Metodycka_3_kurs_Risenna
.pdf
Значення (S dг ) приймаємо 28,5 мм та 20,5 мм у прямій. Коефіцієнти та дорівнюють нулю.
Розрахунки обмеження для верхньої зони: а) для кузова вагона
Eо 0,5 (S dг) q w [k1 k3] k 28,5 54 [4 180] 0;
Eв 0,5 (S dг) q w [k2 (2l n) n k1 k3] k
28,5 54 [2,5 (17 8,5) 8,5 4 180] 0 0 87,13мм;
E |
[0,5(S d |
г |
) q w] |
2l 2n |
[k |
2 |
(2l n) n k |
k |
3 |
] k |
|
||||||||||
з |
|
|
2l |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(28,5 45) 17 2 3,3 [2,5 (17 3,3) 3,3 4 180] 0 0. 17
Так як у формулах для визначення Eoта Eз у квадратних дужках отриманий результат має знак мінус - розрахунок виконується з умов вписування у габарит на прямій.
Eоп Eвп 0,5 (Sп dг) q w 20,5 54 74,5мм;
Eзп [0,5 (Sп dг) q w] |
2l 2n |
(20,5 54) |
17 2 3,3 |
103,4мм. |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
2l |
|
|
17 |
|
|
Розрахуємо обмеження для інших |
Eз перетинів |
nз та nв- Eв та Eз й |
||||||
отримані результати заносимо до таблиці 4. |
|
|
Таблиця 4 |
|||||
|
Обмеження напівширини вагона |
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
Найменування |
n - відстань від шво- |
E – зміщення, мм |
|
Позначення зміщення |
||||
|
рневого перетину, м |
|
|
|
|
відповідної зони вагона |
||
Консольна |
3,3 |
|
|
103,4 |
|
|
|
|
3,0 |
|
|
100,8 |
|
Eз |
|||
частина вагона |
2,0 |
|
|
92,0 |
|
|||
|
1,0 |
|
|
83,3 |
|
|
|
|
Шворень |
0,0 |
|
|
74,5 |
|
Eо |
||
Серединна части- |
1,0 |
|
|
74,5 |
|
Eв |
||
на вагона |
2,0 |
|
|
74,5 |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
3,0 |
|
|
74,5 |
|
|
|
|
|
4,0 |
|
|
74,5 |
|
|
|
|
|
5,0 |
|
|
74,5 |
|
|
|
|
|
6,0 |
|
|
74,5 |
|
|
|
|
11
|
7,0 |
74,5 |
|
|
8,0 |
74,5 |
|
|
8,5 |
74,5 |
|
За даними таблиці 4 будуємо горизонтальну габаритну рамку кузова вагона (рис. 3).
Рис. 3
Максимально-допустиму ширину вагона розраховуємо в трьох перетинах (основному, внутрішньому та зовнішньому) з урахуванням обмежень:
Якщо всі розраховані значення більше ширини вагона, то вагон в заданий габарит рухомого складу вписується.
Висновки
Висновки повинні містити відповіді на такі питання:
1.З якою метою виконується перевірка вписування вагона у габарит?
2.Навести основні габарити вагонів по ГОСТ 8239-83.
3.Відповідає розглянутий вагон заданому габариту?
Література
1.Шадур Л.А. Вагоны. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1980.
–439 с.
2.Инструкция по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах СССР колеи 1520 мм. - М.: Транспорт, 1985. – 127 с.
4.ГОСТ 8239-83 Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм.
12
Сили які діють на вагон
Для розрахунку на міцність елементів конструкції рухомого складу, а також на стійкість і безпеку руху вагонів необхідно оцінити і розглянути всі сили діючі на вагон:
-статичні (власні сили тяжіння вагона і його вантажу, тиск вітру та ін.);
-динамічні (відцентрова сила, сили виникаючі при гальмуванні).
