Интернет и т.д.
В контрольной работе студент должен кратко и систематизировано изложить
общепринятую точку зрения по рассматриваемому вопросу, отразить развитие
вопроса сформулировать выводы, дать иллюстрации, список используемой
литературы.
Темой контрольной работы является «Описание типов вагонов, их узлов и
деталей. Тенденции и перспективы их развития, а так же совершенствование
конструкций и расчет узлов». Разработано _10_ вариантов тем контрольных
работ.
Исходные данные для выполнения контрольной работы
приведены в таблице 1а. Она содержит 10 вариантов. Выбор
варианта производится студентом по последней цифре
учебного шифра студента.
шифр № 1510-ц/ЭЖс-1763
Таблица 1а
|
№ варианта |
№№ вопросов |
|
1 |
10,20 |
|
2 |
9,19 |
|
3 |
8,18 |
|
4 |
7,17 |
|
5 |
6,16 |
|
6 |
5,15 |
|
7 |
4,14 |
|
8 |
3,13 |
|
9 |
2,12 |
|
10 |
1,11 |
01. Устройство вагонов. Тенденции и перспективы развития конструкции
вагона.
02. Устройство тележек вагонов. Тенденции и перспективы развития
тележек вагонов.
03. Устройство буксовых узлов. Тенденция и перспективы развития
буксовых узлов.
04. Устройство рессорного подвешивания. Совершенствование элементов
рессорного подвешивания.
05. Устройство колёсных пар. Совершенствование конструкции колесных
пар вагонов.
06. Устройство вагонной упряжи. Совершенствование конструкций ударно-
тяговых приборов.
07. Конструкция, перспективы совершенствования конструкций кузовов
крытых, полувагонов, хопперов, платформ.
08. Конструкция, совершенствование конструкции котлов цистерны.
09. Конструкция, совершенствование конструкций кузовов пассажирских
вагонов.
II МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
В данном разделе нужно будет произвести расчет базовой номинальной долговечности,
выраженной в млн. оборотов (формула 1), эквивалентной динамической нагрузки, базовой
(номинальной) долговечности выраженной в рабочих часах (формула №2), базовой
(номинальной) долговечности подшипников (формула №3), выраженной в млн. км, а также
скорректированных значений номинальной (расчетной) долговечности (формула №4),
выраженной в млн. оборотов. Дать оценку работоспособности типовых подшипников
качения по долговечности, которая выражается в млн. км пробега (таблица 3).
Исходные данные для расчета и номер варианта указаны в таблице 4
Расчетные данные свести в таблицу 5
Все промежуточные результаты должны быть сохранены.
Определение долговечности
Для выбора подшипника качения необходимо знать заданные условия эксплуатации, то
есть величину и направление нагрузки; характер приложения нагрузки; частоту вращения
одного или обоих колец; необходимую долговечность; рабочую температуру узла и другие
требования, определяемые конструкцией машины.
Под долговечностью подшипника понимается число оборотов, которое одно из колец
подшипника делает относительно другого кольца до начала усталостного разрушения
материала на одном из колец или тел качения. Она может быть выражена в млн. оборотов
или часах работы. Под базовой расчетной долговечностью (номинальной долговечностью)
поднимается срок службы партии подшипников, в которой не менее 90% одинаковых
подшипников при одной и той же нагрузке и частоте вращения должны отработать без
появления признаков усталости металла на рабочих поверхностях. Основная паспортная
характеристика подшипника - базовая динамическая расчетная грузоподъемность,
обозначаемая С, представляет собой нагрузку, которую подшипник качения должен
выдерживать за один миллион оборотов. В зависимости от конструкции динамическая
грузоподъемность подшипников, рассчитанная в соответствии с рекомендациями
международной организации по стандартизации подшипников качения ИСО, приводится в
таблицах каталога.
Зависимость между базовой долговечностью, динамической расчетной
грузоподъемностью и действующей на подшипник нагрузкой при частоте вращения п>20
мин-1 определяется следующей формулой:
L10=(j)’ , (1)
где
С - базовая динамическая расчетная грузоподъемность, Н;(определяется из таблицы 4)
Р - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
Х - показатель степени;
для роликовых подшипников х=10/3.
P = Pст*Kg;
Рст = Ti*^ -Q кп)’
где
Q6p - масса вагона брутто кг;
QKn - масса колесной пары кг;
m - число колесных пар;
i - число подшипников в одной буксе -2;
Kg – коэффициент учитывающий динамический характер нагруженности буксового узла.
