Міського господарства методичні вказівки icon

Міського господарства методичні вказівки




Скачати 147.08 Kb.
НазваМіського господарства методичні вказівки
Дата28.07.2012
Розмір147.08 Kb.
ТипДокументи




М
ІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


до виконання курсового проекту з курсу

"Механічне обладнання рухомого складу"


(для студентів 3,4 курсів денної і заочної форм навчання спеціальностей 7.092201 «Електричні системи і комплекси транспортних засобів»,
7.092202 «Електричний транспорт»,
7.092203 «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод")


Харків – ХНАМГ – 2007

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу "Механічне обладнання рухомого складу". (для студентів 3,4 курсів денної і заочної форм навчання спеціальностей 7.092201 «Електричні системи і комплекси транспортних засобів», 7.092202 «Електричний транспорт», 7.092203 «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод"). Укл. Скуріхін І.Л., Коваленко А.В. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 23 с.


Укладачі: І.Л. Скуріхін,

А.В. Коваленко


Рецензент: професор, д.т.н. І.Г. Міренський


Відповідальний за випуск професор, д.т.н. В.Х. Далека


Рекомендовано кафедрою електричного транспорту,

протокол № 9 від 03.04.07





ВСТУП


Студенти спеціальності 7.092.202 – “Електричний транспорт” – виконують курсовий проект з механічного обладнання рухомого складу (РС) міського електричного транспорту (МЕТ).

Проект включає такі етапи:

1. Вирішення планувального завдання, визначення пасажирського навантаження і розподіл ваги по ходових частинах РС.

2. Визначення додаткових навантажень на ходові частини.

3. Розрахунок заданих елементів ходової частини, що включає впорядкування розрахункової схеми, визначення розрахункових навантажень і механічних напружень, оцінку міцності проектованих елементів. Можуть вирішуватися також специфічні задачі по визначенню витрати стиснутого повітря, нагрівання гальм та ін.

4. Виконання графічної частини, що являє собою креслення загального вигляду ходових частин, окремих вузлів і деталей. Обсяг графічної частини: планування салону РС 1 аркуш на міліметровому папері формату А3, 1 аркуш формату А1 (за індивідуальним завданням).


Орієнтовно обсяг етапів проекту у відсотках складає: 1 етап – 20%, 2 етап – 20%, 3 етап – 40%, 4 етап – 15%, і оформлення пояснювальної записки – 5%.


^ 1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Звичайно елементи РС МЕТ розраховують при найбільш невигідному сполученні й максимальних навантаженнях, що можуть виникати при різноманітних режимах роботи.

Проектування механічного обладнання РС, що має необхідну міцність та довговічність, мінімальну вагу, потребує ретельної оцінки напруженого стану кожного елемента конструкції. Крім розрахунків на міцність при проектуванні деталей і вузлів РС виконують розрахунки на довговічність, утому, нагрівання, усталеність тощо.

Величина навантажень, що сприймаються елементами конструкції РС у різних режимах роботи, обумовлюється для пасажирського РС числом пасажирів, станом дорожнього покриття, профілем шляху в плані і по вертикалі, динамікою руху, зчепленням колеса з рейкою (дорогою) й рядом інших чинників, що можуть змінюватися в широких межах. Основними документами, що нормують розрахункові навантаження і режими роботи РС МЕТ, є ГОСТ 8802–78 “Вагони трамвайні пасажирські”, ГОСТ 7495–74 “Тролейбуси одноповерхові пасажирські”, ГОСТ 18226–72 “Вагони метрополітену”, правила експлуатації трамваїв і тролейбусів.

Важливим етапом розрахунку є вибір розрахункової схеми проектованих елементів конструкції. Дійсний напружений стан конструкції дуже складний, тому вводять ряд допущень, що спрощують розрахункову схему, але забезпечують безпеку експлуатації РС при мінімально необхідних запасах міцності.