У розрахунках на міцність корисне навантаження звичайно приймають постійним, яке дорівнює вантажопідйомності вагона, а в деяких випадках враховують неповне використовування вантажопідйомності вагона. Постійно
діючі навантаження часто називають статичними. |
|
|
1.1 Статичне навантаження, яке діє на вагон: |
|
|
- |
вантажний вагон Pст (Т Р) g, (кН), |
(1) |
- |
пасажирський вагон Pст (Т n 0,1) g ), (кН), |
|
де T - тара вагона (т),
P- вантажопідйомність вагона (т), n- кількість місць пасажирів,
0,1- середня вага , яка приходиться на одного пасажира (т), g- прискорення вільного падіння, g= 10 м/с2.
1.2. Вертикальне динамічне навантаження розраховується за формулою:
Pд Рст kд,
де kд- коефіцієнт динаміки;
ддв 4 ln 1
1 P(kдв)
- параметр розподілу ( для вантажних = 1,13; для пасажирських
=1); k
(2)
(3)
При оцінці міцності вагонів за допустимими напруженнями, прийнятих згідно розрахунковим режимам, приймається P(kдв)= 0,97;
kдв - середнє вірогідне значення коефіцієнта вертикальної динаміки при швидкостях руху вагона v 15 м/с ( 55 км/ч) визначається за формулою:
|
a 3,6 10 4 b |
v 15 |
, |
(4) |
|
kдв |
|||||
|
|||||
|
|
fст |
|
||
де a - коефіцієнт, що приймається на підставі обробки результатів теоретичних і експериментальних досліджень (для елементів кузова вагона - 0,05;
13
для обресорених частин візка - 0,10; для необресорених частин візка - 0,15); b - коефіцієнт, що враховує вплив числа осей у візку або групі візків під
одним кінцем вагона на величину коефіцієнта динаміки:
|
|
|
|
|
|
b |
mт 2 |
; |
|
(5) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
mт 2 |
|
|
||||
v- розрахункова швидкість руху вагона, |
м |
, (для швидкостей руху ванта- |
|||||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
км |
|
|
м |
|
с |
|||
жних вагонів 100 120 |
- 28 33,3 |
; для пасажирських вагонів 100 |
|||||||||||
год |
|
||||||||||||
|
км |
|
м |
|
|
|
|
с |
|
|
|||
160 |
- 28 44 |
); |
|
|
|
|
|
|
|
||||
год |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
||||
fст |
- статичне прогинання ресорного підвішування, м ( для вантажних |
||||||||||||
вагонів - 0,045 0,055 м, для ізотермічних - 0,08 0,12 м, для поштових, багажних - 0,13 0,18 м, для пасажирських - 0,15 0,2 м);
m - число осей у візку під одним кінцем кузова вагона.
1.3. Відцентрова сила, що виникає при русі в кривих ділянках колії, прикладена до центру ваги вагона і направлена горизонтально, перпендикулярно подовжній осі вагона визначається за формулою:
Hц Рбр, |
(6) |
де - для пасажирських вагонів дорівнює 0,1, а для вантажних - 0,075;
Рбр Ро mо |
(7) |
Ро - осьове навантаження (кН); mo - кількість осей у вагоні. 1.4. Рівнодіючу силу тиску вітру:
Hв F , |
(8) |
де - тиск вітру, = 500 Па;
F - площа бічної проекції кузова, м2 (для розрахунку платформ, піввагонів і транспортерів замість бічної проекції кузова приймають бічну проекцію вантажу, завантаженого з повним використовуванням габариту рухомого складу).
Площа бічної поверхні визначається за формулою: а) для вантажних вагонів:
14
- для піввагонів і платформ
Fг (hг h) Lкузова, |
(9) |
де hг - висота габариту;
h- висота від рівня головок рейок до ковзунів (для вантажних вагонів h = 0,934 м);
Lкузова- довжина кузова вагону;
- для критих вагонів , вагонів-хоперів, думпкарів
Fг (hд h) Lкузова, |
(10) |
де hд - висота від рівня головок рейок до верхньої точки даху, (м); |
|
- для цистерн |
|
Fц D Lкотла, |
(11) |
де D - діаметр котла (м). |
|
б) для пасажирських вагонів. |
|
Fп hкузова Lкузова |
(12) |
де hкузова - висота кузова (м); |
|
hкузова hд h, |
(13) |
де hд - висота від рівня головок рейок до верхньої точки даху (м);
h- висота від рівня головок рейок до ковзунів (для пасажирських ва-
гонів h = 0,99 м).
1.5. Бічна сила (рис. 4) визначається за формулою:
Рис.4 Схема діючих сил на вагон
15
P |
Нц hц Hв hв |
(14) |
|
||
б |
mo 2b2 |
|
|
|
де 2b2 - відстань між центрами буксових вузлів, 2b2 == 2,036 м;
hв,hц - відстань від осі колісної пари до центру ваги вагона (для вантаж-
них вагонів hв hц= 1,7 м, для пасажирських вагонів hв hц= 2,0 м,); mo - число осей у вагоні;
Hц,Hв- відцентрова сила і сила тиску вітру відповідно (кН).
Приклад
Розрахунок сил, які діють на вантажний вагон
Вхідні дані: тара критого вагона T = 21,4 т, вантажопідйомність Р = 71 т.
довжина кузова Lкузова= 13,4 м;
ширина кузова Hкузова = 3,65 м. 1. Статичне навантаження, яке діє на вагон:
Pcт (21,4 71) 10 924(кН),
2.Вертикальне динамічне навантаження:
Середнє вірогідне значення коефіцієнта вертикальної динаміки (kдв )
визначається для: а) кузова вагона;
в) обресорених частин вагона; г) для необресорених частин вагона.
b - коефіцієнт, що враховує вплив числа осей вагона
b n 2 2 2 1, 2n 2 2
де n- число осей у візку. а) для кузова вагона:
kдв 0,05 1 3,6 10 4 33,3 15 0,17; 0,055
16
kдв |
0,17 |
|
4 |
3,51 0,32; |
|
3,14 |
|||
1,13 |
|
|
||
б) для обресорених частин вагона:
kдв 0,10 1 3,6 10 4 33,3 15 0,22; 0,055
kдв |
0,22 |
|
4 |
3,51 0,41; |
|
3,14 |
|||
1,13 |
|
|
||
в) для необресорених частин вагона:
kдв 0,15 1 3,6 10 4 33,3 15 0,27, 0,055
kдв |
0,27 |
|
4 |
3,51 0,51, |
|
3,14 |
|||
1,13 |
|
|
||
де а – коефіцієнт, який враховує обресореність елементів вагона
а= 0,05 – для елементів кузова;
а= 0,10 – для обресорених частин вагона;
а= 0,15 – для необресорених частин вагона. Тоді:
Pд 924 · 0,32 = 295,68 (кН).
3. Відцентрова сила:
Hц 0,075 924 69,3 (кН),
4.Рівнодіючу силу тиску вітру:
F Lкузова Hкузова 13,4 3,65 48,91(м2);
Hв 0,5 48,91 24,46(кН);
Тоді
P69,3 2,0 24,46 2,0 23,026(кН).
б4 2,036
17
Висновки
Висновки повинні містити відповіді на такі питання:
1.Які сили діють на вагон?
2.Результати розрахунку діючих сил.
Література
1.Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). ВНИИЖТ – ГосНИИВ, М.:1996. 286 с.
2.Лукин В.В., Шадур Л.А. Конструирование и расчет вагонов. – М.: УМК МПС России, 2000. 731 с.
Колісні пари вагонів. Розрахунок приблизним та ймовірним способами
Порядок розрахунку приблизним та ймовірним способами
Під час руху вагона по колії колісна пара піддається дії різних статичних і динамічних сил. До основних сил, які враховуються при розрахунку вагонної вісі на міцність, відносяться: тара вагона і маса, зусилля, визвані центробіж-
ною силою, що виникають на кривих ділянках шляху; зусилля, визвані тис-
ком вітру на поверхню кузова; сили інерції при гальмуванні; сили, які вини-
кають при вписуванні колісної пари у криву, при русі по стрілках і сили, які скручують вісь при коченні коліс з різними діаметрами.