Базовую (номинальную долговечность чаще выражают в рабочих часах:
т (10000004 ,С.х
L“h = (-№-Г Ф , (2)
где
-1
n – частота вращения, мин
Для транспортных средств базовая (номинальная) долговечность подшипников ступиц колес
иногда удобно выражать в километрах пробега
Li os= ——Lio
10s 1000 10
где
(3)
L10 – базовый расчетный ресурс, миллионов километров (млн.км)
D1 – диаметр колеса в метрах, м
При обычных условиях эксплуатации рассчитанная по 90% уровню надежности базовая
(номинальная) долговечность (L10) удовлетворяет большинству случаев практического
использования подшипников, так как фактическая долговечность выше расчетной, а при 50-
процентном уровне надежности долговечность (L50), как правило, в пять раз превышает
уровень базовой (номинальной) долговечности (L10). Для повышения компактности
подшипниковых узлов и снижения их массы не следует чрезмерно завышать базовую
долговечность. Однако в ряде областей техники требуется другой уровень надежности.
Кроме того, в результате проведение НИР установлено большое влияние условий смазки на
долговечность подшипника. Поэтому ИСО ввела понятие скорректированной расчетной
долговечности, уравнение которой имеет вид:
Lna= a1 a2 a3
X
или (4)
Lna= a1 a2 a3L10,
где
Lna - скорректированная номинальная (расчетная) долговечность, млн. оборотов. Индексом n
обозначается разница между заданной надежность и 100% (например, при уровне
надежности 95% Lna=L5a)
а1 - коэффициент надежности;
а2 - коэффициент материала;
а3 - коэффициент условия работы.
Таблица 1
Значения коэффициента надежности
Надежность ,% | L na | a1 |
90 | L10a | 1 |
95 | L5a | 0,62 |
96 | L4a | 0,53 |
97 | L3a | 0,44 |
98 | L2a | 0,33 |
99 | L1a | 0,21 |
Для общепринятой 90% надежности, при надлежащем качестве подшипниковой стали и
условиях смазки, обеспечивающих разделение контактирующих рабочих поверхностей в
рекомендуемых пределах, а1=а2=а3=1 и уравнение скорректированной расчетной
долговечности (4) становится идентичным основному (1).
При необходимости расчета подшипников с большим чем 90% уровнем надежности
значения коэффициента надежности а1, принимаются из таблицы 1. Пользоваться, однако,
коэффициентом а1 целесообразно только в случае роста коэффициентов а2 и а3, так как иначе
расчет приведет к увеличению габаритных размеров подшипника, а, следовательно, к
снижению его быстроходности, увеличения массы и инерционности вращающихся деталей
машин, связанных с этим подшипником. Коэффициент a1, как вытекающий из теории
вероятностей, приведен в международном стандарте ИСО 281/1. Право определения
коэффициентов а2, а3 предоставлено изготовителям подшипников. Коэффициент а2 введен как
отражение изменения свойств стали, то есть повышение ее качества. Кроме того,
коэффициент а2 отражает конструктивные изменения в подшипниках, увеличивающие или
уменьшающие контактные напряжения между телами качения и кольцами.
Коэффициент условия работы а3 характеризует, главным образом, смазку, а также,
несоосность, жесткость корпуса и вала, схему установки, зазор в подшипнике. Ввиду того,
что применением специальной стали улучшенного качества нельзя перекрыть
отрицательного влияния недостатка смазочного материала, коэффициенты а2 и а3
объединяются в один, обозначаемый а23.
Коэффициент а23 выбирается с помощью таблицы 2 по отношению
фактической кинематической вязкости применяемой смазки:
ᵡ =v/v1
(5)
где
Таблица 2
Значение коэффициента а23
|
Тип подшипника |
Вакуумная сталь | ||||
|
Значения коэффициента вязкости * =v/v1 | |||||
|
0,1-0.2 |
02,-0,5 |
0,5-0,1 |
1-2 |
2-3 | |
|
Значения а 23 | |||||
|
Шариковые |
0,1-0,3 |
0,3-0,7 |
0,7-1,0 |
1,0-1,5 |
1,5-2 |
|
Роликоподшипники |
0,1-0,2 |
0,2-0,4 |
0,4-0,7 |
0,7-1,0 |
1-1,2 |
|
Роликоподшипники |
0,1-0,4 |
0,4-0,6 |
0,6-1,0 |
1-1, |
1,5-1,8 |
|
Роликоподшипники |
0,1-0,2 |
0,2-0,4 |
0,4-0,7 |
0,7-1,0 |
1-1,2 |
Значения фактической кинематической вязкости v, то есть кинематической вязкости масла
при заданной температуре эксплуатации узла, определяют с помощью номограммы, рис.1.
