Методическое пособие по проведению прикладных лабораторных работ по дисциплине « Техническая механика»
методическая разработка по теме

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ

СООБЩЕНИЯ» в г. Алатыре

Методическое пособие

 по проведению прикладных лабораторных работ по дисциплине

 « Техническая механика»

по теме:

 «  Исследование и определение коэффициента запаса прочности автосцепки, пружин рессорного подвешивания и  бесчелюстной буксы подвижного состава железнодорожного транспорта»

                                                                                    Автор:    

Шашанов Сергей Валентинович,

преподаватель филиала

СамГУПС  в г. Алатыре

Алатырь

2017г

Одобрено

на заседании  цикловой комиссии

общепрофессиональных дисциплин

Председатель ЦК __/   Краснов А.И  

    Методическое  пособие  разработано   для  студентов,  обучающихся в филиале СамГУПС в г. Алатыре по специальности 23.02.06  «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог», и  для преподавателей, работающих в данном образовательном учреждении.

   Методическое пособие содержит планы-конспекты бинарных уроков по дисциплинам «Материаловедение», «Техническая механика» и профессионального модуля ПМ01« Эксплуатация и техническое обслуживание подвижного состава» МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда).

  Прикладные лабораторные работы проводятся в лаборатории технологии ремонта подвижного состава, что дает возможность студентам непосредственно познакомиться с конструкцией узлов подвижного состава

Содержание

1.План  бинарного урока по дисциплинам «Техническая механика»,  

« Материаловедение», МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель –поездов

Тема: Исследование и расчет цилиндрических пружин………………  

2.Технологическая карта  ……………………………………………      

3.План  бинарного урока по дисциплинам «Техническая механика»,

«Материаловедение»,  МДК.01.01. Конструкция, техническое

обслуживание и ремонт подвижного состава

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель -поездов

Тема: Проверка автосцепки по условию прочности

 при растяжении-сжатии ………………………………………………

4. Технологическая карта …………………………………………

5. План  бинарного урока по дисциплинам «Техническая механика»,

 « Материаловедение»,  МДК.01.01. Конструкция, техническое

обслуживание и ремонт подвижного состава

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель -поездов

Тема: Исследование конструкции бесчелюстной буксы……………..

 6. Технологическая карта ……………………………………………

 7 Заключение ………………………………………………………….

 8. Перечень рекомендуемых учебных изданий,

Интернет-ресурсов, дополнительной литературы…………………….

 9. Приложение№1 Отчеты  по лабораторным работам……………………

План  бинарного урока
по дисциплинам «Техническая механика», « Материаловедение»,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда)

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель –поездов

Тема: Исследование и расчет цилиндрических пружин

Цель:

- повторение и закрепление знаний о  цилиндрических пружинах, применяемых в подвижном составе.

Задачи:

Учебная:

-измерение различных цилиндрических пружин  тепловоза;

-сравнение жесткости пружины;

 - определение максимальной скорости движения локомотива.

Развивающая:

-развитие способностей к конструкторской технологической деятельности;
- развитие технического мышления, пространственных представлений, творческих  способностей, графических навыков;

Воспитательная:

-формирование сознательного отношения к изучаемому материалу, навыков самостоятельной работы;
- воспитание культуры труда.

 Тип урока:  урок закрепления знаний

 Форма урока: практическая работа

Методы обучения( по характеру познавательной деятельности):
        1. Объяснительно - иллюстративный

2. Репродуктивный

3. Проблемный

Средства обучения: оборудование лаборатории, пружины для измерения, измерительный инструмент, видеопроектор, персональный компьютер.

Межпредметные связи:  техническая механика, материаловедение,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава( тепловозы и дизель- поезда).

