Силы, действующие на основные части тележек

Части тележек грузовых и пассажирских вагонов рассчитываются на наибольшие нагрузки, действующие в наиболее невыгодном, но возможном в эксплуатации сочетании. Расчетными нагрузками для основных частей тележек являются статическая, вертикальная динамическая, боковые от действия центробежной силы и ветра, силы инерции и тормозные.

Статическая нагрузка на тележку Q_ст (рис. 1) определяется по формуле

где Q – полезная нагрузка на вагон;

Tʹ – тара вагона без тележек.

Рассматривая кузов вагона как балку на двух опорах (подпятники задней (2) и передней (1) тележек), найдем, как распределяется нагрузка на них:

на подпятник передней тележки действует

а на подпятник задней тележки

где l₁ и l₂ – расстояния от центра тяжести вагона с грузом до подпятника соответственно передней и задней тележек по горизонтали;

S – база вагона.

Рис. 1 – Распределение нагрузки между тележками вагонов

Для расчета выбирается наиболее нагруженная тележка. При грузе, равномерно распределенном по всему вагону, и симметричной конструкции кузова, что справедливо для большей части вагонов, будем иметь

Вертикальная динамическая нагрузка Q_д определяется путем умножения статической нагрузки Q_ст на коэффициент вертикальной динамики k_д:

Горизонтальные нагрузки вызывают дополнительное вертикальное загружение тележек с одной стороны вагона и соответствующее разгружение – с другой.

Дополнительная вертикальная нагрузка на подпятники от сил инерции Q_и, возникающая при торможении, составляет

где Р_и – продольная сила инерции вагона без учета колесных пар.

Дополнительные вертикальные нагрузки на скользун, возникающие под действием центробежной силы P_ц и силы ветра Р_в, определяются тележками вагона по формуле

где h_ц и h_в – расстояния по вертикали между векторами сил Р_ц и Р_в и плоскостью пятника;

а – расстояние между пятником и скользунами.

Поперечная горизонтальная (боковая) нагрузка Р_г на пятник от центробежной силы Р_ц вагона и давления ветра на его кузов Р_в для одной тележки определяется по формуле

Определив основные силы, действующие на тележку, приступают к расчету главных частей тележек: колесных пар, деталей, буксового узла, элементов рессорного подвешивания и рычажной передачи тормоза и др. Рассмотрим расчет надрессорной балки, деталей люлечного устройства тележки и основные положения расчета боковых рам.

Методы расчетной оценки элементов тележки