Навантаження, що діють на елементи механічного обладнання РС, підрозділяють на статичні й динамічні. До статичних навантажень відноситься власна вага екіпажа, що знаходиться у спокої, (або частина його ваги, яка припадає на ту деталь, що розраховують), і корисне (пасажирське) навантаження. Під час руху на рухомий склад діють динамічні навантаження, що виникають від взаємодії між ходовими частинами й шляхом (рейкою), від дії сил інерції при пуско-гальмових режимах, при коливаннях, від взаємодії між окремими частинами потягу. Механічне обладнання РС піддається також впливу навантажень, пов'язаних з роботою тягової передачі, механічних гальм, а також з технологією виготовлення і складання обладнання.

^ 2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИРІШЕННЯ ПЛАНУВАЛЬНОЇ ЗАДАЧІ І ВИЗНАЧЕННЮ ВАГОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ НА ХОДОВІ
ЧАСТИНИ РС


Вирішення планувального завдання необхідно для визначення вагових навантажень РС. При орієнтовних розрахунках, зокрема, у курсовому проектуванні, власна вага екіпажа тари Gт може бути визначена за рівнянням:


Gт = KF×Fповн, (2.1)

де KF – коефіцієнт питомої ваги РС, кг/м2;

Fповн = Д·Ш – габаритна площа екіпажа, м2;

Д – габаритна довжина кузова, м;

Ш – габаритна ширина кузова, м.

Загальна тенденція при проектуванні РС МЕТ полягає в зменшенні власної ваги екіпажа і, отже, у зниженні його питомої ваги. Сучасний РС, як то: трамвайні вагони мають питому вагу від 350 до 880 кг/м2, тролейбуси від 300 до 450 кг/м2 і вагони метрополітену від 300 до 800 кг/м2 [1].

Слід приймати такі значення ширини і довжини РС МЕТ: ширина тролейбусів – 2,5 м, вагонів трамвая – 2,65 м і вагонів метрополітену – 2,7 м; максимальна довжина трамвайних вагонів із жорстким кузовом не повинна перевищувати 15,3 м, тролейбусів із жорстким кузовом – 12 м, вагонів метрополітену – 19–20 м, шарнірно–зчленованих трамваїв – 24–25 м, шарнірно–зчленованих тролейбусів – 24–25 м.

Оскільки ширина і довжина РС обмежується відповідними ГОСТ на РС МЕТ, умовами вписування в криві й площею, що займають потяги, можна завдання з проектування РС починати, задаючись габаритною довжиною і шириною кузова.

Площа, яку займають пасажири:

Fпас = Fповн – Fст – Fкаб – Fпідн, (2.2)

де Fст = 2 вст·(Д+Ш) – площа, що займається стінками РС, м2;

вст – товщина стінки, м2 ;

Fкаб – площа кабіни водія, м2;

Fпідн = nоf о + n пf п – площа підніжок, м2;

nо і n п – кількість одинарних та подвійних дверей;

fо = 0,4 – площа підніжки одинарної двері, м2;

fд = 0,7 – площа підніжки подвійної двері, м2.

Після визначення Fпас можна розрахувати число стоячих Ест і сидячих Есид пасажирів, виходячи з прийнятого співвідношення між ними:

b = Eст/Eсид, (2.3)

яке відповідає ГОСТ 10022–75 і прийнятими нормам, що визначені досвідом проектування РС, можна вибрати такими: для тролейбусів не менше 2:1, для вагонів метрополітену 3:1.

Fпас = Eсид·fсид + Ест·fст (2.4)

де fсид – площа, яку займає один сидячий пасажир, м2/чол.

fст – площа, яку займає один стоячий пасажир, м2/чол.

