Расчетные нагрузки и режимы нагружения оси колесной пары

Схема загружения оси и расположение расчетных сечений показана в методических указаниях [2] и [6]. При расчете предполагается, что ось опирается на две опоры, лежащие в плоскости кругов катания колес. Взамен удаленных колес в опорных местах оси приложены силы Н₁, Н₂ и моменты М_А, М_П

3.2.1. Изгибающий момент, действующий в сечении оси на левой опоре

(3.25)

В формуле (3.25) помимо момента , возникающего от бокового давления колеса на рельс, учитывают часть момента сил инерции буксового узла, воспринимаемую диском колеса за счет его жесткости. В расчетах коэффициент передачи инерционных нагрузок на внутренние сечения оси b принимается равным 0,7.

3.2.2. Момент на правой опоре, возникающий за счет силы Н₂

М_П=Н₂× r_к (3.26)

Вертикальные реакции R_C и R_D в опорах оси отличаются от вертикальных реакций рельсов R_А и R_В. R_C и R_D определяются из условий равенства нулю суммы моментов всех сил относительно опор

, .

3.2.3. Вертикальная реакция на левой опоре оси от расчетных нагрузок

(3.27)

3.2.4. Вертикальная реакция на правой опоре

(3.28)

Сопоставляя формулы (3.28) и (3.22) нетрудно заметить, что R_D и R_В отличаются только значениями коэффициентов при Р_Н1, поэтому для определения вертикальной реакции R_D может быть рекомендована формула

(3.29)

Оценка прочности оси производится по следующим расчетным сечениям:

I-I - шейки по внутренней кромке кольца заднего подшипника (начало разгружающей канавки), т.е. на расстоянии 69 мм от линии приложения вертикальной статической нагрузки;

II- II – шейки на расстоянии 2/3 длины участка от торца предподступичной части до линии сопряжения цилиндрической поверхности с радиусом 25 мм. Это расстояние для галтелей по ГОСТ 22780-77 принимается равным 9,5 мм;

III- III - подступичной части в плоскости круга катания колеса т.е. на расстоянии 228 мм от линии действия вертикальной статической нагрузки;

IV-IV - по середине оси;

V-V- средней части оси на расстоянии 2/3 длины участка от конца подступичной части до плоскости сопряжения галтели со средней частью.

Расположение расчётных сечений для оси типа РУ1 показано в методических указаниях [2].

3.2.5. Изгибающие моменты от рассматриваемых расчетных нагрузок в указанных сечениях

;

;

; (3.30)

;

,

где , , , , , - расстояния показанные на схеме расположения расчётных сечений оси.

3.2.6. Изгибающие моменты от действия вертикальной статической нагрузки в тех же сечениях

;

; (3.31)

;

3.2.7. Моменты сопротивления изгибу расчетных сечений

W_I=W_II = ; ;

(3.32)

; ;

где d₁, d₃, d₄, d₅ -диаметры расчетных сечений оси.

3.2.8. Напряжения в расчетных сечениях оси от вертикальной статической нагрузки

(3.33)

3.2.9. Напряжения в расчетных сечениях оси от расчетных нагрузок

(3.34)

При коэффициент запаса прочности n не рассчитывается, условно принимается n > 2,5.

Значения предела усталостной прочности для расчетных сечений приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Сечение оси	, МПа
Накатанная ось	Ненакатанная ось
I- I
I I- I I	150 (165)*
I I I- I I I
IV – IV
V-V

*- в случае накатки галтели роликом с поворачивающейся осью вращения.