Ход занятия:

1.Организационный момент

1.1 Проверка готовности студентов к уроку

1.2 Объявление студентам темы и целей урока  

2. Повторение  изученного материала

2.1. Сообщения обучающихся

1. Презентация на тему: « Виды пружин»

2.Доклад на тему: «Материалы пружин»

3. Презентация на тему: « Способы изготовления пружин»

4.  Доклад на тему: «Виды термообработки»

3. Тема урока

Практическая работа

Исследование и расчет цилиндрических пружин

Ход работы:

1. Измерение характеристик заданных пружин

2.  Расчет жесткости пружин опытным путем и теоретическим путем

3.  Определение напряжения в витках пружины при действии статической нагрузки

4. Определение коэффициента запаса прочности

5. Определение максимальной скорости локомотива

4. Выводы и подведение итогов

Технологическая карта бинарного урока

 по дисциплинам «Техническая механика», «Материаловедение»,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда)

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель -поездов

Тема: Исследование и расчет цилиндрических пружин

План бинарного урока
по дисциплинам «Техническая механика», « Материаловедение»,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда)

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель -поездов

Тема: Проверка автосцепки по условию прочности при растяжении-сжатии

Цель:

-повторение и закрепление знаний о назначении и устройстве ударно-сцепных устройств, применяемых в подвижном составе.

Задачи:

Учебная:

-измерение размеров сцепки подвижного состава;

- определение значения продольной силы и нормального напряжения на участках корпуса автосцепки в  опасных сечениях;

-определение коэффициента  запаса прочности для опасного участка

Развивающая:

-развитие способностей к конструкторской технологической деятельности;
       -развитие технического мышления, пространственных представлений,  творческих  способностей, графических навыков;

Воспитательная:

-формирование сознательного отношения к изучаемому материалу;
       -воспитание культуры труда, формирование навыков самостоятельной работы.

Тип урока:  урок закрепления знаний

 Форма урока: практическая работа

Методы обучения( по характеру познавательной деятельности):
        1. Объяснительно - иллюстративный

2. Репродуктивный

3. Проблемный

Средства обучения:

-оборудование лаборатории, автосцепное устройство, измерительный инструмент, видеопроектор, персональный компьютер.

Межпредметные связи:  техническая механика, материаловедение,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава( тепловозы и дизель- поезда).

Ход занятия:

1.Организационный момент

1.1 Проверка готовности студентов к уроку

1.2 Объявление студентам темы и целей урока  

2. Повторение  изученного материала

2.1. Сообщения обучающихся

1. Презентация на тему: « Виды автосцепок»

2.Доклад на тему: «Материалы, применяемые для изготовления автосцепок»

3. Презентация на тему: « Способы изготовления автосцепок»

4.  Доклад на тему: «Виды термообработки»

3. Тема урока:

Практическая работа

Проверка автосцепки по условию прочности при растяжении-сжатии

Ход работы:

1. Измерение размеров автосцепки

2. Определение  значения продольной силы и нормального напряжения на участках корпуса автосцепки в сечениях

          3.  Определение коэффициента прочности для опасного участка

   4.  Выводы и подведение итогов

Технологическая карта бинарного урока

по дисциплинам «Техническая механика», « Материаловедение»,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель- поезда)

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель –поездов

Тема: Проверка автосцепки по условию прочности при растяжении-сжатии

План бинарного урока
по дисциплинам «Техническая механика», « Материаловедение»,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда)

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель –поездов

Тема: Исследование конструкции бесчелюстной буксы

Цель:

- повторение и закрепление знаний о конструкции бесчелюстной буксы

Задачи:

Учебная:

         -ознакомление с техническими характеристиками букс;

-проведение расчета буксовых подшипников.

Развивающая:

-развитие способностей к конструкторской технологической деятельности;
развитие технического мышления, пространственных представлений, творческих  способностей, графических навыков;

Воспитательная:

-формирование сознательного отношения к изучаемому материалу;
        -воспитание культуры труда, формирование навыков самостоятельной работы.

Тип урока:  урок закрепления знаний

 Форма урока: практическая работа

Методы обучения( по характеру познавательной деятельности):
        1. Объяснительно - иллюстративный

2. Репродуктивный

3. Проблемный

Средства обучения:

- оборудование лаборатории, бесчелюстная букса для сборки, измерительный инструмент, видеопроектор, персональный компьютер,

Межпредметные связи: техническая механика, материаловедение,

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава( тепловозы и дизель- поезда).