Таким чином,

Есид = Fпас/(fсид + bfст); (2.5)

Ест = b·Есид. (2.6)

Виходячи з того, що вага одного пасажира при розрахунках дорівнює
g = 70 кг, а максимальний коефіцієнт наповнення дорівнює 10 чол/м2 (згідно з ГОСТ 7495–74 і ГОСТ 8802–78), можна визначити повну вагу пасажирів:

Gпас = (Есид + Ест)·g. (2.7)

Розподіл ваги кузова з пасажирами по ходових частинах проводять наступним чином. Вагу тари кузова в курсовому проекті можна вважати розподіленою рівномірно по довжині екіпажа. Це навантаження замінюють зосередженою силою, яка прикладена в центрі габаритної довжини Д. У центрі ваги і відповідних площ, що займають сидячі й стоячі пасажири на площадках, проходах і ін., прикладається відповідна вага пасажирів. Згідно з вимогами повільності ходу, вписування в криві й коридору, що займається РС при рухові на вулицях, співвідношення довжини Д до бази екіпажа Б повинно складати [1]: для трамваїв і тролейбусів Д/Б = 2÷2,2; для вагонів метрополітену Д/Б = 1,55; для шарнірно–зчленованих тривісних тролейбусів відношення головної секції кузова до бази можна прийняти рівним Дголгол = 2÷2,2, а відношення довжини головної секції кузова і напівпричепа Дпр – рівним Дголпр передній звіс рекомендують брати рівним відстані від головного (другого по ходу) моста до точки зчленування кузовних секцій. Оскільки в курсовому проекті довжина всього екіпажа задана, то, користуючись зазначеними вище співвідношеннями, визначають базу екіпажа. Виходячи з рівності переднього і заднього звісів, що диктуються поздовжньою прохідністю для сучасного РС, знаходять за ваговими моментами щодо опор кузова вертикальні реакції в опорах, що будуть рівні навантаженням на відповідні ходові частини (див. розрахункові схеми на рис. 1, 2, 3).




Рис. 1 – Вагові навантаження на мости двохосьового тролейбуса




Рис. 2 – Вагові навантаження на візки чотиривісного трамвайного вагона




Рис. 3 – Вагові навантаження на мости тривісного

шарнірно–зчленованого тролейбуса


Перевірку розподілу ваги при максимальному пасажирському навантаженні за ходовими частинами роблять таким чином. Для двохосьових тролейбусів відповідно до ГОСТ 7495–74 на передній міст повинно припадати навантаження не більше 36%; для шарнірно–зчленованих тривісних тролейбусів на передню вісь повинно припадати 20–21%; на середню і задню – 39–40%; для трамвайних вагонів можна приймати розподіл ваги між візками рівномірним, тобто при двох візках по 50%, при трьох візках по 33,3%. Розрахунок розподілу ваги за ходовими частинами у курсовому проекті виконують на комп’ютері.


^ 3 ВИЗНАЧЕННЯ ЦЕНТРА ВАГИ ЕКІПАЖА ЗА ВИСОТОЮ


Обчислення координати центра ваги за висотою розрахунковим шляхом щодо довільно обраної системи координат проводиться за формулою:

(3.1)

де hi – положення центра ваги по вертикалі;

ΣGhi – сума статичних моментів ваг окремих елементів РС, включаючи пасажирське навантаження, відносно системи координат;

ΣGi – сума ваг елементів, включаючи пасажирське навантаження.

Визначення суми ваг обладнання РС не становить труднощів, а вертикальні координати кожного елемента щодо обраного рівня знайти дуже складно.

Для практичного обчислення центра ваги можна скористатися наступним способом. В обраному масштабі розташовують найбільш важке обладнання РС, точки приложення ваг пасажирів і таким чином одержують координати кожного елемента (рис. 4). Положення обладнання вказують для порожнього екіпажа, тому враховують осадку кузова на підвісці під дією пасажирського навантаження. Для цього необхідно знати жорсткість (гнучкість) пружного ресорного підвішування і пасажирського навантаження. Вирахувавши прогін підвіски, віднімають його з координати центра ваги по висоті.



