4.12.1 Визначення розмірів вирізу у діафрагмі
При розрахунку, маємо на увазі, що якщо колесо візка стоїть на балці у площині діафрагми, діафрагма сприймає тільки половину тиску колеса [14] .
Частіше рельс лежить на середині балки, тому обидва вертикальних стержня 2 і 4 рами діафрагми навантажені однаково. Таким чином, кожен із стержнів сприймає навантаження:
Визначаємо ширину стержня d за формулою [18]:
Висота перекладини рами діафрагми (рис. 4.6) визначається з умов її роботи на згин з урахуванням того, що вона працює як нерозрізна балка:
Ширина вирізу а діафрагмі (рис. 4.6):
Рисунок 4.7 – Велика діафрагма
5 Вибір розмірів перерізу й розмірів продольного ребра жорсткості
Повздовжні ребра жорсткості встановлюються, як правило, у стисненому поясі балки з метою забезпечення місцевої стійкості стінки. Виготовлення ребер з гнутих профілів швелерного типу передбачає створення найбільших моментів інерції ребер при найменших витратах матеріалу [13].
При
наявності одного повздовжнього ребра
необхідний момент інерції
повздовжнього ребра визначається у
залежності від відстані його до стисненого
поясу (0,2
чим більша відстань, тим менше значення
необхідного моменту інерції ребра
.
Однак
не повинно бути меншим 1,5
і більше 7
,
де
Отже, вибираємо:
У
відповідності з розрахованим
відповідно ГОСТ 8240-72 вибираємо дійсну
величину моменту інерції швелера
а потім номер швелера.
Отже, за стандартом вибираємо швелер №14а, для якого;
Вага
1 погонного метру – 13,3 кгс; h=140
мм; b=62мм;
s
= 4,9 мм; t=8,7
мм; F
= 17,7
;
Рисунок 5.1 – Схема перерізу ребра
Довжина ребра приймається такою, щоб воно переходило в опорні відсіки на 50 см.
Для запобігання попадання вологи у середину продольного ребра жорсткості до його торців приварюють прямокутні пластини (заглушки) (рис. 5.2 і рис. 5.3)
Рисунок 5.2 - Заглушка
6 Розрахунок міцності зварних з’єднань
Якщо балка перевищує по довжині сталь, яка є за стандартом, то вертикальні полотна і горизонтальні пояса складаються з двох і більше листів (рис. 6.1).
Кількість стикових швів і їх розташування у вертикальних полотнах і горизонтальних поясах балок назначаємо виходячи з конструктивних міркувань. При цьому враховуємо, що зварні шви не рекомендується розташовувати у площа перерізу, де діє великий згинальний момент.
З урахуванням розрахунків (див. стор. 16-18) відповідно до стандарту ГОСТ 19903-74 вибираємо необхідну довжину листового прокату, розміри якого наводяться у табл.. 6.1
Таблиця 6.1 – Розміри листового прокату, мм
Елемент |
Товщина |
Ширина |
Довжина |
|||
Розрахункова |
За ГОСТом |
Розрахункова |
За ГОСТом |
|||
Пояс |
20 |
100 |
1250 |
10500 |
2500-12000 |
|
Стінка |
10 |
1384 |
1400 |
10500 |
2000-8000 |
|
Діафрагма |
8 |
940 |
700 |
1330 |
2000-8000 |
|
Рисунок 6.1 – Схема розташування стикових швів на вертикальному (а) і горизонтальному (б) полотнах.
Розрахунок міцності зварних швів виконуємо для найбільш навантаженого стикового шва стінки. Згідно з рис. 6.1 це є шов №1.
Згинальний момент, який приходиться на вертикальні стінки, визначається за формулою [15]:
,
де
– згинальний момент перерізу, у якому
розташований зварний шов, що розраховується
на міцність.
де
l = 105 см (стор. 23);
с – відстань від початку балки до шва №1, с = 300 см (рис. 6.1).
Нормальні напруження у крайньому волокні стінки і, також, у зварному шві визначаються за формулою[15]:
,
де
(див.
стор. 23);
Отже, найбільш навантажений стиковий шов стінки витримає максимальне навантаження.
Так як розміри листового прокату відповідно до ГОСТ 19903-74 для пояса становлять 2500 – 12000 мм, приймаємо листовий прокат рівний довжині балки – 9500 мм. Таким чином, зварювальні шви у поясі відсутні.
Так як верхній пояс, як правило, приварюється до вертикальної стінки двостороннім швом, зусилля Р сприймаються двома поясними швами, напруження у яких визначаються за формулою:
,
де Q – максимальна перерізуюча сила, Q = 149208.1 кгс (табл.. 4.1)
,
де
96.88/2
= 48,44
см
j – коефіцієнт зниження допустимих напружень [11]:
Отже, поясні шви витримають навантаження.