учебное пособие
.pdf-21-
Принимается, что главным показателем эффективности вагона является величина средней погонной нагрузки нетто qпн , т.к. этой нагрузкой определяются провозные способности железных дорог.
Средняя погонная нагрузка нетто:
|
|
|
|
пн |
|
P |
дин |
, |
|
|
|
|
(1.14) |
||||
|
|
|
q |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2Lсц |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
57,14 |
|
4,754 тс/м; |
|
пнII |
|
58,28 |
4,655тс/м; |
|||||
|
q |
пнI |
|
q |
|||||||||||||
|
12,02 |
|
12,52 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qпнIII 1154,,5251 4,732 тс/м.
Таким образом, при изменении длины вагона его погонная нагрузка нетто не увеличивается.
Вывод:
Из расчетов видно, что в случае перевозки вышеперечисленной номенклатуры грузов не происходит повышения средней погонной нагрузки вагона нетто при изменении его длины на ± 0,5 м. Повышение средней погонной нагрузки нетто при неизменной длине станционных путей позволяет увеличивать полезную массу поезда и, следовательно, повысить провозную способность железных дорог и отдалить затраты на развитие их пропускной способности.
-22-
Однако, следует отметить, что если бы в расчетах был принят уровень осевой нагрузки не 21,0 тс/ось, а общепринятый на сети железных дорог РФ 23,5 тс/ось или внедряемый в настоящее время уровень осевой нагрузки 25,0 тс/ось, то эффективная величина длины вагона по осям сцепления автосцепок для тех же грузов получилась бы 13,27 м и 14,27 м, соответственно.
Более точным вариантом решения приведенной выше задачи может быть программа, в которой по тем же зависимостям рассматриваются не три значения длины вагона по осям сцепления автосцепок, а весь рациональный диапазон таких длин, выбираемых с заданным шагом между соседними значениями.
В Приложении представлен пример составления такой программы с использованием Microsoft Excel.
По результатам расчетов в этой программе наиболее эффективной длиной вагона по осям сцепления автосцепок, выведенной с учетом максимума погонной нагрузки вагона нетто является 2Lсц = 12,02 м, что идентично результату, полученному выше.
-23-
2.РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КУЗОВОВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ
2.1Оценка механической прочности кузова вагона
Расчет выполняется по упрощенным методикам, в которых кузов вагона рассматривается как балка на двух опорах, испытывающая действие всех нагрузок предусматриваемых «Нормами…».
Контур поперечного сечения кузова вагона мало изменяется из-за подкреплений поперечными балками рамы, стойками боковых стен, фрамугами крыш, а в длину кузова укладывается около пяти наибольших размеров поперечного сечения. Следовательно, приближенная оценка общего напряженного состояния согласуется с понятием балки. Предполагается, что на изгиб кузова как балки оказывают влияние жесткостные характеристики продольных стержневых элементов каркаса кузова.
Примем характеристики поперечных сечений продольных элементов кузовов различных вагонов и схему их компоновки по среднему сечению. Заметим, что размеры на расчетных схемах поперечных сечений четырех основных конструктивных исполнений грузовых вагонов указаны в сантиметрах.
-24-
Полувагон
Hв – полная высота вагона (см. задание на КП), см; Hл – высота листа обшивки боковой стены вагона, см,
90,7–расстояние от головок рельсов до хребтовой балки, см, = 31 + 19 + 16 = 66 см, + Нв.о. = 31 + 19 + 16 + 18 = 84 см.
= 31 + 19 + 5,3 = 55,3 см.
Для полувагонов с глухим кузовом (без разгрузочных люков) следует учитывать отсутствие в составе рамы двутавра, то есть его высота в расчете не должна учитываться HI = 0.
-25-
2Z №31
F = 169,48 см2 J = 26355,6 см3 H = 31 см
y0 = 15,37 см
I №19
F = 30,37 см2 J = 1575,7 см3 H = 19 см
y0 = 9,5 см
F = 25 см2
J = 666,1 см3 H = 16 см
y0 = 5,3 см
F = 31,26 см2 J = 608 см3 H = 18 см
y0 = 6,42 см
где F - площадь поперечного сечения рассматриваемого профиля; J - момент инерции рассматриваемого профиля относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести профиля; H - высота профиля;
y0 - расстояние от нижней плоскости до центра тяжести профиля.
-26-
Крытый
Ндв – высота дверного проема (см. задание на КП), см; 2Bп – внутренняя ширина пола (см. задание на КП), см.
-27-
F = 28,83 см2 J = 1780,37 см3 H = 20 см
y0 = 10 см
F = 12,18 см2 J = 211 см3 H = 10 см
y0 = 5 см
F = 21,68 см2 J = 83,45 см3 H = 9,2 см y0 = 5,12 см
F = 23,38 см2 J = 655,5 см3 H = 21 см
y0 = 11,32 см
F = 1,83 см2 J = 1,79 см3 H = 3,2 см y0 = 2,3 см
-28-
Платформа
F = 131,34 см2 J = 73966 см3 H = 60 см
y0 = 30 см
F = 12,86 см2 J = 194,4 см3 H = 10 см
y0 = 5 см
-29-
Цистерна
Круговое сечение цилиндрической части котла цистерны характеризуется следующими параметрами:
-30-
Fкотла (2Rв 2 ) ;
J котла Rв3 ,
где Fкотла – площадь кольцевого поперечного сечения; Jкотла – момент инерции этого сечения относительно центральных осей; δ – усредненная толщина оболочки котла цистерны (т.к.
разные котлы цистерн имеют разную толщину оболочки, то необходимо уточнять этот параметр в справочном пособии: "Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов" - М.: 1993 г.).
Прямоугольное сечение обшивки боковой стены или настила пола характеризуется следующими параметрами:
F□=b·h; J□=b·h3/12,
где F□ – площадь прямоугольного поперечного сечения; J□ – момент инерции прямоугольного сечения относительно центральных осей;
b – ширина прямоугольного сечения; h – высота прямоугольного сечения.