[铁路运输标准]-TBT 2395-1993 机车车轴设计与强度计算方法.pdf
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1、. 铁 道 行 业 标 准 汇 编 机车车辘 标准汇编 姆 烹 邹 2沙 armQTB/T 1704-TB/T 2422 标准化是一项综合性的技术基础工作 是 组织现代化生产和进行贸易的技术准则 是 科 学管 理的重要组成部分。 通过标准的制定和组织实施 可以 有效地保证和提高产品质量、 工 程质量及服务质量 促进贸易与技术交流, 提高经济效益和社会效益 随着我国社会主义市场经济 体制的建立和 铁路的改革与 发展 铁 路标准化作为 铁路运输、 安全和管理的重要技术基础工作, 在促进铁路行业的技术进步、 提高技术装备和服务质量水 平上起到越来越重要的作用 本次编辑出版的铁道行业标准汇编是根据铁道
2、部标准化工作项目 安排 在铁道部2 0 0 1 年组织对1 9 9 0 年以前铁道行业标准复审结论和2 0 0 3 年组织的 对, 9 9 1 一1 9 9 7 年铁道行业标 准复审结论废止了不符合铁路改革和发展要求的9 6 8 项行业标准基础上, 将全部现行铁道行 业1 6 8 8 项标 准, 按专业分为 机车车辆标准汇编 、 工务标准汇编 、 通信 信号标准汇编 、 电 气化铁道标准汇编 、 铁路运输标准汇编及 ( 综合基础标准汇编六 部分编辑出 版。 机车车辆标准汇编包括 机车车辆综合部分三册、 机车部分四册. 车辆部分 四册及有关机车车辆专业的现行 铁道国家标准部分) 一册. 共收集了
3、截止于本汇编出版时 已发布实施的 现行有效铁道行业标准和 铁道国家标准共9 4 7 项 以供铁路相关管理人员、 科 技人员以 及各级领导全面系统地学习 和了 解现行有效的铁道行业标准、 铁道国家 标准及计量 检定规程更好地贯彻实施标准为铁路的科技发展提供技术支持。 本汇编根据现行标准单行本编印 在编印过程中 亦可能出 现错误之处, 请 予以 指出 并函 告我所 所有标准在实 施期间可能会发布修改单、 被 修订或被废止. 若有变更应以 标准的最新版 本 为 准 。 卜铁 道 部 标 准 计 量 研 究 所 2 0 0 4 年5 月 簇蒸黔一 一 墨羹籍粼 麟 馨 中华人民共和国铁道行业标准 T
4、B / T 2 3 9 5 -9 3 机车车轴设计与强度计算方法 主题内容与适 用范围 本标准规定了铁路机车车轴( 以下简称车轴) 设计与强度计算方法。 本标准适用于最大速度不超过 1 4 0 k m / h 的电力、 内燃机车车轴, 其他具有动力的车轴也 可参照使用。 2 引用标准 G B 5 0 6 8铁路机车、 车辆用车轴钢坯 T B 2 0 7 2 5 0 钢车轴技术条件 T B / T 1 4 6 3 机车轮对组装技术条件 T B / T 1 7 5 7 机车车轮与车轴注油压装技术条件 T B 1 4 0 7列车牵引计算规程 3 车轴设计准则 I, 使用本标准进行车轴设计时, 车轴材
5、质必须符合 G B 5 0 6 8 或T B 2 0 7 2 要求。 3 . 2 为使设计的车轴具有良好的疲劳强度性能. 设计中推荐采用下列典型结构与几何形状示 例( 参见附录C I -4 ) . 3 . 2 门压装有配合件部位应使用阶梯轴型式. 阶梯比D / d在 1 . 0 8 - 1 . 1 5 范围内选用。 3 . 2 . 2 轮毅内端面与齿轮件等端面突出车轴阶梯部台肩, 有效突悬量I s , 在2 5 m m间选用。 3 . 2 . 3 阶梯轴过渡部可采用双曲率椭圆型曲线; 也可采用单曲率圆弧曲线, r / d 在 。 . 2 -0 . 3 范围内 选用。 3 . 2 . 4 在过盈
