9 Расчет на прочность боковой рамы на вертикальные нагрузки

9.1 Определение величин нагрузок и схемы их приложения

Симметричность конструкции и нагрузки позволяет рассматривать одну половину боковой рамы, водя взамен отброшенной другой половины связи, в которых могут возникать только симметричные усилия – изгибающие моменты и продольные усилия (рисунок 17).

– нагрузка от одной двухрядной пружины;

– нагрузка от двух двухрядных пружин;

– половина нагрузки от одной двухрядной пружины.

Рисунок 17 – Расчетная схема боковой рамы тележки 18-578

Величина нагрузки на нижний пояс буксового проема от одной двухрядной пружины определена в 5 пункте курсовой работы и составляет 30,495 кН.

Для упрощения расчетов принимаем распределенную нагрузку. Тогда расчетная схема будет выглядеть, как показано на рисунке 18.

q– распределенная нагрузка на нижний пояс боковой рамы

Рисунок 18 – Расчетная схема боковой рамы тележки 18-578

Распределенная нагрузка на нижний пояс половины боковой рамы будет рассчитано из условия, что в рессорном комплекте 7 пружин, но так как мы рассчитываем половину боковой рамы, то и нижний пояс будет воспринимать половину нагрузки:

Н/м

9.2 Исходные данные для расчета

На основании чертежей и линейных размеров боковой рамы тележки модели 18-578 произведем аппроксимацию рассчитываемой боковой рамы в расчетную схему (рисунок 18).

Материал принят изотропный линейно-упругий со сдедующимми свойствами: модуль упругости 2,1 ∙10⁵МПа, коэффициент Пуассона 0,3, предел текучести 275МПа.

Для построения сетки конечно-элементной модели боковой рамы тележки использован 10-узловой объемный нелинейный тетраэдр, обеспечивающий получение очень подробных и точных результатов расчета. Закрепление произведено по плоскости симетрии и в буксовом проеме.

9.3 Результаты расчета и их анализ

Результаты расчета боковой рамы приведены на рисунке 19.

Рисунок 19 – Контурное распределение полей эквивалентный напряжений от воздействия вертикальной нагрузки

Наибольшие напряжениявозникают в радиусе закругления нижнего пояса боковой рамы тележки.

Сравним возникающие напряжения в боковой раме тележки с допускаемыми значениями напряжений для материала (сталь 20ГЛ), из которого сделана боковая рама тележки.

Условие прочности выражается:

,

где – расчетное напряжение на вертикальные нагрузки, МПа;

_{N –} расчетное напряжение на продольные нагрузки, МПа;

_г-–расчетное напряжение на распорные нагрузки, МПа.

– допускаемое напряжение, МПа, (=0,9∙=0,9∙275=247,5 МПа (сталь 20ГЛ).

В результате расчета допускаемое напряжение равняется 247,5 МПа, полученное напряжение на вертикальные нагрузки составляет 5,71 МПа, что составляет 2,31 % от допускаемой величины.

Заключение

В данном курсовом проекте было произведено исследование и расчет основных параметров тележки 18-578 грузового вагона.

Отражено назначение и роль данной тележки в системе грузооборота страны, осуществлено уточнение параметров тележки по результатам вписывания в габарит. Спроектированы основные узлы тележки. Произведен расчет характеристик рессорного подвешивания, определен требуемый коэффициент относительного трения фрикционного гасителя колебаний. Спроектирован фрикционный гаситель колебаний, определены усилия, действующие на колесную пару в кривой пути. Выполнен расчет на прочность боковой рамы тележки на вертикальные нагрузки.