Розрахунок пружин на міцність

6.2  Розрахунок пружин на міцність

Розрахунок пружин на міцність виконують за допустимими напруженнями для ІІІ-го розрахункового режиму [ 2, с. 192]:

, (6.9)

де  – напруження від дії вертикального і горизонтального навантажень відповідно;

 – допустимі напруження для ІІІ-го розрахункового режиму, допустимі напруження за ІІІ-м режимом вибирають, виходячи з границі витривалості матеріала, тобто для матеріалу пружин, сталі 60C2XФА,  МПа.

Напруження від дії вертикального навантаження обчислимо за формулою [ 2, с. 191]:

, (6.10)

де  – розрахункове навантаження на пружину;

 – поправочний коефіцієнт, що залежить від індексу пружини.

Навантаження  обчислимо за формулою:

, (6.11)

де  – відповідно максимальне статичне розрахункове навантаження на пружину та вертикальна динамічна добавка.

Розрахункове статичне навантаження на кожну пружину знайдемо, виходячи з максимального статичного навантаження на комплект  кН, та враховуючи те, що комплект складається з 5-и дворядних пружин жорсткості () і 2-х підклинових дворядних пружин жорсткості ().

Навантаження на кожну з дворядних пружин дістанемо у виді:

– підклинова пружина

, (6.12)

 кН;

–  інші пружини

, (6.13)

 кН;

Вертикальне статичне навантаження на кожну пружину дістанемо у виді:

–  зовнішня пружина

, (6.14)

або

, (6.15)

 кН,

або

 кН;

– внутрішня підклинова пружина

, (6.16)

 кН;

–  внутрішня пружина

, (6.17)

 кН.

Динамічну вертикальну добавку на кожну пружину обчислимо за формулою:

, (6.18)

де  – коефіцієнт вертикальної динаміки обресорених частин візка.

Коефіцієнт вертикальної динаміки обчислимо за формулою (4.4):

Тоді вертикальне розрахункове навантаження на кожну пружину становитиме:

– зовнішня пружина

 кН;

– внутрішня підклинова пружина

 кН;

– внутрішня пружина

 кН.

Поправочний коефіцієнт обчислимо за формулою [ 2, с. 191]:

, (6.19)

;

;

.

Тоді напруження в матеріалі пружини від розрахункового вертикального навантаження за формулою (6.10) становлять:

– зовнішня пружина

 Па  МПа;

– внутрішня підклинова пружина

 Па  МПа;

– внутрішня пружина

 Па  МПа.

Напруження в матеріалі пружин від горизонтального навантаження знайдемо за формулою [2, с. 191]:

, (6.20)

де  – розрахункова горизонтальна сила на пружину, визначається як 50 % бокової сили вагона, згідно з пунктом 2.3.2 [2] бокова сила, що дорівнює різниці центробіжної сили і горизонтальної складової сили ваги, що виникає внаслідок підвіщення зовнішньої рейки, з урахуванням коефіцієнтів динамічності для вантажних вагонів приймається рівною 7,5 % від вертикального навантаження, отже горизонтальне навантаження на пружину знайдемо у виді:

, (6.21)

, (6.22)

, (6.23)

, (6.24)

, (6.25)

, (6.26)

, (6.27)

де  – висота пружини під вертикальним навантаженням.

Висоту пружини  знайдемо за формулою [ 2, с. 181]:

, (6.28)

Подальший розрахунок виконуємо лише для зовнішньої пружини, а для решти зводимо до таблиці 6.2

 мм,

, ,

,

 м⁴,

 кН

 Па  МПа

Дані, отримані після розрахунку інших пружин зводимо в таблицю 6.2.

Сумарні напруження для кожної з пружин становлять:

– зовнішня пружина

;

– внутрішня підклинова

;

– внутрішня

.