6、配合处应按 T B / T 1 4 6 3 或T B / T 1 7 5 7 要求装配。 车轴强度计算方法 4 . 1 根据车轴结构特点与受力条件, 计算在规定工况下的各主要承载截面的应力, 并由强度 校核作出安全性评估。 4 . 2 计算截面的选择与编号 4 . 2 . 飞 计算截面的选择 中华人民共和国铁道部 1 9 9 3 - - - 1 1 一1 1批准1 9 9 4 -0 7 -0 1 实施 9 4 7 T II / T 2 3 9 5 -9 3 凡具有装配应力集中, 截面尺寸变化造成的几何应力集中, 最大弯矩区域或最小直径截面 处均应列为计算截面。 4 . 2 . 2 计算截 面的
7、编号 对确定的计算截面, 自 左侧轴颈载荷 P u t 作用点向右, 按先后顺序. 依次进行编号, 并标注 出相应的距离尺寸 I ( 见图1 ) , 图 I 图中 z -座标轴方向;r - 轴颈代号 卜 左侧轴颈;一编号数; 1一相应的距离尺寸1 1一力嘴计算距离 4 . 2 , 3 抗弯截面模数计算 “ 实心 车轴 W = a d 尸 / 3 2 。 ( 1 ) 式中: W; 第 计算截面的抗弯截面模数, m ; d ; 第1 计算截面直径, m , b . 空心车轴 Wn 二二 ( D h ; 一d h ; ) / ( 3 2 D h ) . . . . . . . . . . . . .
8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) 式中: W, 第 i 计算截面的空心车轴截面模数. m ; D m 第i 计算截面外直径, m; d h ;第i 计算截面内直径, m. 4 . 3 计算载荷的确定 4 . 3 . 1 计算载荷种类 a 作用于车轴上零、 部件质量引起的静载荷, k N; b .外加作用力, k N; c . 作用于车轴上的簧上或簧下质量因振动或未被平衡产生的惯性力, k N, 432 计算载荷作用方式 9 4 8 T B / T 2 3 9 5 -9 3 在计算中, 不论哪类载荷, 均以集中力方式作用于车轴.同时以距
9、左侧轴颈载荷P z t, 作用 点为力臂计算距离 L( 见图 1 ) , 4 . 3 . 3 计算载荷作用方向 计算中使用直角坐标系统. 坐标原点设在左侧轴颈载荷P z , , 作用线与车轴中心线交点处, 向下垂直线为z轴, 沿车轴中心线向右为Y轴. 指向机车前进方向为X轴。为便于计算, 沿坐 标轴指向均取为正值, 当有弯矩作用时, 以顺时针方向为正值( 见图2 ) 图 2 4 . 3 . 4 计算用原始数据 为方便计算, 凡与计算有关的原始数据, 可以用表格形式表示( 参照附录表B I ) 4 . 4 作用于左、 右轴颈上的载荷计算 4 . 4 . 1 沿z轴方向载荷计算 P.;,)-=P
10、z j s 十P 、十P 土P . 二 士P = ,w + , ( 3 ) 式中: P z ;c -) 作用于轴颈的沿 z 坐标轴方向上的载荷, 1 表示左轴颈. 2 表示右轴颈, k N ; P , r 分配到每个轴颈上的簧上质量引起的静载荷, k N; P , ;, 分配到每个轴颈上的簧上部分质量, 因线路不平顺等原因, 引起振动, 造成沿z 坐标轴方向的动作用力, k N; P ,; ,分配到轴颈上的簧下质量。 因线路不平顺等原因, 引起振动, 造成沿z坐标轴方 向的动作用力。 k N; P , x 机车簧上质量未被平衡离心力在每根车轴的左右轴颈上引起的增、 减载, 左侧轴 颈为“ +”
11、 号, 右侧轴颈为“ 一” 号, k N ; P , ; 车体受来自右侧面风力W 后, 在每根车轴的左右轴颈上引起的增、 减载, 左侧 轴颈为“ +” 号, 右侧轴颈为“ 一” 号. k N。 4 . 4 . 2 沿 x坐标轴方向载荷计算 a . 牵引工况 P , ,F -I A KF Q/ 2 ( 4 ) b .制动工况 9 4 9 T B / T 2 3 9 5 -9 3 P . , =- I A K,; . Q/ 2 ( 5 ) 式中: P x ;F 机车牵引时作用于轴颈上的沿 X坐标轴方向的载荷, k N; P . ,B 机车制动时作用于轴颈上的沿X坐标轴方向的载荷, k N ; K
