Рис. 9.22. Схема и эпюры нагрузок ведущего моста в тяговом режиме
Расчет мостовых конструкций ходовых частей подвижного состава городского электрического транспорта в принципе не отличается от расчета осей колесных пар. Вместе с тем применение колес с пневматическими шинами и особенности условий движения обусловливают специфические расчетные режимы работы и методы определения расчетных нагрузок.
За расчетные режимы работы ведущих мостов (мостов, передающих тяговые и тормозные нагрузки) принимают:
- режим движения экипажа на прямом участке пути при реализации максимальной силы тяги;
- режим движения экипажа на прямом участке пути при реализации максимальной тормозной силы;
- режим заноса при движении экипажа на кривой.
В режиме реализации максимальной силы тяги расчетная сила тяги ведущих колес ^макс определяется по величине расчетного момента на валу тягового электродвигателя при токе, равном току срабатывания аппаратов защиты*. В режиме реализации максимальной тормозной силы расчетная тормозная сила Вмакс на колесах определяется из условий сцепления при коэффициенте сцепления φ=0,8. Эти же условия являются исходными и при расчете моста в режиме заноса. Вертикальная нагрузка моста во всех случаях определяется с учетом добавочных вертикальных динамических нагрузок, возникающих при наезде колес на неровности пути и динамического перераспределения веса кузова при пуске, торможении и под действием боковых сил.
Схема нагрузок ведущего моста в тяговом режиме при движении подвижного состава и а прямом участке пути показана на схеме а рис. 9.22. Мост в этом случае нагружается вертикальной динамической нагрузкой G от веса кузова с пассажирами; вертикальными динамическими нагрузками Za, связанными с перераспределением веса кузова между мостами при реализации максимальной силы тяги и силой тяги Fк, передаваемой на колеса в точках касания с дорожным покрытием по направлению движения экипажа.
Статическая нагрузка G моста определяется уравнениями (3.18-3.20). Добавочная динамическая нагрузка, связанная с ударами колес при движении по неровностям пути, учитывается коэффициентом вертикальной динамики. Вертикальная динамическая нагрузка моста, связанная с перераспределением веса кузова между осями экипажа в режиме тяги, учитывается умножением статической нагрузки G на коэффициент т динамического перераспределения веса. Величина коэффициента т устанавливается расчетом по формулам (3.26) и (3.28) в зависимости от конструкции подвижного состава. Полная расчетная вертикальная нагрузка ведущего моста Gр будет равна:
(9.40)
Этот вопрос рассматривается подробно в § 13.2.
Рис. 9.23. Схема и эпюры нагрузок ведущего моста в тормозном режиме
Схема передачи вертикальных нагрузок при торможении точно такая же, как и при работе моста в режиме тяги.
Коэффициент динамического перераспределения веса в этом случае т<1. Эпюра M изгибающих моментов моста в вертикальной плоскости показана на схеме б (см. рис. 9.23). Горизонтальные нагрузки воспринимаются мостом при торможении точно так же, как и в режиме тяги, но имеют противоположное направление. Эпюра изгибающих моментов моста, связанных с горизонтальными нагрузками при торможении, показана на схеме в рис. 9.23.
Источником тормозной силы являются тормозные устройства колес, тяговый двигатель или тормозные устройства, устанавливаемые в цепи тяговой передачи. В первом случае тормозные моменты, реализующиеся на колесах, передаются на балку ведущего моста и вызывают его скручивание в промежутках между ступицами колес и рессорами. Эпюра крутящих моментов, воспринимаемых балкой, показана на схеме r (см. рис. 9.23). Средняя часть моста в промежутках между рессорами этих моментов не воспринимает. Если источником тормозной силы является тяговый двигатель или тормозные устройства, установленные в цепи Титовой передачи, тормозные моменты передаются на балку в средней части и вызывают ее скручивание в промежутке между рессорами. Эпюра крутящих моментов моста в этом случае будет соответствовать схеме а (см. рис. 9.23).
Рис. 9.24. Схема и эпюры нагрузок ведущего моста в режиме заноса экипажа
Эквивалентные расчетные напряжения в расчетных сечениях балки подсчитываются по формуле (3.52).
На рис. 9.25 показана расчетная схема балки ведущего моста троллейбуса ЗИУ-5.
Риг. 9.25. Расчетная схема балки ведущего моста троллейбуса ЗИУ-5
Здесь 0—0 — средняя плоскость внешнего колеса, п—п — средняя плоскость двух колес, определяющая колею ведущего моста, 1—1 — плоскость наружного торца наружного подшипника ступицы, 2—2 — плоскость внутреннего торца внутреннего подшипника ступицы, 3—3 — плоскость заделки кожуха полуоси в суппорт тормозного устройства, 4—4 — средняя плоскость рессоры, 5—5 — вертикальная плоскость симметрии моста. Расчетными сечениями являются сечения 1—1, 2—2, 3—3 кожуха полуоси, сечение 4—4 по балке моста и кожуху- полуоси и сечение 5—5.
Моменты сопротивления кольцевых сечений на изгиб (W) и кручение (Wк) определяют по формулам (3.43).
Моменты сопротивления полого прямоугольного сечения при изгибе в вертикальной (1F) и горизонтальной (Wг) плоскостях подсчитывают по формулам:
Рис. 9.26. Расчетная схема и расчетные сечения балки управляемого моста троллейбуса ЗИУ-5
Расчет поворотных цапф (рис. 9.27) сводится к расчету их осей, вилок и шкворней. Расчетными нагрузками поворотных цапф являются вертикальная нагрузка, передаваемая балкой управляемого моста на нижнюю лапу, тормозная сила В, действующая в направлении про дольной оси троллейбуса, и боковая сила R, действующая в направлении поперечной оси при заносе или движении троллейбуса в кривой. Угол наклона шкворня к вертикальной оси составляет около 8—9°. Для упрощения расчета им пренебрегают.
Рис. 9.27. Схемы нагрузок поворотной цапфы и шкворня балки управляемого моста в тормозном режиме
В режиме заноса нагрузку поворотной цапфы определяют вертикальная нагрузка Т3, передаваемая балкой управляемого моста на нижнюю лапу, и боковая сила, передаваемая колесом в точке контакта с дорогой в направлении поперечной оси троллейбуса (рис. 9.28, а).
Рис. 9.28. Схемы нагрузок поворотной цапфы к шкворню балки, управляемого моста в режиме заноса экипажа
Долговечность роликовых подшипников для подвижного состава определяется обычно в километрах пробега. В этом случае при расчете долговечности вместо формулы (9.54) пользуются формулой