Для определения эксплуатационной вязкости необходимо знать температуру подшипника и
исходную кинематическую вязкость применяемого масла. Например, если в узле при 90оС
применяют смазку, имеющее при 50оС кинематическую вязкость v=23mm2/c, то
кинематическую вязкость при рабочей температуре определяют следующим образом: из
точки пересечения линий исходной вязкости 23 мм2/с и температуры 50о С по линии,
указанной стрелкой, выходим на линию температуры 90оС и на оси ординат считываем
значение v=6,7 мм2/с эксплуатационной вязкости.
Рис.1 Номограмма для определения вязкости масла при эксплуатационной температуре
по известной вязкости смазки при базовой температуре (составлена для минеральных масел)
Значения нормативной кинематической вязкости V1 определяют из номограммы,
составленной исходя из упруго-гидродинамических условий смазки, рис.2. Эту условную
нормативную кинематическую вязкость масла выбирают в зависимости от скорости
перемещения контактирующих тел, что определяется по двум параметрам подшипников:
среднему диаметру и частоте вращения.
Рис.2 Номограмма для определения нормативной вязкости V1
Например, чтобы вычислить нормативную вязкость масла V1 для подшипника с частотой
вращения N=200 мин-1 и средним диаметром dm=150 мм, необходимо с оси абсцисс средних
диаметров выйти на соответствующую частоту вращения, обозначенную наклонной линией,
и на оси ординат взять соответствующее значение V1 (на рис.2 значение V1 = 48 мм2/с
указано стрелкой.
Таблица 3
Рекомендуемые значения базового расчетного ресурса для различного
вида подвижного состава
|
Тип подвижного состава |
L10s, млн. км |
|
Буксы грузовых вагонов |
0,8 |
|
Буксы пассажирских вагонов |
3,0 |
|
Буксы пригородных поездов |
1,5 |
|
Буксы локомотивов |
3,0-5,0 |
Таблица 4
Исходные данные и номер варианта задания
Название параметра | Единица | Значение параметра | № варианта |
N | -1 | 9,24 | 1,2,0 |
Частота оборота колеса | 11,09 | 5,6,7 | |
8,32 | 3,4 | ||
7,40 | 8,9 | ||
Vcр | км/ч | 120 | 6,5,7 |
Средняя скорость движения | 90 | 3,4 | |
80 | 8,9 | ||
100 | 1,2,0 | ||
а1 | 0,62 | 0,5 | |
Коэффициент надежности | 0,53 | 1,6 | |
0,44 | 2,7 | ||
0,33 | 3,8 | ||
0,21 | 4,9 | ||
V | mm2/c | 16 | 2, |
Кинематическая вязкость | 18 | 3,1 | |
фактическая (исходная) | 20 | 4,6,7 | |
22 | 0 | ||
24 | 8 | ||
30 | 5,9 | ||
dm | mm | 130 | 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 |
Средний диаметр оси | |||
tр | Co | 65 | 1,5 |
Рабочая температура | 60 | 3, | |
буксового узла | 70 | 2,6,7,8,9 | |
T | Co | 30 | 1,6,0 |
Температура кинематической | 40 | 2,4,8,9 | |
вязкости | 20 | 3 | |
35 | 2,7, | ||
25 | 5 |
С | 490000 | 3,4,5,6,7 | |
динамическая | Н | 490500 | 8,9, |
грузоподъемность | 5280 00 | 1,2,0 | |
Kg | |||
коэффициент учитывающий | 1,2 | 2,3,4,7 | |
динамический характер | 1,3 | 1, 5,6,8,9,0 | |
узла. | |||
m | 4 | 3,4,5,6,7,8,9 | |
число колесных пар | 4 | 1,2,0 | |
Q кп | 1200 | 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 | |
масса колесной пары | |||
Qбр | т | 94 | 1, |
масса брутто, | 84 | 20 | |
50 | 3, | ||
49 | 4, | ||
83 | 5, | ||
60 | 6. | ||
64 | 7, | ||
62 | 8, | ||
85 | 9, | ||
88 | 0 |
Таблица 5
Результаты вычислений
|
Значения параметров | ||||||||
|
P |
L10 |
L10h |
L10s |
Lna |
ᵡ |
a23 |
V |
V1 |
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
"РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (РУТ (МИИТ)»
Кафедра «Нетяговый подвижной состав»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Нетяговый подвижной состав»
Тема контрольной работы
«Bариант №___»
(отметка о зачете)
Рецензент: Петров А.А..
Студент:
(Фамилия И.О.)
(Фамилия И.О.)
Подпись
дата
Подпись
дата
Москва 202 г.
Комментарии (0)