Определение усилий, действующих на элементы ТРП

Рис. 3.6 Усилия, действующие на элементы ТРП вагона при торможении

Искомые усилия, действующие в местах всех шарнирных соединений, определяются из условия равновесия рычагов ТРП в заторможенном положении, рассматривая последовательно передачу усилий со штока ТЦ на тормозные колодки. Из условия равновесия рычагов тормоза вагона следует:

Тогда на шток ТЦ цистерны усилия составляют:

Определим усилие при чугунных колодках:

3.6.2. Расчет на прочность рычага ТЦ.

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 3.7 Расчетная схема горизонтального рычага и его сечения.

Размеры горизонтального рычага грузового вагона:

а=260; б= 400 мм; d₁= 40 мм; d₂ = 45 мм; h×t=120×14 мм; R = 32 мм.

,

где [s_и] – допускаемые напряжения в рычаге при изгибе – 145 МПа;

W – момент сопротивления поперечного сечения рычага;

М_и – 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:

Напряжения смятия и среза определяются по формулам:

где: Р – усилие, действующее 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 распределения 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:

а максимальные напряжения на внешнем контуре проушины в сечении, расположенном по линии действия сосредоточенной силы Р, находятся по формуле:

где K_s1 и K_s2 – коэффициенты, определяемые в зависимости от отношения d₁/2·R=40/64=0,625→ K_s1 =2,9; K_s2 =7,2.