РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗОНЕ КОНТАКТА КОЛЕСА И РЕЛЬСА

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗОНЕ КОНТАКТА КОЛЕСА И РЕЛЬСА Практическое занятие № 2 03. 02. 2018 9: 48

Практическое занятие № 2 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Цель лабораторной работы Знакомство с теоретическими методами расчета контактных напряжений в рельсе 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Виды напряжений в рельсе Напряжения приводят к появлению дефектов рельсов! 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Площадка контакта Колесо соприкасается с головкой рельса не в точке, а по некоторой площадке. Это происходит за счет упругого обжатия металла головки рельса и бандажа колеса 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Основные допущения, принятые в теории Герца - Беляева n n 03. 02. 2018 9: 48 размеры контактной площадки малы по сравнению с поперечными размерами головки рельса; коэффициент трения по площадке контакта равен нулю (f = 0), т. е. расчет ведется только на нормальную составляющую; металл колеса и головки рельса работает в упругой стадии; форма бандажа и головки рельса в зоне контакта круглоцилиндрическая.

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Площадка контакта имеет форму эллипса 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Полуэллипсоид контактных напряжений Напряжения по площадке контакта от динамической силы распределены неравномерно: 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Величина давления в центре эллипса где p 0 - наибольшее сжимающее напряжение в центре эллипса, к. Гс/см 2; E - модуль упругости рельсовой стали, E=2, 1 x 106 к. Гс/см 2; R - радиус колеса, см; m 0 - параметр, зависящий от радиусов колеса и рельса Радиус поверхности катания рельса: 03. 02. 2018 9: 48 r = 30 см для новых рельсов, r = 50 см для рельсов старого профиля

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Площадь контактной площадки Площадка контакта имеет форму эллипса, ее площадь, , см 2 определяется по формуле: 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса График распределения напряжений по глубине головки рельса 0 4 , к. Гс/см 2 По мере удаления от 4000 8000 площадки контакта в глубину головки рельса главные напряжения падают y z 8 x 12 z - y 16 z - x 20 03. 02. 2018 9: 48 z, мм Опасными являются касательные напряжения, равные полуразности наибольшего и наименьшего главных напряжений, достигающие своего максимума на глубине z 0

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Примерная схема развития поперечной трещины в головке рельса 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Зависимость относительных деформаций в головке рельса от местоположения площадки контакта 03. 02. 2018 9: 48 Металл головки рельса, находясь в состоянии объемного сжатия может выдержать большое давление без разрушения при расположении площадки контакта в средней части, и значительно меньшее - ближе к краю!

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Определение эквивалентных напряжений Для оценки прочности определяют эквивалентные напряжения: - внутри головки рельса на глубине z 0 - на поверхности соприкосновения в центре эллипса - на поверхности в конце большой полуоси 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса Определение эквивалентных напряжений коэффициенты n 1 и n 2 определяются из графика (см. рис. 5. 5. на с. 271), в зависимости от отношения r/R 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса 1. Необходимо определить следующие величины: n n n p 0 - наибольшее сжимающее напряжение в центре контактной площадки; - площадь контактной площадки; экв 1 - эквивалентные напряжения внутри головки рельса на глубине z 0; экв 2 - эквивалентные напряжения на поверхности контакта в центре эллипса; экв 3 - эквивалентные напряжения на поверхности контакта в конце большой полуоси; для трех различных значений динамического давления колеса на рельс 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса 2. Построить графики P 0 экв 1 экв 3 экв 2 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса 3. Сделать выводы 03. 02. 2018 9: 48

Лабораторная работа № 3 Расчет напряжений в зоне контакта колеса и рельса 03. 02. 2018 9: 48 (C) Романов А. В. ПГУПС, Санкт-Петербург 2002