Рис. 4 – Схема до визначення центра ваги рухомого складу


^ 4 ВЕРТИКАЛЬНЕ ДИНАМІЧНЕ НАВАНТАЖЕННЯ


Вертикальне динамічне навантаження зумовлюється прискореннями підресорних частин механічного обладнання, що виникають при вертикальних коливаннях кузова, наїзді на нерівності. Теоретичне визначення динамічних навантажень є складним завданням. Часто ці навантаження знаходять експериментально. За результатами дослідних даних отримані емпіричні формули для визначення коефіцієнта динаміки, що є відношенням максимального динамічного навантаження в розрахунковому режимі до статичного навантаження на цю ж деталь.

Кд = Рmax/G, (4.1)

де G = R1 + R2 – повна вага РС з пасажирами;

R1,R2 – реакції в опорах кузова.

Цей коефіцієнт завжди більше одиниці. При множенні ваги РС на Кд можна одержати навантаження з урахуванням вертикальної динаміки, а додаткове вертикальне навантаження визначають за формулою:

Рд = G(Кд – 1) (4.2)

Ця сила направляється в розрахунках у ту ж сторону, що і сили ваги. Для рейкового РС коефіцієнт вертикальної динаміки може бути підрахований за формулою:

Кд = 1 + а + 0,01V/fст (4.3)

де а – коефіцієнт, який дорівнює 0,1 для підресорених частин візка і 0,15 – для непідресорених частин;

V – конструктивна швидкість екіпажа (75 км/год для трамвая, 90 км/год для метрополітену);

fст – статичний прогин пружного підвішування, що може прийматися в межах 14–19 см.

Відповідно до [1] можна рекомендувати такі розміри коефіцієнта вертикальної динаміки:

Для рейкового РС: при розрахунку кузова Кд = 1,1 – 1,5;

– при розрахунку підресорених елементів ходових частин Кд = 1,15;

– при розрахунку непідресорених елементів ходових частин Кд = 1,2–1,3.

Для безрейкового РС:

– при розрахунку кузова Кд = 1,2 – 1,3;

– при розрахунку непідресорених елементів ходових частин Кд = 2.


^ 5 БІЧНІ НАВАНТАЖЕННЯ Й ДОДАТКОВІ, ВЕРТИКАЛЬНІ Й ГОРИЗОНТАЛЬНІ СИЛИ, ЩО ВИКЛИКАЮТЬСЯ НИМИ


До бічних навантажень Рб (рис. 5) відносять відцентрову силу Рв, силу бічного тиску повітря. Відцентрова сила, що виникає при прямуванні по кривій, приймають як прикладену в центрі ваги на висоті h (рис. 5).

, (5.1)

де G – визначають як суму навантажень, кН;

Vкр – швидкість рухомого складу в кривій, м/с

. (5.2)

Повітряна складова бічної сили Рп прикладається на висоті середини бічної поверхні кузова hп = 0,5hк і дорівнює:

Рп = рSб, (5.3)

де р = 5 МПа – розрахунковий питомий тиск бічного повітря;

Sб – площа бічної поверхні кузова, м2.

Бічна сила повітря спрямовується в напрямі відцентрової сили з метою ускладнення умов навантаження.

Додаткові вертикальні навантаження від дії бічних сил будуть:

(5.4)


Рп


Рв


G h hп





Qб l Qб


Рис. 5 – Розрахункова схема бічних навантажень та додаткових
вертикальних і горизонтальних сил, викликаних ними


^ 6 ДОДАТКОВІ НАВАНТАЖЕННЯ, ВИКЛИКАНІ УХИЛОМ


При рухові екіпажа на ухилах з'являється горизонтальна сила, що є складовою ваги і спрямована завжди вниз по ухилу (рис. 6). Ця сила викликає додаткове вертикальне навантаження Qув і горизонтальне навантаження Qуг, що діють на ходові частини:

Qув = G'h/Б; (6.1)

Qуг = 0,5G'; (6.2)

При цьому сила ваги розкладається на дві складові: горизонтальну G' і вертикальну G'':

G' = G·sin αy; (6.3)

G'' = G·cos αy; (6.4)

Тут αy визначається за розміром ухилу "i", що задається у відсотках. Таким чином:

i = tg αy,

αy = arctg i.