Ход занятия:

1.Организационный момент

1.1 Проверка готовности студентов к уроку

1.2 Объявление студентам темы и целей урока  

2. Повторение  изученного материала

2.1. Сообщения обучающихся

1. Презентация на тему: « Виды букс»

2.Доклад на тему: «Материалы, применяемые для изготовления букс»

3. Презентация на тему: « Способы изготовления букс»

3. Тема урока:

Практическая работа

 Исследование конструкции бесчелюстной буксы

Ход работы:

1. Разборка букс

2. Измерение размеров букс и заполнение таблицы №1

3. Сборка букс

4. Определение времени работы  в часах буксовых подшипников тепловоза 2ТЭ10М

5. Определение расчетного пробега  локомотива

4. Выводы и подведение итогов занятия

Технологическая карта бинарного урока

 по дисциплинам «Техническая механика» и

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда)

Раздел: Механическая часть  тепловозов и дизель –поездов

Тема: Исследование конструкции бесчелюстной буксы

Заключение

  Бинарные уроки по дисциплинам:  «Техническая механика», «Материаловедение», МДК.01.01. «Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава ( тепловозы и дизель- поезда)».

В ходе выполнения  практических работ  обучающиеся рассмотрели устройство пружин, автосцепки, букс не только с точки зрения конструктора, но и технолога.

   При использовании данной формы учебного занятия   для преподавателя появляется  возможность  быть  в роли организатора и консультанта.

Используя оборудование специальной лаборатории, преподаватель приближает учебное занятие к условиям трудовой деятельности.

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

     1 Адаскин А.М., Зуев В. М. Материаловедение (металлообработка). М.: Академия, 2010.-285с

2.Лукъянов  А.М. Техническая механика- М. ФГБОУ «Учебно-методический центр образования на железнодорожном транспорте»  2014 - 711с

3. Михалченко Г.С. Теория и конструкция локомотивов – М. маршрут 2006 5484с

Дополнительные источники:

1. Воронин Н.Н.,ЕвсеевД.Г. «.Материаловедение и технология конструкционных материалов для железнодорожной техники»  Москва изд. «Маршрут»2004 -456с.

    2. Калихович. А.М  Тяговые приводы тепловозов. М. Изд-во  Транспорт 1985.-365с

    3. Никифоров ВМ  Технология металлов и конструкционные материалы М. Изд-во   Высшая школа.  1980.-365с

    4. Рогачева И.Л. Использование современных педагогических технологий обучения в подготовке специалистов  ж.д. транспорта. М.: УМК МПС.1999.-136с

Иллюстрированные учебные пособия и электронные образовательные ресурсы:

1.Зарембо Е.Г. Материаловедение. М.: ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2008. -65с

2.Электронный ресурс «Все о материалах и материаловедении». Форма доступа: materiall.ru

3.Электронный ресурс «Техническая механика». Форма доступа: technical-mechanics.narod.ru

 Средства массовой информации:

1. «Материаловедение» // Форма доступа: www.nait.ru
2.  «Локомотивы» Форма доступа: WWW.lokm.ru;e-mail; info@ lokom.ru

Приложение№1

Отчеты

по практическим работам

Практическая работа №

Исследование и расчет цилиндрических пружин.

Цель работы: ознакомиться с областью применения цилиндрических пружин на подвижном составе; научиться снимать характеристики пружин; уяснить расчет пружин на прочность; использовать полученные знания при изучении конструкции экипажных частей локомотивов.

Оборудование: комплект пружин рессорного подвешивания тележки тепловоза, из мерительный инструмент.

Ход работы

В технике пружины используют  для ________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В ходовых частях локомотивов пружины используют___________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. В таблице 1привожу сведения, касающиеся материала и способов обработки пружин, используя справочную литературу и электронные ресурсы.

Таблица 1

2. В таблицу 2 заношу характеристики  заданной цилиндрической пружины из комплекта рессорного подвешивания тепловоза.

Таблица 2

Примечание:

Нагрузка на пружинный комплект 56, 5кн

Наружная пружина воспринимает 63% нагрузки

Средняя пружина воспринимает 25% нагрузки

Внутренняя пружина воспринимает 18% нагрузки

1. Жесткость пружины определяю опытным путем.

Настраиваю индикаторное приспособление, кладу груз весом G=___н.

Деформация пружины составила h=____мм.

Жесткость пружины равна ______н/мм.

