а=185 мм; б=475 мм (фактич.размер а=195; б=465);
nг(к)= 4* 185/475*(400+160)/160*cos 10°=5,4;
Длину головной lг и тыловой /т тяг, соединяющих на грузовых вагонах рычаги ТЦ с рычагами тележки, определяют исходя из координат их шарнирных соединений.
В симметричной ТРП грузового вагона, на котором ТЦ установлен в средней части на раме кузова, длину тяг можно определить из выражений
где 2L - база вагона;
lп- расстояние от центра шкворня тележки до шарнирного соединения тяги с рычагом тележки;
- расстояние от центра кузова вагона соответственно до шарнирного соединения рычага со штоком ТЦ или с кронштейном "мертвой точки"ly; lx - расстояние от шарнирных соединений штока ТЦ и кронштейна "мертвой точки" соответственно до головной или тыловой тяг;
lур -максимальная длина установки регулятора ТРП.
Координатой шарнирного соединения тяги с рычагом тележки (см.рис.5.3) является 1п- расстояние до центра шкворня тележки, которое определяется с учетом среднего диаметра колес в тележке и толщины колодок. Из инструкции и пособия по обслуживанию и ремонту тормозов [6,8] при среднем диаметре колес 964-950мм и прижатых полномерных колодках установочный размер ТРП в тележке lп= 350-450мм.
Известны и координаты шарнирных соединений тягового стержня АРП, являющегося продолжением головной тяги, и тыловой тяги вагона с рычагами ТЦ. Это расстояние /у и /х (рис. 3.4) от этих шарниров до установки ТЦ на раме кузова. Для грузовых вагонов с АРП принимают lу=50-90мм и lх=200-260мм.
Расстояние от середины кузова вагона до отверстия на штоке ТЦ для шарнирного соединения lц1=510мм и до отверстия в кронштейне "мертвой точки" lц2=330мм. Таким образом длина установки ТЦ №188Б составляет lц1 +-lц2= 840мм.
Максимальная длина lyp установки* АРП №574Б достигает 2252 мм и РТРП-675 2377мм.
Длину затяжки рычагов ТЦ можно определить из выражения:
Длину затяжки lзр вертикальных рычагов в тележке грузового вагона выбирают в зависимости от среднего диаметра колоес тележки при полномерных тормозных колодках. При полномерных колесах в тележке Дср=964мм длина составляет 950мм, а при среднем диаметре колес менее 865мм lз должна достигать 1110мм, длина серьги 127-227мм.
Рис. 3.3 Схема установочных размеров рычажной передачи крытого вагона
Искомые усилия, действующие в местах всех шарнирных соединений определяются из условия равновесия рычагов ТРП в тормозном положении, рассматривая последовательно передачу усилий со штока ТЦ на тормозные колодки. Из условия равновесия рычагов тормоза вагона следует:
Тогда на шток ТЦ крытого вагона усилия составляют:
Определим усилие при чугунных колодках:
определим усилие при композиционных колодках:
3.6.2. Расчет на прочность рычага Т.Ц.
Расчет на прочность предполагает определение геометрических размеров сечений элементов ТРП, исходя из условия, что возникающие напряжения (растяжения, сжатия, изгиба, смятия и среза) в этих сечениях под нагрузкой не должны превышать допускаемые для марок стали, из которых намечается их изготовление. Для деталей тормоза, рассчитанных в соответствии с нормами для расчета и проектирования на наиболее невыгодное, но возможное в эксплуатации сочетание расчетных сил
Рис 3.4 Расчетная схема рычага т.ц. и эпюра изгибающего момента, сечения рычага тележки
Размеры горизонтального рычага тележки типа 18-100 крытого вагона:
а=260; б= 400 мм; d1= 40 мм; d2 = 45 мм; H*h =142*14 мм; R = 40 мм.
,где: [sи] - допускаемые максимальные напряжения в рычаге при
изгибе - 145 МПа;
W-момент сопротивления поперечного сечения рычага;
Ми - изгибающий момент в опасном сечении рычага.
Для сечения А-А
В свою очередь момент сопротивления можно определить из выражения.
Поэтому:
После соответствующих преобразований получим уравнение следующего вида
По правилу Тартальи корень этого уравнения представляется выражением:
где: U и V - решения системы.
из таб. 6.2 выбираем следующие размеры сечений рычага: при d2 =45мм,
h = 120мм, t = 14мм;
Напряжения сжатия и среза определяются по формулам:
где: Р- усилие на проушину;
t – толщина проушины;
d1 – диаметр проушины;
h – высота сечения проушины по линии среза, принимается равной:
R – радиус наружного очертания проушины.
При расчете проушины напряжения изгиба и растяжения определяются как для криволинейного бруса с сосредоточенной нагрузкой. В зависимости от кривизны этого бруса распределение напряжений по сечению принимается либо по линейному либо по гиперболическому законам (при отношении среднего радиуса к высоте сечения проушины больше 5-ти рекомендуется принимать линейный закон распределения напряжений).
Для прямой проушины рычага максимальные растягивающие напряжения в сечении по отверстию определяются по формуле:
максимальное напряжения на внешнем контуре проушины в сечении, расположенном по линии действия сосредоточенной силы Р, находятся по формуле:
где: Ks1 и Ks2 - коэффициенты, определяемые в зависимости от отношения d1/2R=0,5.Ks1 =4; Ks2 =6
Рис 3.5 Затяжка горизонтальных рычагов.
Тяги и прямолинейные затяжки рычагов в расчетной схеме принимаются в виде стержня шарнирно опертого по концам и центрально растянутого или сжатого силами.
где: F – площадь поперечных сечений (без учета местных ослаблении).
F=h*t. при этом [sp]=145МПа.
t – ширина поперечного сечения; t=25 мм;
h – высота поперечного сечения; h=110 мм;
где е – эксцентриситет приложения усилия Р3, е =105мм.
Упругие деформации элементов рычажной передачи, работающих на растяжение или сжатие определим по формуле:
где: Р – сила действующая в рассматриваемом сечение, Н;
l – длинна рассматриваемых элементов, см;
F – площадь поперечного сечения, см;
Е – модуль упругости, Н/см.
В случае внутреннего растяжения (сжатия) формула принимает следующий вид:
где: е – эксцентриситет приложения силы;
I – момент инерции сечения относительно точки приложения силы.
Деформации рычагов рассчитываем по следующей формуле: