Đồ Án Lựa chọn ,thiết kế và kiểm nghiệm độ bền giá chuyển toa xe khách khổ đường 1000(mm)

MỤC LỤC

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU CHUNG MỘT SỐ CHỦNG LOẠI GIÁ CHUYỂN HƯỚNG TOA XE KHÁCH ĐANG DÙNG Ở VIỆT NAM

1.1. Giá chuyển hướng ấn Độ . 3
1.2.Giá chuyển hướng Kawasaki . 4
1.3. Giá chuyển hướng Rumani . 5
1.4. Giá chuyển hướng toa xe khách Đường Sơn thế hệ 2 9
1.5. Giá chuyển hướng sử dụng lò xo không khí 11
1.5.1. Khung giá chuyển hướng 12
1.5.2. Lò xo không khí . 13
1.5.3. Hệ thống hãm . 14
1.5.4. Hệ thống lò xo bầu dầu 15
1.5.5. Thanh kéo nén . 15
CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA GIÁ CHUYỂN HƯỚNG TOA XE KHÁCH KIỂU ẤN ĐỘ

2.1. Lựa chọn giá chuyển hướng toa xe khách kiểu Ân Độ 16
2.2. Đặc điểm cấu tạo giá chuyển hướng TX khách kiểu Ân Độ .
18
2.2.1.Khung giá chuyển hướng . 19
2.2.2. Cối chuyển và xà nhún 20
2.2.3. Cơ cấu thanh nối . 20
2.2.4. Tay treo . 20
2.2.5. Bàn trượt . 20
2.2.6. Bộ quang treo 21
2.2.7. Lò xo trung ương 21
2.2.8. Giảm chấn thuỷ lực 22
2.2.9 .Tổ hợp lò xo bầu dầu 22
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN GIÁ CHUYỂN HƯỚNG TOA XE KHÁCH ẤN ĐỘ

3.1-Thiết kế kỹ thuật giá chuyển hướng 24
3.1.1.Thiết kế khung giá 24
3.1.2.Thiết kế xà nhún . 26
3.1.3. Hệ thống lò xo trung ương 29
3.1.4. Hệ thống lò xo bầu dầu 29
3.2-Tính toán , kiểm nghiệm độ bền khung giá chuyển hướng. 30
3.2.1. Đặc trưng hình học của các mặt cắt 31
3.2.2.Phương pháp tính toán bằng tay (phương pháp lực) 32
I.Các lực tác dụng lên khung giá chuyển hướng . 1.Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên giá chuyển hướng
32
32
2. Lực thẳng đứng phụ thêm do lực ngang sườn gây ra . 34
3. Lực tác dụng lên giá chuyển hướng do tác dụng của lực ngangsườn và lực ray-bánh xe gây ra .
37
4. Lực sinh ra khi hãm đặt lên giá chuyển hướng 41
5. Lực thẳng đứng đối xứng chéo tác dụng lên khung giá chuyển hướng

44
II. Tính toán độ bền khung 50
1.Bài toán khung giá chịu hệ lực vuông góc với mặt phẳng
khung giá
50
2.Bài toán khung giá chịu hệ lực trong mặt phẳng bản thân
61
3.Xác định nội lực và ứng suất của cả khung giá chuyển hướng .
69
3.2.3. Tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn ( sử dụng phần mềm sap)

