ЛЕКЦІЯ 17

Способи визначення напруги в елементах конструкцій по заданих навантаженнях

В процесі проектування механічної частини локомотивів проводять розрахунки елементів конструкції на міцність, жорсткість і стійкість.

Мета розрахунків на міцність — визначення розмірів елементів конструкції, при яких вона не руйнується під дією прикладених навантажень і має необхідний запас міцності.

Розрахунком на жорсткість встановлюють розміри елементів конструкції, при яких деформації не перевищують значень, що порушують умови її нормальної експлуатації.

Розрахунок на стійкість повинен забезпечити відсутність якісної зміни характеру деформації елементу конструкції що приводить до руйнування цього елементу або до його дуже великих деформацій.

Виконуючи розрахунки, прагнуть забезпечити міцність, жорсткість і стійкість конструкції при найменшій витраті матеріалів.

Розрахунок на міцність елементів конструкций локомотивів містить наступні етапи:

1. Визначення зусиль, які діють на даний елемент в експлуатації;

2. Визначення напруги, що виникає в перетинах елементу від дії на нього розрахункових зусиль;

3. Оцінку міцності вказаного елементу по спеціальних критеріях.

Локомотив в цілому і окремі елементи його механічної частини в процесі експлуатації піддаються дії ряду навантажень.

При розрахунках враховуються найбільш важливі відносно міцності — так звані розрахункові навантаження. До них відносяться вагові навантаження (від власної ваги і ваги вузлів, що спираються на них елементів конструкції); навантаження, що діють при реалізації сили тяги .чи гальмування, при русі в кривих, при коливаннях екіпажа, викликаних роботою силових установок, нерівностями шляху і коліс при русі локомотива. (8,50)

Для оцінки міцності розглядають найбільш несприятливі поєднання навантажень.

Відповідні розрахункові режими указуються в технічних вимогах. Для спрощення розрахунків зазвичай використовують принцип незалежності дії сил.

Дослідження напруженого стану якого-небудь елементу або вузла конструкції зводиться до знаходження напруги в кожній його точці. Напружений стан елементів визначається методами опору матеріалів, і будівельної механіки стрижньових систем.

Заздалегідь вибирають розрахункову схему, тобто спрощену схему даної системи, яка повинна відобразити основні особливості конструкції, істотні для вирішення поставленого завдання. Наприклад, для рами візка розрахункова схема вибирається у вигляді системи стрижнів, осі яких проходять через центри тяжіння поперечних перетинів відповідних елементів рами, якщо навантаження діє в подовжній площині симетрії поперечного елементу, або через центри вигину, якщо навантаження деє в одній з головних площин.

При визначенні навантажень, діючих на елемент, знаходять зовнішні сили: поверхневі, які є результатом контактної взаємодії елементу з іншими тілами, і об'ємні, зокрема власну вагу елементу. Під дією прикладеного навантаження в тілі виникають внутрішні сили, для визначення яких використовують метод перетинів .