ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВАГОНОВ НА ПРОЧНОСТЬ

  Главная      Учебники - Транспорт ж/д     Вагоны промышленного железнодорожного транспорта (Шевченко П.В., Горбенко А.П.) - 1980 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  39  40  41  42  43 

 

 

Глава 1 2

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВАГОНОВ НА ПРОЧНОСТЬ

12.1. Нагрузки, действующие на вагон

В процессе эксплуатации вагоны подвергаются действию различных нагрузок (собственного веса, веса перевози-

 

мого груза, сил взаимодействия с верхним строением пути и со смежными вагонами или локомотивом поезда, сил, вызываемых способами загрузки или выгрузки, технологией изготовления или ремонта и пр.).

Все нагрузки, действующие на вагон, делятся на постоянно действующие, или статические, и нагрузки, зависящие от времени действия, — переменные, или динамические.

К постоянно действующим нагрузкам относятся: тара вагона и вес перевозимого в нем груза, давление сыпучих или навалочных грузов на стенки вагона и гидростатическое давление жидкости на стенки котла цистерны.

К динамическим нагрузкам относятся: силы взаимодействия ходовых частей вагона с верхним строением пути, силы взаимодействия между вагонами и локомотивом и силы инерции.

Действию ветровой нагрузки вагоны могут подвергаться как в состоянии покоя, так и при движении. В практике прочностных расчетов различных частей и узлов вагонов обычно принимают наиболее невыгодное сочетание действующих на них нагрузок.

Вертикальная нагрузка, учитываемая при расчете несущих элементов вагонов, состоит из тары вагона, веса перевозимого в нем груза и динамических нагрузок, возникающих при колебаниях кузова вагона на рессорах из-за неровности рельсового пути.

Динамическая нагрузка определяется путем умножения тары и полезной нагрузки или напряжений, полученных от этих нагрузок, на коэффициент вертикальной динамики.

Коэффициент вертикальной динамики грузовых вагонов определяется по следующим формулам:

для скоростей движения 14—28 м/с

 

В расчете необходимо учитывать отдельно центробежные силы кузова и

тележки [14]. Для предварительных расчетов вагонов рекомендуется принимать центр тяжести тележки на уровне оси колесной пары, а центр тяжести кузова — на расстоянии 180 см от уровня осей колесных пар.

При расчете на прочность отдельных элементов тележки вагона от боковой нагрузки необходимо определять усилия в этих элементах, возникающие при одновременном действии боковой и вертикальной нагрузок брутто. При этом должны быть учтены деформации рессор и перемещения конструкции подвешивания.

При расчете боковых стен и шкворневых балок грузовых вагонов влияние боковых нагрузок учитывается путем увеличения нагрузки брутто на 10% или добавлением напряжений на 10%.

Кроме рассмотренных выше боковых нагрузок, вагон подвергается действию поперечных сил инерции, возникающих от боковых толчков при входе вагона в кривую. Эти силы, по данным экспериментальных исследований, принимают равными Рбр Для грузовых вагонов, т. е. соответствующими ускорению lg.

В соответствии с нормами расчета вагонов на прочность для железных дорог СССР продольные нагрузки, учитываемые при расчете всех вагонов, представляют собой сжимающие и растягивающие ударно-тяговые силы, возникающие в поезде при различных режимах его движения. Значения продольных сил в совокупности с остальными, действующими на вагон нагрузками, принимаются, исходя из двух основных режимов работы вагона в эксплуатации:

I — трогание с места, осаживание или торможение поезда при малых скоростях движения, соударения вагонов при маневровой и сортировочной работе на станциях (продольная сила равна +2 МН);

 

III — движение поезда с наибольшей допускаемой скоростью (продольная сила равна ±1 МН).

При торможении вагона возникают силы инерции и силы тормозной системы. Силы инерции при торможении определяются по формуле

 

 

 

Оборудование вагона и его крепления рассчитывают на силы инерции при торможении с учетом соударения вагонов по формуле (12.6), в которую вместо Pop подставляют вес соответствующей части оборудования. Значение г)т принимают для уровня, в котором расположен центр тяжести этой части. Допускается условно силы инерции прикладывать вдоль хребтовой балки (60%) и вдоль боковых балок грузовых вагонов (40%). Сила инерции, прикладываемая к боковой балке, распределяется между поперечными балками рамы пропорционально их жесткости на изгиб в горизонтальной плоскости.

