4. Нормативный расчет усталостной прочности несущих

элементов локомотивов

В зависимости от информации, имеющейся в распоряжении конструктора расчет усталостной прочности в соответствии с Нормами [2] может производиться по следующим методикам:

1. Расчет при отсутствии гистограммы распределения амплитудных значений напряжений, характеризующих реальную нагруженность объекта в течении срока службы.

2. Расчет при наличии гистограммы амплитудных значений динамических напряжений.

3. Расчет долговечности, когда действующие уровни напряжений в детали превышают предел прочности детали.

Рассмотрим эти методики подробнее.

1. Расчет при отсутствии гистограммы распределения

амплитудных значений напряжений, характеризующих реальную

нагруженность объекта

Оценка сопротивления усталости в этом случае производится с помощью определения коэффициента запаса по формуле рассмотренной выше в п.10.3. При этом величина амплитудных значений напряжений _а определяется по данным расчета или испытаний локомотива во всем диапазоне скоростей движения. Диапазон скоростей разбивается при этом на интервалы по 15км/ч. Напряжения _а определяются для того интервала скоростей, в котором возникают наибольшие амплитуды напряжений на основе анализа осциллограмм по методу полуразмахов для длины реализации 10-15 с. При этом для каждого интервала скоростей должны быть подготовлены записи не менее 10-15 реализаций осциллограмм, полученные на прямых участках пути общей протяженностью порядка 100 км.

Величина среднего напряжения цикла _m определяется с учетом действия статических сил тяжести и квазистатических нагрузок при движении в прямой и кривых в режиме тяги и торможения.

10.4.2. Расчет при наличии гистограммы распределения амплитудных

значений напряжений, характеризующих реальную нагруженность

объекта

Оценку сопротивления усталости при этом предлагается проводить по условию:

_а < _rд ,

где _а- максимальное значение амплитуды динамических напряжений по гистограмме;

_rд- предел выносливости детали с учетом асимметрии цикла (индекс r = _min/_max). Формула для его определения имеет вид:

,

где _в - временное сопротивление (предел прочности); _-1д - предел выносливости детали при симметричном цикле нагружения. Последний может быть получен по результатам стендовых испытаний детали на выносливость либо определен по формуле:

,

где - среднее значение предела выносливости образца; С(р) - коэффициент, значения которого определяются в зависимости от вероятности р разрушения детали по следующей таблице.

р %	0,13	0,62	2,28	6,68	15,9	31	50	69	84,1	93,32	97,72	99,38	99,87
С(р)	0,79	0,825	0,86	0,895	0,93	0,965	1,0	1,035	1,07	1,105	1,14	1,175	1,21

При неограниченном сроке службы детали С(р) принимается для р=0,13%.

 - технологический фактор, зависящий от способов сварки и контроля . Изменяется в пределах от 1,0 для автоматической сварки с механической обработкой и дефектоскопией до 1,25 для ручной сварки без механической обработки и дефектоскопии. Определять  рекомендуется по следующей таблице [2].

Способ сварки	С дефектоскопией		Без дефектоскопии
	С механической обработкой	Без механической обработки	С механической обработкой	Без механической обработки
Автоматическая	1,00	1,05	1,10	1,15
Полуавтоматич.	1,05	1,10	1,12	1,20
Ручная	1,10	1,15	1,20	1,25

Для проката, ковки, штамповки и литья  = 1.

Среднее напряжение цикла в этом случае рекомендуется определять как алгебраическую сумму напряжений от статических вертикальных нагрузок, сил тяги и остаточных напряжений. Последние предлагается принимать в виде:

• (0,3...0,4) _т для сварных термообработанных деталей;

• (0,8...0,9) _т для сварных деталей без термообработки;

• (0,25...0,3) _т для литых термообработанных деталей;

• 0,9 _т для литых нетермообработанных деталей, _т - предел текучести.

Если условие прочности _а<_rд выполняется, то это значит, что с вероятностью (100-р)% деталь не будет иметь разрушений за назначенный срок службы.