74

TÀI LIỆU THAM KHẢO




















LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây cùng với những tiến bộ nhiều mặt của nền kinh tế nước nhà, ngành cơ khí Việt nam đã có nhiều phát triển mạnh mẽ, cơ khí Giao thông đạt rất nhiều thành tựu, trong đó có cơ khí chế tạo đầu máy toa xe, chúng ta đã, đang và sẽ tiến tới chế tạo hoàn toàn các bộ phận của đầu máy toa xe kể cả giá chuyển hướng trong các điều kiện của Việt Nam mà không phải nhập khẩu từ nước ngoài.
Hiện nay việc thiết kế và chế tạo giá chuyển hướng cho toa xe nói chung và giá chuyển hướng toa xe khách nói riêng phải đảm bảo được độ bền, độ tin cậy và an toàn cao trong vận dụng là vấn đề rất quan trọng. Do vậy trong thiết kế và chế tạo giá chuyển hướng toa xe thì các bộ phận như :khung giá chuyển hướng, xà nhún, trục bánh, hệ lò xo là các bộ phận chịu lực chính, chịu tải trọng phức tạp, đòi hỏi phải đảm bảo độ chính xác cao bằng các phương pháp và công cụ tiên tiến. Việc tính toán thiết kế yêu cầu ứng dụng các phương pháp và chương trình tính hiện đại có ý nghĩa về cả thực tiễn và khoa học.
Xét về mặt cơ sở lý thuyết tính toán thì có không ít các phương pháp để tính độ bền giá chuyển hướng. Hay dùng nhất vẫn là hai phương pháp: Phương pháp lực và phương pháp phần tử hữu hạn.Trước kia, khi việc ứng dụng máy tính vào công việc còn hạn chế thì phương pháp lực được dùng trong đa số các bài toán kết cấu mặc dù cơ sở của lý thuyết phần tử hữu hạn cũng đã có từ lâu và nó còn có khả năng cho ra các kết quả chính xác hơn phương pháp lực.Nguyên nhân cơ bản mà phương pháp lực không được dùng để tính toán trước kia là vấn đề khối lượng tính toán của nó là rất lớn. Người ta tính rằng số lượng các phương trình tỷ lệ bình phương với số gia độ chính xác nếu sử dụng phương pháp này.
Tuy nhiên, ngày nay với sự phát triển vượt bậc của ngành khoa học máy tính và công nghệ thông tin thì vấn đề trên không còn là trở ngại nữa. Với những máy tính có tốc độ trung bình hàng trăm triệu phép tính trên một giây thì phương pháp phần tử hữu hạn tỏ ra đặc biệt hiệu quả để xử lý các bài toán về kết cấu.
Như một tất yếu, hiện nay trên thế giới và ngay cả trong nước việc tính toán, thiết kế cầu đường cũng như các công trình kiến trúc hầu hết đã áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Tuy nhiên trong ngành cơ khí nói chung và trong ngành đường sắt nói riêng, phương pháp phần tử hữu hạn vẫn chưa thấy xuất hiện nhiều trong các công trình tính toán, thiết kế. Việc thiết kế giá chuyển hướng cho toa xe vẫn sử dụng phương pháp lực cổ điển.Vì vậy trong đồ án thiết kế của mình em đưa ra 2 phương pháp để tính toán độ bền giá chuyển hướng , từ đó đem so sánh 2 phương pháp để rút ra được phương pháp tối ưu nhất.
Sau 15 tuần nghiên cứu và tính toán, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy
Th.S. Kiều Công Thành em đã hoàn thành đồ án thiết kế của mình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Đầu Máy Toa Xe và
Th.S. Kiều Công Thành đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Nhưng do nhận thức có hạn và thời gian không nhiều nên đồ án của em chưa thực sự hoàn thiện, còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự góp ý,dạy bảo của thầy cô trong bộ môn cũng như của bạn bè trong lớp cho đồ án hoàn thiện hơn và có thể áp dụng trong thực tế.
KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG VẬN TẢI ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM
Đường sắt Việt Nam được thực dân Pháp khởi công xây dựng từ năm 1881. Tuyến đường sắt đầu tiên là Sài Gòn - Mỹ Tho, chiều dài 70 km, được hoàn công vào năm 1885. Năm 1900 tuyến Hà Nội - Lạng Sơn được đưa vào khai thác, năm 1906 hoàn thành thêm 2 tuyến đường nữa là Hà Nội - Lào Cai và Hà Nội - Hải Phòng. Và đến năm 1926, thực dân Pháp đã xây dựng xong mạng lưới đường sắt Việt Nam khổ hẹp 1000 mm, với tổng chiều dài là 2.705 kilômét.
Từ năm 1967 chúng ta đã xây dựng thêm tuyến Lưu Xá - Kép - Bãi Cháy khổ đường tiêu chuẩn 1435 mm, với chiều dài 136 km, đồng thời đã cải tạo 2 tuyến Hà Nội - Lạng Sơn và Hà Nội - Quán Triều thành đường lồng khổ 1000 và 1435 mm.
Trong những năm chiến tranh 1964-1974, mạng lưới đường sắt Việt Nam bị tàn phá nặng nề. Sau khi miền Nam hoàn toàn giải phóng, năm 1976 chúng ta đã khôi phục lại tuyến đường sắt Thống Nhất Hà Nội - Tp. Hồ Chí Minh với tổng chiều dài 1730 km.
Hiện nay tổng chiều dài chính tuyến của đường sắt Việt Nam là 2523 km, trong đó có 136 km đường khổ tiêu chuẩn 1435 mm; 256 km đường lồng và còn lại (84,5%) là đường khổ hẹp 1000 mm.
Hệ thống đường sắt Việt Nam hiện nay có các tuyến chính như sau:
- Tuyến Hà Nội - Lào Cai : 297 km, khổ đường 1000 mm
- Tuyến Hà Nội - Hải Phòng: l05 km, khổ đường 1000 mm
- Tuyến Hà Nội - Thái Nguyên: 88 km, đường lồng 1000 và 1435 mm
- Tuyến Hà Nội - Lạng Sơn: 167km, đường lồng 1000 và 1435 mm
- Tuyến Yên Viên - Kép - Bãi Cháy: 136 km, khổ đường 1435 mm
- Tuyến Hà Nội -Tp. HCM: 1730 km, khổ đường 1000 mm
Tuyến đường sắt Việt Nam phát triển theo chiều dài đất nước hướng bắc nam và hướng đông tây liên kết các vùng kinh tế phát triển. Trải dài từ bắc vào nam, với những tuyến chính như ở trên thì nhu cầu vận chuyển bằng đường sắt ngày càng được ưa chuộng bởi vì nó có thể vận chuyển với khối lưọng lớn, giá thành rẻ, an toàn cho hàng hoá, khách hàng. Để nhằm nâng cao độ an toàn cho vận chuyển hàng hoá cũng như hành khách thì yêu cầu giá chuyển hướng phải có chất lượng tốt .Vì vậy em được bộ môn giao đề tài : “ Lựa chọn ,thiết kế và kiểm nghiệm độ bền giá chuyển toa xe khách khổ đường 1000(mm)