Розрахункова схема.
18
Рисунок 5.1 Вісь колісної пари.
Рисунок 5.2 Колісна пара.
1 Визначаємо вертикальне статичне навантаження, прикладене до шийки вісі:
РСТ = |
1 |
* |
mБР |
n*mКП 2*n*mШ |
*q . |
(1) |
|
|
|
||||
2 |
|
|
2*n |
|
||
де λ – коефіцієнт використання вантажопід’ємності вагону; λ = 0.9 – для вантажних вагонів;
n – кількість колісних пар у вагоні; n = 8; mбр – маса брутто вагона;
mш – маса консольної частини вісі до круга кочення колеса (шийки); mш = 50 кг;
mкп – маса колісної пари без врахування букс; mкп = 1200 кг.
Mбр = T + P. (2) Мбр = 130+48.8= 178.8т = 178800кг
РСТ = 1 0.9 *178800 8*1200 2*8*50 *9.81 = 99019.687Н. |
|
2 |
2*8 |
2 Визначаємо згинальний момент від дії вертикального статичного наван-
таження в перерізі 1-1 |
|
MO 1-1 = Рст*ℓ1 . |
(3) |
де ℓ1 – відстань від лінії прикладання вертикальної сили до шийки вісі в перерізі 1-1;
19
ℓ1 = 60 мм = 0,06 м.
MO 1-1 = 99019.687*0,06 = 5941.18 Н*м.
3 Визначаємо згинальний момент від дії вертикального статичного нава-
нтаження в перерізі 2-2: |
|
MO 2-2 = Рст*ℓ2 . |
(4) |
де ℓ2 – відстань від лінії прикладання вертикальної сили до шийки вісі в перерізі 2-2;
ℓ1 = 90 мм = 0,09 м.
MO 2-2 = 99019.687*0,09 = 8911.77 Н*м.
4 Визначаємо згинальний момент від дії вертикального статичного наванта-
ження в перерізі 3-3
MO 3-3 = Рст*ℓ3 . |
(5) |
де ℓ3 – відстань від лінії прикладання вертикальної сили до шийки вісі в перерізі 3-3;
ℓ3 = 258 мм = 0,258 м.
MO 3-3= 99019.687*0.258 = 25547.08 Н*м.
5 Визначаємо згинальний момент від дії вертикального статичного нава-
нтаження в перерізі 4-4:
|
|
|
MO 4-4 = Рст*ℓ . |
(5.6) |
||||
|
ℓ = |
2 |
= |
2036 |
= 1018 мм = 1,018 м |
|
||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
||
|
MO 4-4 = 99019.687*1,018 = 100802.04 Н*м. |
|
||||||
6 |
Визначаємо згинальний момент від дії вертикального статичного нава- |
|||||||
нтаження в перерізі 5-5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
MO 5-5 = Рст*ℓ7 . |
(7) |
|||
де ℓ7 – відстань від лінії прикладання вертикальної сили до перерізу 7-7; |
||||||||
|
|
|
ℓ7 = 457 мм = 0,457 м. |
|
||||
|
MO 5-5 = 99019.687*0,457 = 45251.99Н*м. |
|
||||||
7 |
Визначаємо коефіцієнт вертикальної динаміки: |
|
||||||
|
|
|
Кдв = λ(А+В |
V |
) . |
(8) |
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
fСТ |
|
|
де λв – коефіцієнт використання вантажопідємності вагона; λв = 0.8
А і В –коефіцієнти; А = 0,03; В = 6,0*10-4
V – розрахункова швидкість; V = 33.3 м/с;
fcт – статичний прогин ресорного підвішування; fcт = 45…60 мм.
20