Đồ án Kết cấu tính toán Đầu máy toa xe

 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGH Ệ GIAO THÔNG VẬN TẢI 
 KHOA CƠ KHÍ 
 BỘ MÔN ĐẦU MÁY TOA XE VÀ TÀU ĐIỆN METRO 
 ----- ----- 
 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 
KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY 
 TOA XE 
 Giáo viên hƣớng dẫn : ThS VŨ VĂN HIỆP 
 Sinh viên thực hiện : MAI VĂN TÚ 
 Lớp : 64DCDM01 
 Mã sinh viên : 64DCDM3020 
 Hà Nội, năm 2016 
 Page 1 
 MỤC LỤC 
MỤC LỤC ............................................................................................................. 2 
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 4 
CHƢƠNG 1 ........................................................................................................... 6 
TỔNG QUAN VỀ GIÁ CHUYỂN HƢỚNG TOA XE HÀNG Ở VIỆT NAM .. 6 
 1.1. Các loại giá chuyển hƣớng toa xe hàng đang đƣợc sử dụng trên Đƣờng 
 sắt Việt Nam. ...................................................................................................... 6 
 1.1.1. Giới thiệu chung ................................................................................. 6 
 1.1.2. Kết cấu của một số loại GCH toa xe hàng ......................................... 6 
 1.2. Đánh giá chung các loại GCH toa xe hàng đang sử dụng ở Việt Nam. . 11 
CHƢƠNG 2 ......................................................................................................... 12 
LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN TÍNH TOÁN, CƠ SỞ TÍNH TOÁN, KIỂM 
NGHIỆM MÁ GIÁ TOA XE HÀNG VIỆT NAM............................................. 12 
 2.1. Phƣơng án thiết kế..................................................................................... 12 
 2.2. Thông số kết cấu của giá chuyển hƣớng G – G do Ấn Độ sản xuất ......... 13 
 2.3. Cơ sở tính toán, kiểm nghiệm má giá toa xe hàng .................................... 14 
CHƢƠNG 3 ......................................................................................................... 16 
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN MÁ GIÁ TOA XE HÀNG DƢỚI TÁC 
DỤNG CỦA TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG ..................................................... 16 
 3.1. Các lực tác dụng lên má giá toa xe hàng .................................................. 16 
 3.1.1. Tải trọng thẳng đứng tĩnh. .................................................................. 16 
 3.1.2. Tải trọng thẳng đứng động .................................................................. 17 
 3.1.3. Tải trọng thẳng đứng phụ thêm do lực ngang sƣờn gây ra. ................ 17 
 3.2. Sự phân bố và điểm đặt của P trên kết cấu cơ bản của má giá . .19
 3.3. Đặc trƣng hình học của kết cấu má giá ... ..19
 3.3.1. Đặc trƣng hình học của mặt cắt I, II, III (thanh 1) .. 20
 3.3.2. Đặc trƣng hình học của mặt cắt VIII và VIII (thanh 5) .20
 a 
 3.3.3. Đặc trƣng hình học của mặt cắt IX và X (thanh 2) .21
 3.3.4. Đăc trƣng hình học của các mặt cắt IV và V (thanh 3) . ..22
 3.3.5. Đặc trƣng hình học của mặt cắt VI và VII (thanh 4) ... 23
 Page 2 
 3.4. Biểu đồ momen do các lực X , X , X , X , X gây ra .. .23
 1 2 3 4 5 
 3.4.1. Biểu đồ momen uốn do lực X = 1 gây ra ... 23
 1 
 3.4.2. Biểu đồ momen do lực X = 1 gây ra .. 24
 2 
 3.4.3. Biểu đồ momen do lực X = 1 gây ra .. 25
 3 
 3.4.4. Biểu đồ momen do lực X = 1 gây ra .. 25
 4 
 3.4.5. Biểu đồ momen do lực X = 1 gây ra .. 26
 5 
 3.4.6. Biểu đồ momen do tải trọng P gây ra .. 27
 3.5. Xây dựng và giải hệ phƣơng trình chính tắc .. ...27
 3.6. Kiểm nghiệm điều kiện bền .. 30
KẾT LUẬN .35
TÀI LIỆU THAM KHẢO . ..36
 Page 3 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
 LỜI NÓI ĐẦU 
 Ngày nay, giao thông vận tải đƣờng sắt đang là một trong các hình thức 
giao thông vận tải quan trọng của một xã hội phát triển. Ở Việt Nam thì công 
cuộc đổi mới của ngành Đƣờng sắt Việt Nam (ĐSVN) trong những năm qua đã 
có những chuyển biến đáng kể về đầu máy cũng nhƣ toa xe, nhằm nâng cao chất 
lƣợng chạy tàu cũng nhƣ chất lƣợng phục vụ. 
 Chuyên ngành Đầu máy toa xe ngày càng trở nên quan trọng hơn nữa, vì 
để đáp ứng đƣợc những yêu cầu về phát triển giao thông đƣờng sắt thì đội ngũ 
kỹ thuật nắm một vài trò cực kỳ quan trọng. Và để đáp ứng đƣợc tốc độ phát 
triển của ngành đƣờng sắt thì phải cần một đội ngũ rất lớn, có trình độ, có những 
phẩm chất tốt đẹp, có những đức tính của thế kỷ 21 – thế kỷ của công nghiệp 
hoá, hiện đại hoá. 