2.2Определить жесткость пружины теоретическим путем по формуле:

где  d – диаметр прутка, мм

D – средний диаметр пружины, мм

n – рабочее число витков пружины

G – модуль сдвига, принимаем 80000 мПа

3. Данная пружина работает на растяжение и сжатие, каждый виток испытывает деформацию ______________________________________________________

2. Определяю напряжение в витках пружины при действии статической нагрузки по формуле:

Где  P-статическая нагрузка на пружину, из таблицы 2

         d-диаметр прутка пружины, из таблицы 2

         D-средний диаметр пружины, из таблицы 2

3. Определяю коэффициент запаса прочности пружины по формуле:

Коэффициент запаса показывает____________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

4. С учетом коэффициент запаса прочности определяю максимальную скорость движения локомотива по условию прочности пружины, используя эмпирическую формулу:

Вывод_______________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Практическая работа №

Исследование конструкции бесчелюстной буксы.

Цель работы: закрепить знания конструкции букс локомотивов, научиться производить расчет буксовых подшипников, ознакомиться с техническими характеристиками букс.

Оборудование: букса тепловоза 2ТЭ10М, наглядное пособие буксы бесчелюстной тележки, демонстрационные плакаты, измерительный инструмент, гаечные ключи, вычислительная техника.

Порядок выполнения работы

1. Буксы локомотивов служат:______________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Гаечным ключом отвернуть болты крепления передней крышки буксы тепловоза 2ТЭ10М и снять крышку. Ознакомиться  с конструкцией буксы. Букса  тепловоза состоит из следующих частей__________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. В таблице 6.1 привести технические характеристики буксы  тепловоза 2ТЭ10М.

Технические характеристики буксы тепловоза 2ТЭ10М

Таблица 6.1

4. Собрать буксу.

5. Определить долговечность в часах буксовых подшипников тепловоза 2ТЭ10М по формуле:

(6.1)   

(6.2)        

где С – коэффициент работоспособности подшипника;

Рr  - приведенная радиальная нагрузка, н;

n – расчетная частота вращения колесной пары, об/мин.

Коэффициент работоспособности:

(6.3)

где k – коэффициент динамической стойкости, принять 70-80

       i  - число рядов роликов

       d -  диаметр ролика, мм

       1 – рабочая длина, мм

       Z – число роликов в ряду

Приведенная радиальная нагрузка:

(6.4)  

где kq –  динамический коэффициент, принять 2,5-3

Средняя радиальная нагрузка:

 (6.6)

где Рст -  статистическая нагрузка на шейку оси, н

Fкр- расчетная сила тяги, отнесенная к одному колесу, н

Расчетная частота вращения колесной пары:

(6.7)   n = n1+n2/2=                                                           об/мин

где n1 – частота вращения колесной пары при расчетной скорости

n2 – частота вращения колесной пары для средней скорости между расчетной и конструкционной.

Частота вращения для средней скорости:

(6.8)  

Частота вращения для расчетной скорости

(6.9) n1= 1000 · VP /60 ·π·DK =

где Vр, Vср – скорость соответственно расчетная и средняя, км/ч

Dk – диаметр колеса по кругу катания, м.

Расчетный пробег локомотива:

(6.10)  

где Vст – средняя техническая скорость движения, принять 55 км/ч.

6. Сделать вывод, обеспечивает ли расчетная долговечность подшипника пробег до капитального ремонта КР.

______________________________________________________________

______________________________________________________________

Рисунок 6.1 Буксовый узел тепловоза ТЭ10М

Лабораторная работа №

Тема: Проверка автосцепки на условие прочности при растяжении- сжатии.

Цель работы:

1. Научиться выполнять расчет запаса прочности при растяжении- сжатии.
2. Ознакомиться с назначением и устройством ударно- сцепных устройств в подвижном составе

Порядок выполнения работы

1. Автосцепное устройство предназначено: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________    

1.1Корпус автосцепки испытывает следующие виды деформаций ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________        

2 Рассматриваем корпус сцепки как брус и вычерчиваем расчетную схему:

2. Замеряем толщину стенок корпуса и определяем площадь сечения автосцепки.

Результаты замеров и расчетов заносим в таблицу:

3. Прикладываем к расчетной схеме усилие равное ______ н , это соответствует  значению силы тяги, при трогании с места тепловоза ТЭ10 М.

4. Используя метод сечений определяем значение продольной силы и нормального напряжения на участках корпуса автосцепки в сечениях. Результаты заносим в таблицу.

5. Наиболее опасным участком корпуса является участок с

Gmax = _______ н.

6. Для опасного участка определяем коэффициент  запаса прочности

где = 250мПа.

 Вывод: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 Студент ____________________  

 Преподаватель ______________