Рис. 6 – Схема додаткових навантажень на ходові
частини екіпажа на ухилі


^ 7 ДОДАТКОВІ НАВАНТАЖЕННЯ НА ХОДОВІ
ЧАСТИНИ ВІД ДІЇ СИЛ ІНЕРЦІЇ ВЗДОВЖ ЕКІПАЖА



При пуску і гальмуванні сила інерції прикладається в центрі ваги і направлена вздовж екіпажа. При гальмуванні сила інерції спрямована вперед за рухом, а при пуску (розгоні) – проти руху. Сили інерції викликають додаткові горизонтальні і вертикальні навантаження (рис. 7–9), що впливають на ходові частини. Силу інерції кузова з пасажирами визначають за формулою:

, (7.1)

де m– маса кузова з пасажирами;

– величина прискорення або уповільнення.

Аналогічно визначають силу інерції будь–якого елемента ходової частини екіпажа.

Додаткові вертикальні навантаження знаходять так:

, (7.2)

Величину прискорення або уповільнення для екіпажів, які реалізують силу тяги або гальмові сили, на ободі колеса можна обчислити за формулою:

, (7.3)

де 1+ γ – коефіцієнт інерції обертових мас екіпажа (для тролейбусів і
трамваїв 1,16, для метро 1,18);

ψ – коефіцієнт зчеплення.



Рис. 7 – Додаткові вертикальні й горизонтальні навантаження тролейбуса і трамвая при гальмуванні й пуску

Величину прискорення (уповільнення) визначають розміром коефіцієнта зчеплення, що для рейкового РС лежить у межах ψ = 0,15÷0,33, а для тролейбусів ψ = 0,4÷0,8. При встановленні навантажень приймають великі значення розмірів уповільнень і прискорень. З урахуванням того, що сучасні трамвайні вагони мають рейкове електромагнітне гальмо, що не залежить від зчеплення коліс із рейкою, можна приймати такі значення прискорень і уповільнень
(табл. 7.1)



Рис. 8 – Додаткові вертикальні й горизонтальні навантаження при
гальмуванні й пуску шарнірно–з’єднаних шестиосних тролейбусів


Таблиця 7.1 – Значення прискорень і уповільнень для РС

РС




ЗіУ–9

КТМ–5М3

Т–3

Метрополітен

Прискорення

м/с2

1,5

1,5

1,8

1,2

Уповільнення

м/с2

5,0

3,5

3,5

1,2

Формулу (7.3) використовують при розрахунках: мостів тролейбусів, шворневої й поздовжньої балок мостових візків. При розрахунках елементів двохосьових поворотних візків трамвайних вагонів горизонтальні сили (див. рис. 10), прикладені в опорному вузлі кузова, викликають перерозподіл вертикального навантаження.



Рис. 9 – Додаткові вертикальні й горизонтальні навантаження при гальмуванні й пуску шарнірно–з’єднаних тролейбусів


(7.4)

Горизонтальні додаткові навантаження визначають так:

(7.5)

де – коефіцієнт, що враховує число візків, мостів, наприклад, якщо вагон має два візки, то = 0,5.


(7.6)

де – маса елемента візка або маса моста тролейбуса.



Рис. 10 – Схеми вертикальних і горизонтальних додаткових навантажень на колісні пари трамвайних візків


^ 8 СХЕМИ РОЗРАХУНКОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ


Результатом визначення навантажень, що впливають на мости тролейбусів і візки трамвайних вагонів, є упорядкування розрахункової схеми.
На рис. 10–15 подані розрахункові схеми навантажень при різноманітних режимах: розгоні, гальмуванні, заносі для різних типів РС МЕТ. На зазначених рисунках сила тяги позначена F, сила гальмування – Г.