 Trên đầu máy cũng nhƣ trên toa xe có rất nhiều bộ phận, các bộ phận này 
có mối liên hệ với nhau để giúp cho đầu máy toa xe có thể hoạt động đƣợc. Một 
bộ phận không thể thiếu trên cả đầu máy và toa xe đó là: “ giá chuyển hƣớng”. 
Giá chuyển hƣớng là bộ phận chạy của đầu máy và toa xe, giúp cho đoàn tàu 
thông qua đƣờng cong một cách dễ dàng cũng nhƣ nâng cao tính êm dịu khi tàu 
chạy, cũng là bộ phận chịu tác dụng của các lực xung kích, lực hãm, lực 
kéo Trên toa xe hàng, giá chuyển hƣớng khá là đa dạng, với đặc thù là chuyên 
chở các loại hàng hoá với khối lƣợng hàng hoá lớn, và thậm trí là hàng hoá siêu 
trƣờng siêu trọng, tải trọng tác dụng lên giá chuyển hƣớng là rất lớn vì vậy đòi 
hỏi giá chuyển hƣớng phải đƣợc tính toán thiết kế một cách chi tiết và cẩn thận 
đảm bảo đủ độ bền trƣớc tải trọng mà má giá phải chịu. 
 Đồ án: “Kết cấu tính toán Đầu máy toa xe” là một đồ án nằm trong 
chƣơng trình đào tạo của chuyên ngành Đầu máy toa xe, đây là một đồ án rất 
quan trọng và cần thiết dành cho sinh viên chuyên ngành Đầu máy toa xe. Nó 
giúp cho sinh viên biết đƣợc kết cấu cũng nhƣ nguyên lý hoạt động của của bộ 
phận trên đầu máy, toa xe, nắm chắc kiến thức đã đƣợc học, vận dụng những 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 4 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
kiến thức đã học vào thực tế làm cho việc học không bị nhàn chán vì lý thuyết 
xuông khô khan. 
 Trên cơ sở đó, đồ án môn học: “Kết cấu tính toán đầu máy toa xe” của 
em với đề tài: “Tính toán kiểm nghiệm độ bền của Má Giá toa xe hàng dưới tác 
dụng của tải trọng thẳng đứng” sẽ cho chúng ta thấy đƣợc điều kiện làm việc 
của Má giá toa xe hàng là rất khắc nghiệt, vì vậy đỏi hỏi khi tính toán thiết kế 
Má giá phải nắm chắc kiến thức không chỉ về lý thuyết mà còn cả thực tế, tính 
toán cẩn thận để tạo ra đƣợc những loại Má giá có độ tin cậy cao, làm việc ổn 
định, lâu dài với chi phí hợp lý. 
 Vì đây là đồ án chuyên ngành đầu tiên trong chuyên ngành đầu máy toa 
xe của em nên khó có thể tránh khỏi những thiếu xót nên mong thầy (cô) trong 
bộ môn giúp đỡ em để trong những đồ án sau em sẽ có thêm kinh nghiệm để 
tránh vấp phải những thiếu xót và tốt hơn nữa. 
 Em xin chân thành cảm ơn các thầy (cô) trong bộ môn: “Đầu máy toa xe” 
đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án môn học này, đặc biệt là ThS Vũ Văn Hiệp 
đã giúp đỡ em một cách tận tình để em có thể hoàn thành tốt và đúng tiến độ đồ 
án này. 
 Em xin chân thành cám ơn! 
 Hà Nội, ngày 20/10/2016 
 Sinh viên thực hiện 
 Mai Văn Tú 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 5 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
 CHƢƠNG 1 
 TỔNG QUAN VỀ GIÁ CHUYỂN HƢỚNG TOA XE HÀNG Ở VIỆT NAM 
1.1. Các loại giá chuyển hƣớng toa xe hàng đang đƣợc sử dụng trên 
 Đƣờng sắt Việt Nam. 
1.1.1. Giới thiệu chung 
 Giá chuyển hƣớng (GCH) là bộ phận chạy của đầu máy và toa xe, giúp 
cho đoàn tàu thông qua đƣờng cong một cách dễ dàng cũng nhƣ nâng cao tính 
năng êm dịu khi tàu chạy, cũng là bộ phận chịu tác dụng của các lực xung kích, 
lực hãm, lực kéo 
 Do lịch sử để lại, hiện nay trên đƣờng sắt Việt Nam đàn sử dụng rất nhiều 
loại GCH có kết cấu, tính năng động lực khác nhau đƣợc nhập từ nhiều nƣớc 
nhƣ Mỹ, Ấn Độ, Bỉ, Rumani, Nga, Trung Quốc, Tuỳ theo trình độ phát triển 
công nghệ, điều kiện kinh tế, xã hội, điều kiện địa lý của mỗi nƣớc mà có quan 
điểm thiết kế khác nhau. Mỗi loại có ƣu nhƣợc điểm riêng cũng nhƣ cách bảo 
dƣỡng sửa chữa là khác nhau, điều này gây nên những khó khăn cho công tác 
vận dụng và công tác chế tạo, sửa chữa. 
 Hiện nay đƣờng sắt Việt Nam sử dụng khá nhiều loại GCH toa xe hàng 
(tổng cộng có khoảng 4212 toa xe hàng khổ đƣờng 1000mm), tuy nhiên phổ 
biến hơn cả vẫn là các loại sau: 
 - GCH toa xe hàng QC, Mi Sơn do Trung Quốc sản xuất. 
 - GCH toa xe hàng do Ấn Độ sản xuất. 
 - GCH toa xe hàng do Rumani, Mỹ, Bỉ sản xuất. 
 - GCH toa xe hàng do Công ty xe lửa Gia Lâm sản xuất gồm: 34B, GL–
 GCH-02. 
1.1.2. Kết cấu của một số loại GCH toa xe hàng 
 a) Kết cấu của GCH toa xe hàng QC do Trung Quốc sản xuất 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 6 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
 Đây là GCH toa xe hàng thép đúc liền, có độ bền tƣơng đối cao, sử dụng 
bầu dầu ổ trƣợt, loại này có tính năng động lực không tốt do độ nhún tĩnh nhỏ. 
  Cấu tạo: 
 Hình 1.1: Kết cấu GCH toa xe hàng QC 
1: Bánh xe 4: Guốc hãm 
2: Má giá 5: Lò xo trung ƣơng 
3: Bầu dầu 6: Xà nhún 
  Thông số kỹ thuật: 
 Khoảng cách trục trong một GCH: 1659 (mm) 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 7 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
 Bánh xe thép đúc cán liền: Ф750 x 130 (mm) 
 Khoảng cách hai tâm bàn trƣợt: 1120 (mm) 
 Bàn trƣợt: 90 x 92 x180 (mm) 
 Tải trọng trục: 14 (T/trục) 
 Tổng độ nhún tĩnh trong một giá chuyển : 23 mm 
 b) Kết cấu GCH toa xe hàng do Ấn Độ sản xuất 
  Cấu tạo: 
 Hình 1.2: Kết cấu GCH toa xe hàng do Ấn Độ sản xuất 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 8 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
1 : Bánh xe 6: Bầu dầu 11 : Khe trƣợt 
2 : Má giá 7: Cối chuyển hƣớng 
3 : Xà nhún giảm chấn ma sát 8 : Bàn trƣợt dƣới 
4: Lò xo trung ƣơng 9: Xà mang guốc hãm 
5: Cá hãm, guốc hãm 10: Đế guốc hãm 
  Thông số kỹ thuật: 
 Đây là loại giá chuyển toa xe hàng thép đúc, có độ bền tƣơng đối cao: 
σb >500 MPa, đƣợc ram ở nhiệt độ thích hợp cới các thông số nhƣ sau: 
 Khoảng cách trục trong một GCH: 1700(mm) 
 Bánh xe thép đúc cán liền: Ф780 x 135 (mm) 
 Khoảng cách hai tâm bàn trƣợt: 1120(mm) 
 Hộp trục: bầu dầu ổ bi kim (không có hộp bao) 
 Sử dụng hệ lò xo trung ƣơng 
 Tải trọng trục: 13,5 (T/trục) 
 Độ nhún tĩnh trong một giá chuyển: 45 ÷ 50 (mm) 
 Qua nhiều năm vận dụng thì GCH Ấn Độ đƣợc đánh giá là giá chuyển 
hƣớng có tính năng động lực tốc, độ ổn định cao, độ an toàn cao, ít hỏng hóc, 
vận dụng và sửa chữa dễ dàng. Loại GCH này đang đƣợc ngành đƣờng sắt 
nghiên cứu thiết kế để thay thế cho các loại GCH hiện tại đã quá lỗi thời và độ 
bền kém. 
 c) GCH toa xe hàng kiểu GL-GCH02 do công ty xe lửa Gia Lâm sản xuất 
  Cấu tạo: 
 1: Bánh xe 6: Đế guốc hãm 
 2: Má giá 7: Bầu dầu ổ bi 
 3: Cá hãm, guốc hãm 8: Bàn trƣợt dƣới 
 4: Xà nhún 9: Xà mang guốc hãm 
 5: Hệ lò xo trung ƣơng 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 9 
 ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐẦU MÁY TOA XE 
 Hình 1.3: Kết cấu GCH toa xe hàng kiểu GL – GCH02 
  Các thông số kỹ thuật: 
Đây là loại giá chuyển toa xe hàng thép hàn, có độ bền tƣơng đối, chế tạo đơn 
giản, các thông số kỹ thuật nhƣ sau: 
 Khoảng cách trục trong một GCH: 1650 (mm) 
 Bánh xe thép đúc cán liền: Ф780 x 135 (mm) 
 Khoảng cách hai tâm bàn trƣợt: 1120 (mm) 
MAI VĂN TÚ – 64DCDM01 Page 10