При расчете цистерн помимо двухсторонней тяги и сжатия учитывается еще продольная сила инерции котла, приложенная к центру его днища:

NH = 250РК/Рбр, (12.8)

где Рк — вес груженого котла цистерны;

Рбр — вес цистерны брутто.

На эту нагрузку должно быть рассчитано крепление котла к раме и вызываемая ею добавочная вертикальная

нагрузка на тележку, определяемая формулой

 

 

 

Кроме того, при расчете тележек должна учитываться сила инерции, приложенная к пятнику шкворневой балки, равная утроенному весу тележки. Полученные в этом расчете напряжения суммируются с напряжениями от статической нагрузки брутто.

Нагрузки при вписывании вагона в кривые определяются из условий равновесия тележки при движении ее по кривой. При определении указанных нагрузок коэффициент трения между колесом и рельсом принимается равным 0,25.

Силы в тормозной системе определяются, исходя из максимального усилия на штоке поршня тормозного цилиндра при коэффициенте полезного действия рычажной передачи, равном единице. Внутреннее давление в резервуарах пневматического тормоза при расчетах на прочности принимается равным 0,6 МН/м2 (6 кгс/см2).

Внутреннее давление, принимаемое для расчета котлов цистерн, определяется как сумма давлений паров жидкости или газа и давления, развиваемого при гидравлическом ударе. Давление паров жидкости принимается 0,15 МН/м2 (1,5 кгс/см2) по регулировке предохранительных клапанов.

Давление, возникающее при гидравлическом ударе, определяется давлением силы инерции жидкости в котле цистерны на площадь вертикальной проекции днища. Для I режима загру-жения сила инерции жидкости определяется по формуле (12.8), в которой вместо Рк подставляется Рт — вес жидкости в котле.

 

 

 

 

Усилия, обусловленные технологическими факторами, учитываются в расчете элементов вагона, подвергаемых деформации. К таким усилиям относятся силы, возникающие при запрессовке, горячей посадке и при других видах сборки с предварительным натягом. Усилия, возникающие в результате сварки и деформации деталей в процессе их изготовления, в расчете не учитываются.

Нагрузка распора сыпучих тел на вертикальную стенку кузова вагона определяется но формуле

 

 

 

12.2. Нагрузки, действующие на раму и кузов вагона

При расчете рам и кузовов вагонов на прочность учитываются следующие силы, действующие на них:

вертикальная статическая, состоящая из полезной нагрузки и собственного веса кузова;

вертикальная динамическая, определяемая как произведение вертикальной статической нагрузки на коэффициент вертикальной динамики;

боковая, определяемая центробежной силой и ветровой нагрузкой;

продольные силы, передаваемые на кузов через автосцепку;

скручивающие (кососимметричные), обусловленные несимметрией реакций опор или возникающие при несимметричном подъеме кузова домкратами;

распор сыпучего груза; усилия от установленного на раме вагона тормозного оборудования.

Прочность и эксплуатационная надежность несущих конструкций рам и кузовов вагонов оцениваются:

по сравнению максимальных напряжений в элементах несущей конструк-' ции при наиболее невыгодном сочетании действующих на них сил;

по устойчивости сжатых элементов несущей конструкции;

по прогибам элементов несущей конструкции;

по вибрационной устойчивости, т. е. по сравнению собственных частот колебаний с частотами возмущающих сил, и устранению опасных резонансов;

по предельным нагрузкам, определяемым пластическим состоянием элементов конструкции (например, конце-

 

вых стоек в пассажирских вагонах, служащих для повышения безопасности при авариях);

но эмпирическим нормам для отдельных элементов, для которых расчетным путем не удается определить напряжения.

Для определения напряжений составляются расчетные схемы несущей конструкции кузова, которые представляются либо стрежневыми системами, либо оболочками, либо в виде смешанной системы.

Оценку устойчивости сжатых элементов выполняют сравнением критических напряжений или критических сил с действующими в элементе сжимающими напряжениями или силами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  39  40  41  42  43