Рис. 10 – Схема сил при розрахунку двохосьового тролейбуса
(гальмування)



Рис. 11 – Схема сил при розрахунку двохосьового тролейбуса (розгін)



Рис. 12 – Схема сил при розрахунку двохосьового тролейбуса (занос)



Рис 13 – Схема сил при розрахунку мостових елементів візків трамвайних вагонів (розгін)



Рис 14 – Схема сил при розрахунку мостових елементів візків трамвайних вагонів (гальмування)




Рис. 15 – Схема сил при розрахунку ходових частин візків вагонів метрополітену(опора кузова по краях шворневої балки) при гальмуванні



Рис. 16 – Схема сил при розрахунку ходових частин візків вагонів метрополітену(опора кузова по краях шворневої балки) при розгоні


Навчальне видання

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу "Механічне обладнання рухомого складу". (для студентів 3,4 курсів денної і заочної форм навчання спеціальностей 7.092201 «Електричні системи і комплекси транспортних засобів», 7.092202 «Електричний транспорт», 7.092203 «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод").


Укладачі: Ігор Леонідович Скуріхін,

Андрій Віталійович Коваленко


Рецензент: професор, д.т.н. І.Г. Міренський


Редактор З.М. Москаленко


План видання 2007, поз. 561

___________________________________________________________________

Підп. до друку 27.04.07 Формат 60х84 1/16 Папір офісний

Друк на ризографі Умовн.-друк. арк. 1,0 Облік – вид. арк. 1,1

Замовл. № Тираж 300 прим.

__________________________________________________________________

61002, Харків, ХНАМГ, вул. Революції, 12

__________________________________________________________________

Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ

__________________________________________________________________

61002, Харків, ХНАМГ, вул. Революції, 12


Схожі:

Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства методичні вказівки
Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з дисципліни ”Особливості економіки підприємств міського господарства” (для студентів...
Міського господарства методичні вказівки iconМіського господарства н. О. Кондратенко
Методичні вказівки до проведення практичних занять з дисципліни “організація виробництва на підприємствах міського господарства”
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства о. М. Колесников Методичні вказівки
Методичні вказівки до виконання курсовоїї роботи з дисципліни “Маркетинг готельного І ресторанного господарства” для студентів 4...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства а. І. Усіна, І. С. Баландіна Методичні вказівки
Методичні вказівки до виробничої практики в закладах ресторанногоо господарства для студентів 2 курсу денної форми навчання напряму...
Міського господарства методичні вказівки iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки
Методичні вказівки до лабораторного заняття “Підготовка залів підприємств ресторанного господарства готельних, курортних І туристських...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства с. Л. Дмитрієв методичні вказівки до виконаня контрольньної роботи
Методичні вказівки до виконаня контрольньної роботи з дисципліни «Охорона праці» (для студентів заочної форми навчання напряму підготовки...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства о. М. Колесников Методичні вказівки
Методичні вказівки до практичних занять та самостійної роботи з дисципліни “Маркетинг готельного І ресторанного господарства” для...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства І. Б. Андренко, І. Л. Полчанінова Методичні вказівки
Методичні вказівки до виконання ргр з дисципліни “Організація готельного господарства” для студентів 3 курсу заочної форми навчання...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства І. Б. Андронко І. Л. Полчанінова Методичні вказівки
Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни “Організація готельного господарства” для студентів 3 курсу денної та 4 курсу...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства а. А. Рябєв Методичні вказівки
Методичні вказівки до виконання ргр з дисципліни “Устаткування закладів готельно ресторанного господарства” для студентів 3 курсу...
Міського господарства методичні вказівки iconХарківська національна академія міського господарства а. А. Рябєв Методичні вказівки
Методичні вказівки до практичних занять та самостійної роботи з дисципліни “устаткування закладів готельно ресторанного господарства”...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи