Цель работы. Экспериментальная проверка распределения нагрузки между роликами буксового подшипника под действием на него вертикальной статической нагрузки и сравнение

Экспериментальная проверка распределения нагрузки между роликами буксового подшипника под действием на него вертикальной статической нагрузки и сравнение результатов с теоретическими расчетами.

Порядок выполнения работы

1. Определить распределение нагрузки между роликами теоретически с использованием зависимостей, полученных графическим разложением вертикальной нагрузки на силы, приложенные к роликам подшипников.

2. Включением электродомкрата произвести ступенчатое нагружение стенда (тележки) и по деформации буксового рессорного комплекта определить нагрузку, действующую на буксу и подшипник.

3. При.помощи динамометрического ключа определить нагрузки, действующие на ролики.

4. По результатам эксперимента построить диаграмму распределения нагрузки между роликами и таблицу нагрузок.

5. Экспериментальные результаты сравнить с расчетными.

Содержание отчета

Тема лабораторной работы; дата проведения; цель работы; схема загружения и роликов подшипника; результаты определения нагрузки, на каждый ролик, полученные расчетным и экспериментальным путем (выполняется в табличной форме и в виде эпюры); выводы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ

Рессорным подвешиванием (комплектом) называется устройство, состоящее из упругих элементов (например, пружин или других типов), гасителей колебаний (демпферов) и ограничителей перемещений, обеспечивающих необходимую плавность хода вагона (рисунок 10).

Рессорное подвешивание вагонов является одной из главных частей вагона, обеспечивающей при движении по рельсовому пути необходимые ходовые качества. Рессорное подвешивание состоит из упругих элементов, предназначенных для снижения ударов, передаваемых от колесных пар кузову вагона, и гасителей колебаний, ограничивающих амплитуду колебаний и обеспечивающих ходовые качества на необходимом уровне.

В тележке 18-100 рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, размещенных в рессорных проемах левой и правой боковых рам. В каждый комплект входит семь двухрядных цилиндрических пружин и два клиновых фрикционных гасителя колебаний.

Рисунок 10 - Общий вид рессорного комплекта тележки 18-100

 

Каждая двухрядная пружина состоит из наружной и внутренней пружин, имеющих разную навивку — правую и левую соответственно, чтобы пружины не сцеплялись между собой.

Кроме рессорного подвешивания упругие элементы применяются в поглощающих аппаратах автосцепного оборудования, в упругих площадках пассажирских вагонов и в дру­гих узлах вагонного оборудования.

При проектировании рессорного подвешивания основным показателем, определяющим его параметры, является жесткость. Жесткость упругого элемента при его конструирова­нии определяется теоретическим путем при помощи зависимостей, учитывающих его геометрические параметры После изготовления опытных образцов упругих элементов их обычно испытывают на специальных стендах с целью установления действительной жесткости.

Экспериментальная проверка определенной расчетным путем жесткости упругих элементов, применяемых в рессорном подвешивании производится на стенде (рисунок 11), представляющем собой гидравлический пресс с регистрирующими органами.

Упругий элемент (цилиндрическая пружина, листовая рессора, резиновый блок) размещается на специальной установке. Установка состоит из станины, в нижней части которой смонтирован гидравлический пресс. Упругий элемент устанавливается на нижнюю платформу 2, которая яв­ляется частью поршня, верхний упор 3 жестко связан со станнной стенда. Насос 4, подающий жидкость, работает от электросети. Шкала прибора 5 указывает силу, действующую по поршню, а следовательно, и на упругий элемент. На нижней птатформе установлен указатель высоты, на стойке укреплена линейка 6. Таким образом по разности показании устанавливается деформация упругого элемента подвешивания.

 

Рисунок 11 – Установка для статического испытания элементов рессорного подвешивания

Прежде чем приступить к определению деформации упругого элемента, его сжимают при помощи винта, укрепленного на верхней платформе. Это делается для того, чтобы ликвидировать все зазоры между упругим элементом и упорами стенда.

По шкале определяют начальную высоту упругого элемента, принимая, что в этом случае он не загружен, т. е. Р₀ = 0. Затем упругий элемент ступенчато загружают, отмечая на каждой ступени загрузки его высоту. После этого упругий элемент ступенчато разгружают. Этот процесс загрузки — разгрузки повторяют два-три раза, после чего для каждой ступени находят среднее значение деформации упругого элемента. Деформация определяется вычитанием высоты элемента на каждой ступени загружения из первоначальной его высоты.

Если испытанию подвергаются упругие элементы, не имеющие внутреннего трения (например пружины), то значения деформаций при загрузке и разгрузке элемента на соответствующих ступенях должны быть равны. В том случае, когда допытываются упругие элементы, имеющие внутреннее трение (листовые рессоры, резиновые блоки), средние величины прогибов при каждой ступени находят отдельно для загрузки и разгрузки.

Все значения заносятся в таблицу.

Обработка полученных величин ведется по способу наименьших квадратов. Этот способ даст возможность получить аналитическую зависимость исследуемых величин, отражающую экспериментальные данные с наименьшими отклонениями от последних. Для построения зависимости необходимо предварительно задаться ее видом (линейная, квадратичная и т. д.). Если упругий элемент имеет линейную зависимость деформации от усилия, то формула должна иметь следующий вид:

(6),

гдеРо — начальная нагрузка, после которой упругий элемент начинает деформироваться; с — коэффициент жесткости упругого элемента; f—деформация упругого элемента под нагрузкой Р.

Если перед началом опыта к упругому элементу была приложена достаточная «нулевая» нагрузка, которая полностью ликвидировала все зазоры в размерной цепи, то член Р₀ будет равен нулю.

Для нахождения величин Р₀ и входящих в формулу 6, по способу наименьших квадратов, необходимо решить систему следующих уравнений:

(7)

где n — количество ступеней загружеиия.

После определения коэффициента жесткости упругого элемента его значение сопоставляется с расчетным, которое вычисляется по формулам, известным из рекомендованной ли­тературы.

Кроме того, определяется коэффициент относительного трения, если упругий элемент имеет внутреннее трение.

Погрешность расчетного способа определения жестко­сти и коэффициента относительного трения определяется по формуле

(8)

где c_р и cэ — коэффициенты жесткости упругого элемента, определенные соответственно расчетным и экспериментальным путем.

Лабораторная работа № 4

ИСПЫТАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ВИТОЙ ПРУЖИНЫ

При действии внешней нагрузки в пружине возникают касательные напряжения от деформации кручения и сдвига и нормальные напряжения от деформации изгиба и растяжения. Доминирующими напряжениями в витке будут касательные, так как угол подъема витка пружин рессорного подвешивания относительно мал. Поэтому при расчете пружин на прочность обычно определяют только касательные напряжения, а нормальными от деформации изгиба и растяжения пренебрегают.

Параметры пружины

hсв- высота пружины в свободном состоянии, мм;

d - диаметр прутка пружины, мм;

D - средний диаметр пружины, мм;

m - индекс пружины;

G - модуль сдвига, Н/м²;

n – полное количество витков;

n_р-количество рабочих витков.

Рисунок 12 – цилиндрическая пружина.

Теоретически жесткость пружины определяется по следующей зависимости:

(9),

где G – модуль сдвига материала пружины равен 80*10⁹Н/м²

Практически жесткость упругого элемента –численно равна силе, вызывающей прогиб, равный 1. (10),

где где P – внешняя сила, действующая на рессору, Н; f- прогиб рессоры, м.