2 Расчет нагрузок, действующих на кузов крытого вагона

2.1 Общие сведения

Расчет произведен в соответствии с «Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)», ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996 г, (далее по тексту «Нормами...»).

Прочность кузова крытого вагона в соответствии с «Нормами...» оценивалась при первом и третьем расчетных режимах:

а) по первому расчетному режиму рассматривалось относительно редкое сочетание экстремальных нагрузок. Основное требование при расчете на прочность по этому режиму – не допустить появление остаточных деформаций (повреждений) в узле или детали. Допускаемые напряжения по этому режиму выбираются близкими к проделу текучести или пределу прочности материала с учетом характера действия нагрузки (квазистатическая, ударная и т.п.) и свойств материала. В эксплуатации, первому режиму расчета соответствует:

1) осаживание и трогание тяжеловесного состава с места;

2) соударение вагонов при маневрах, в том числе при роспуске с сортировочных горок;

3) экстренное торможение в поездах при малых скоростях движения.

в) по третьему расчетному режиму рассматривалось относительно частое возможное сочетание умеренных по величине нагрузок, характерное для нормальной работы вагона в движущемся поезде. Основное требование при расчете по этому режиму – не допустить усталостного разрушения узла или детали. Допускаемые напряжения по этому режиму выбираются исходя аз пределов выносливости материала с учетом совместного действия квазистатических, вибрационных и ударных нагрузок, влияния коррозии и т.п. В условиях эксплуатации, третий расчетный режим соответствует:

1) случаю движения вагона в составе поезда по прямым и кривым участкам пути и стрелочным переводам с допускаемой скоростью, вплоть до конструкционной;

2) при периодических служебных регулировочных торможениях;

3) периодических умеренных рывках и толчках; штатной работе механизмов и узлов вагона [2].

Исходные данные для расчета приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Технические характеристики крытого вагона

Параметр	Обозначение	Величина
1 Масса (тара), т	m	42
2 Масса груза, т	mгр	57,5
3 Масса вагона (брутто), т	mваг	99,7
4 База вагона, мм	2l	18000
5 Длина вагона, мм - по концевым балкам рамы - по осям сцепления автосцепок	2L 2Lc	24460 25620
6 Объем кузова (не более), м3	V	230
7 Конструкционная скорость движения, км/ч	v	120
8 Масса тележки, т	mТ	4,75
9 Статический прогиб тележки, мм	fст	68

Принятые марки сталей элементов кузова крытого вагона, и допускаемые напряжения элементов кузова данных марок, приняты в соответствии с «Нормами...» приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Материал и допускаемые напряжения элементов кузова

Наименование элемента конструкции	Марка стали	Допускаемые напряжения, МПа
		I режим (удар, рывок)	I режим (сжатие, растяжение)	III режим	II режим
Ω хребтовой балки	375-10Г2БД ГОСТ 5267.0-90	375	337,5	230	337,5
Шкворневая балка	345-09Г2С ГОСТ 19281-89	345	310,5	210	310,5
Остальные элементы кузова	345-09Г2С ГОСТ 19281-89	345	327,75	220	327,75

В соответствии с «Нормами…» для применяемых сталей модуль упругости принимался равным 2,1·105 МПа, коэффициент Пуассона принимался равным 0,3.