ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Цель работы – произвести выбор схемы и расчётна прочность упругих элементов рессорного подвешивания
Перед расчетами необходимо привести схему рессорного подвешивания, согласно которой перечислить упругие элементы подлежащие расчету на прочность. Как правило, в состав рессорного подвешивания входят: рессоры, пружины и резиновые амортизаторы.
При расчетах на прочность с учетом действующих на элемент силовых факторов, по допускаемым напряжениям, определяют геометрические свойства упругового элемента. В данном пункте раздела необходимо также определить жесткость элемента Жi и его статический прогиб fi.
1) Расчет на прочность листовой рессоры
Статическая нагрузка, действующая на рессору, определяется по формуле:
, (1)
где 2П – нагрузка на ось, кН;
q – неподрессоренный вес приходящийся на одну колесную пару, кН:
q = 45 кН – при опорно-осевом подвешивании ТЭД,
q= 25 кН – при опорно-рамном.
Динамическая нагрузка определяется из выражения:
, (2)
где 
– коэффициент вертикальной динамики определяемый по формуле:
, (3)
где 
– конструкционная скорость тепловоза, км/ч;
- номинальный статический прогиб рессорного подвешивания, мм.
Основные размеры листовой рессоры определяют по допустимым напряжениям изгиба при статической нагрузке [sи] доп = 550-650 МПа. Рессору рассматривают как балку постоянной толщины равного сопротивления изгибу.
Общее число листов в рессоре определяется исходя из соотношений между допускаемым напряжением изгиба, изгибающим моментом 
и моментом сопротивления 
одного листа:
. (4)
Таким образом, общее число листов в рессоре определится из выражения:
. (5)
Изгибающий момент:
, (6)
где 
– длина рессоры, м.
Момент сопротивления:
, (7)
где 
– ширина рессоры, м;
– толщина листа, м.
Общее число листов рессоры складывается из числа коренных ее листов nк = 2-3 и числа листов ступенчатой части nс:
n = nк + nс.
Рессоры проверяются по допускаемому напряжению изгиба при динамической нагрузке [sи] max = 1000 МПа, при этом учитывается влияние хомута по формуле:
. (8)
Рессора удовлетворяет условию прочности при динамической нагрузке, если 
.
Определяется статический прогиб листовой рессоры, для оценки ее деформации, по формуле:
. (9)
где Е – модуль упругости для стали, Е = 2,05∙105 МПа;
– ширина хомута рессоры, м.
2) Расчет на прочность пружины.
Статическая нагрузка, действующая на пружину, определяется по формуле:
. (10)
определяется по формулам (4.2) и (4.3)
Основные размеры цилиндрической пружины определяют по допустимым касательным напряжениям при динамической нагрузке [t] доп = 650 МПа.
Диаметр прутка определяется из уравнения прочности пружины:
(11)
откуда
, (12)
где D – диаметр пружины, м;
К – коэффициент, учитывающий увеличение касательного напряжения в сечении на внутренней поверхности витка пружины; величина данного коэффициента зависит от индекса пружины:
.
Значение коэффициента К определяется из таблицы:
Таблица 1
Число рабочих витков определяется из уравнения деформации пружины:
(13)
откуда
, (14)
где 
– прогиб пружины равный нормативному, м;
G – модуль сдвига для стали G = 8×104 МПа.
Общее число витков пружины складывается из числа опорных ее витков nоп = 1.5 и числа рабочих витков части nр:
n = nоп + nр. (15)
3) Расчет на прочность резинового амортизатора.
В данном разделе необходимо по результатам расчетов резинового амортизатора на прочность подобрать материал (резину) его, который по своим свойствам обеспечит допустимую деформацию амортизатора.
Статическая нагрузка, действующая на резиновый амортизатор, определяется по формуле:
. (16)
- динамическая нагрузка - определяется по формулам (4.2) и (4.3)
Площадь сечения амортизатора (прямоугольного сечения) определяется из выражения:
S 
, (17)
где D – наружный диаметр амортизатора, м;
d – внутренний диаметр амортизатора, м.
Расчётный модуль упругости находим по формуле:
Ep 
, (18)
где Н – высота амортизатора, м;
– номинальный статический прогиб, м;
Коэффициент формы, представляющий отношение площади опорной поверхности (одной) амортизатора, к его полной боковой поверхности (поверхность выпучивания),
Æ 
. (19)
Действительный модуль упругости резины определяется по формуле:
E 
. (20)
Модуль сдвига резины:
Gp =Е/3. (21)
Число твердости по Шору
h 
. (22)
Напряжение сжатия:
. (23)
По полученной величине числа твёрдости резины и величине напряжения сжатия необходимо подобрать марку резины с описанием ее характеристик [1,2].
Статический прогиб резинового амортизатора из условия его долговечности определится из выражения:
, (24)
где Н – высота амортизатора, м.
4)Определение статического прогиба рессорного подвешивания.
Статический прогиб показывает величину осадки упругих элементов под действием статической нагрузки. В зависимости от схемы нагружения рессорного подвешивания, его статический прогиб определяется с учетом статических прогибов упругих элементов.
Рессорное подвешивание, как известно, разделяется по ступеням. В первой ступени динамические нагрузки передаются от буксы колесной пары к раме тележки,во второй – от рамы тележки к кузову. Общий статический прогиб рессорного подвешивания складывается из прогибов данных ступеней:
fст= fст1+ fст2. (25)
В первой ступени статический прогиб определяется исходя из типа рессорного подвешивания. При сбалансированном рессорном подвешивании общий статический прогиб определяется с учетом прогибов элементов рессорного и концевого узлов:
, (26)
где 
– статический прогиб рессорного узла, м:
; (27)
– статический прогиб концевого узла, м:
(28)
При индивидуальном рессорном подвешивании общий статический прогиб определяется с учетом прогибов упругих элементов и поводков:
, (29)
где 
– статический прогиб поводков, = 0,012 м.