5. Расчет соединительной балки тележки грузового вагона
Исходные
данные: статическая
=
1997 кН; собственная силу тяжести одной
двухосной тележки
=46,5
кН; скорость движения вагона v=33,3
м/с; статический прогиб рессорного
подвешивания тележки
=0,05
м.
Решение. 1. Подсчитаем вертикальную статическую нагрузку, действующую в центре подпятника соединительной балки.
,
где
-
фактическая сила тяжести вагона брутто,
Н;
-
собственная сила тяжести одной тележки,
Н.
2.Определим максимальную величину коэффициента вертикальной динамики вагона, умножив на 1,87.
,
где а- коэффициент, для обрессорных частей тележки 0,1, b- коэффициент, учитывающий число осей.
3.Рассчитаем вертикальную динамическую, силу, возникающую в центре подпятника соед.балки при колебаниях во время движения вагона.
4.Подсчитаем вертикальную составляющую, возникающую от сил инерции при торможении.
,
где
-расстояние
от опорной плоскости пятника до центра
массы кузова, м; 2l-
база вагона , м.
5.Найдем суммарную расчетную силу, приложенную к центральному подпятнику соед. Балки четырехосной тележки.
6.Определим центробежную силу, действующую на кузов в кривом участке пути,
,
7.Подсчитаем силу давления ветра на боковую поверхность,
кН,
где w- сила ветра на единицу площади боковой поверхности вагона, w= 500 н/м2;
-
наружная длина котла, Н- полная высота
цистерны.
8.Рассчитаем вертикальную силу, приложенную к центральному скользуну соединительной балки.
,
где
и
-
расстояния от точек приложения
соответственно центробежной силы и
равнодействующей давления ветра до
плоскости подпятника соед. балки; 0,812-
расстояние от центра подпятника до
наружной кромки скользуна.
9.Определим изгибающие моменты в расчетных сечениях соед. балки при неблагоприятном сочетании сил:
в
среднем сечении (I-I)
при
=
1,6 м,
в
промежуточном сечении (II-II)
при
=
0,325 м,
в
заделке консольной части центрального
скользуна (III-III)
при
=
0,407 м,
в
заделке консольной части центрального
скользуна (IV-IV)
при
=
0,14 м,
10.Подсчитаем
напряжения в материале соед. балки, по
формуле,
,
в среднем сечении (I-I)
:
в верхних волокнах
,
в нижних волокнах
,
В промежуточном сечении (II-II):
в верхних волокнах
,
в нижних волокнах
.
В заделке консольной части центрального скользуна (III-III):
в верхних волокнах
,
в нижних волокнах
.
В заделке консольной части центрального скользуна (IV-IV):
в верхних волокнах
,
в нижних волокнах
.
Таким
образом, максимальные напряжения,
возникающие при неблагоприятном
сочетании вертикальных сил в материале
соединительной балки с учетом других
видов ее загружения, не превышает
допускаемых для стали 20ГЛ согласно
условию 1,2
,
т.е. 1,2*88,55= 106,26 МПа
145
МПа.
Следовательно, условие прочности соединительной балки в эксплуатации соблюдается при скорости движения восьмиосной цистерны v= 33,3 м/с и производстве служебного торможения в кривом участке пути.