12、轮轨间粘着系数, 由T B 1 4 0 7 相应计算公式取值; K r 机车牵引时轴重转移系数; K B 机车制动时轴重转移系数; Q轴载荷, k N, 4 . 4 . 3 沿Y坐标轴方向载荷计算 P v =Y p =Y 一Y、 一H 。 ( 6 ) 式中: P , - -沿 Y坐标轴方向载荷, k N; Y p 构架力 , k N; Y 轮缘侧压力, k N; Y ; -轮对及与之相连接部件质量产生的横向 惯性力, k N; H内轨侧轮轨间横向摩擦力, k N, 4 . 4 . 4 簧上质量动荷系数 当V簇1 2 0 k m/ h时: a z =0 . 4 , a y =0 . 3 ; 当1
13、 2 0 式中: n ;. 第m, 种计算工况, 第I 个强度校核截面强度安全系数。 53 车轴强度评定 凡由公式( 1 9 ) 计算得的强度安全系数n , 不论何种计算工况, 也不论哪一校核截面均需等 于或大于 1 . 1 。 6 车轴设计与强度计算中的注意事项 6 . 1 对刚度较小, 挠曲变形较大或挠曲变形有严格要求的车轴, 另需附加进行挠度计算。 6 . 2 对在检修中直径允许减小的部位, 应按修程规定的最大直径减小量进行强度复验。 9 5 T B / T 2 3 9 5 - - 9 3 附录A 机车车轴强度计算系数图集 ( 补充件 ) 轴上配合件边缘有效应力集中系数与尺寸系数比值K
14、, / e _ .、 , . H7 I】 司限 1甘L 1 1 ) I I , . I ! !I I !,II II i! ;I! 1I , I- “ . . , - 1i I, 岁 1奋州 碑 二r甲 I尸T I!I i - I 1 I I I; 月月 AA ./.义 口 b , M Pa 图 AI 过 渡 配 合 H 7 D . !) $l o o . .1 I - ,二i ce :呼I!)尹护弋奋一一 , 1I- ;!1户尸 补 产 产一 “奋 声 一 尸尸11 代弓争才.目 奋分 叫州III 卜 一 尸. , I c : a . 二 I 。 . I !I,I1I I ./.丫 d 6
15、. MP a 习 Al . 2 过 盈 配 合 H 7 00 )III奋 I I I ! t厂 下 I!) 公护 川, 、 1 ; 1 1. 1 1 1 1W iao m m ,lL I II I l夕丫 扮5 o j 沂 扮 丫 . 1 !产 代 乡丫. ,奋 矛扮 门I F1 - - ,I 加 . “ 1 一州 州1 I I! 1 1 I I I I I 1 1 一II I ! 一二( .义 v b , MP a 图 A l . 3 表面加工系数p A2954 T B / T 2 3 9 5 -9 3 1月 , : 1 , I 1 , : I I I I I, I I I 】 冲,卜一山二
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17、 七 O ) .州 D/ d 工 仁 亡仄r扮 ,亡r 、 卜 斗 1 、 拟 已匾 二)I 三二 巨 I了下获艺Imo ,产巨卜 板 1卜长压二 二二盏 L上 二 仁二 卜卜仁 1 、 不 走 声、 、1 飞 玉1 _1 叹I 上 下 工2仁7 曰闷卜只U尽狡 一下泛权 权 丁一 口 盯 1 从 汉F李行 甲归。一卜 珊 扰了 曰 护目 1 二日 、 F 耳 之 f 二 不 二 舒 拜二、水 1 、了尽七下 丁 一厂厂厂厂广厂 下.广厂门了 任甲呀代: 缸军卜不 二 t 火卜长产贾产尸 厂厂叮 一 尸门厂广 一 1刁 一 歹 迁二 卜 、 泣 阵少、 k岑 闷、 又耳 采 户灭一 下 石 ,
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