Дипломная (вкр): Выбор линейных размеров 4-осной цистерны для перевозки сжиженных газов

- средне-вероятностное значение рамной силы

, (6.50)

где    - расчётное значение статической осевой нагрузки;

, (6.51)

где    - число осей в вагоне, ;

 т.

 - коэффициент, зависящий от типа ходовых частей, .

 т.

- нагрузка, приходящаяся на шейку оси от обрессоренных масс вагона

, (6.52)

 т.

- вертикальная реакция набегающего колеса, т

, (6.53)

где    - половина расстояния между серединами шеек оси,  м;

 - расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси,  м;

 - расстояние между точками контакта колёс с рельсом, ;

 - радиус колеса,  м;

 - масса необрессоренных частей вагона, приходящаяся на колёсную пару

, (6.54)

 т.

- вертикальная реакция ненабегающего колеса, т

, (6.55)

где    - расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси,  м.

- горизонтальная реакция набегающего колеса

, (6.56)

 т.

коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса. Он должен быть больше допускаемого значения коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса для грузового вагона

, (6.57)

где    - угол наклона образующей гребня, ;

 - коэффициент трения колеса по рельсу, .

.

6.5    Оценка показателя валкости кузова

Статический прогиб проектируемого вагона

, (6.58)

где    - тара кузова;

, (6.59)

где    - масса тележки 18-100 вагона, =4500 кг;

 - тара вагона,  кг;

 кг.

 - грузоподъёмность вагона,  кг;

 - масса надрессорной балки,  кг;

 - вертикальная жёсткость рессорного комплекта,  кг/см.

 кг/см.

Для того чтобы не было валкости кузова должно обеспечиваться следующее условие

, (6.60)

где    - половина расстояния между серединами рессорных комплектов,  м;

 - расстояние от уровня головок рельсов до центра тяжести вагона;

, (6.61)

где    - расстояние от шейки оси до центра тяжести вагона,  м;

 - радиус колеса вагона,  м;

 - расстояние от уровня головок рельса до опорных поверхностей рессорного подвешивания,  м.

 м,

.

Вывод: Устойчивость от валкости кузова обеспечена.

7. Расчёт прочности элементов ходовых частей вагона

7.1    Расчёт боковой рамы тележки 18 - 578 УВЗ от вертикальных нагрузок

Рис. 7.1 Расчётная схема боковой рамы тележки

- верхний горизонтальный пояс; 2 - нижний горизонтальный пояс; 3 - верхний наклонный пояс; 4 - нижний наклонный пояс; 5 - колонка; а, в, с - узлы сопряжения поясов; I, II - узлы опоры на буксы.

Из опыта расчёта подобных конструкций известно, что в стержнях (1) и (2) практически отсутствуют изгибающие моменты и преобладают продольные усилия. В этом случае целесообразно наделить стержни (1) и (2) жёсткостью на растяжение - сжатие.

Для упрощения расчётов данной конструкции можно принять . Тогда расчётная схема примет вид

Рис. 7.2 Упрощённая расчётная схема боковой рамы тележки

Данная конструкция два раза статически неопределима и здесь целесообразно для расчёта применить метод сил, который основан на принципе Кастильяно: «Из всех возможных напряжённых состояний конструкции в действительности имеют место те, при которых полная потенциальная энергия деформации достигает минимального значения».

Продольные усилия  и изгибающие моменты  в стержнях боковой рамы тележки 18 - 578 УВЗ, возникающие от вертикальных нагрузок определяем из основной системы рис. 7.3.

Рис. 7.3 Основная система

Значения по каждому стержню приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Значения площадей и инерционных моментов.

Принцип Кастильяно

, (7.12)

Подставляем полученные продольные усилия  и изгибающие моменты  в формулу (7.11), применяем принцип Кастильяно (7.12) и получаем систему линейных уравнений метода сил

, (7.13)

, (7.14)

, (7.15)

,

, (7.16)

,

, (7.17)

.

Расчет  производим по 1-у режиму , который учитывает сочетание нагрузок , возникающих при трогании вагона с места и торможении ,усилия возникающие на роспуске вагонов .Требование 1-о режима недопущение хрупкого разрушения конструкции .Допускаемые напряжения равны пределу текучести материала .

, (7.18)

где    - статическая нагрузка

, (7.19)

где    - число осей, ;

 - масса колёсной пары,  т;

Т - тара вагона,  т;

Р - грузоподъемность вагона,  т.

 т.

 - динамическая добавка

, (7.20)

где    - база вагона, м;

 - расстояние от рамы до центра тяжести вагона

, (7.21)

где    - расстояние от шейки оси до центра тяжести вагона,  м;

 - радиус колеса вагона,  м;

 - расстояние от уровня головок рельса до опорных поверхностей рессорного подвешивания,  м.

 м,

 т,

 кг/см.

, (7.22)

.

, (7.23)

.

Подставляя полученные значения в систему линейных уравнений, находим неизвестные  и :

,

.

По полученным данным находим в опасных сечениях нормальные напряжения по формуле:

, (7.24)

Стержень 2:

 кг/см²,

Стержень 4:

 кг/см²,

Стержень 5:

 кг/см².

Полученные напряжения удовлетворяют условию допускаемых напряжений элементов тележки, изготовленных из стали 20ГФЛ с пределом текучести  кг/см²

 кг/см²

Построение эпюры продольных сил N, кг

Построение эпюры изгибающих моментов М, кг*см

7.2    Расчёт шейки оси колёсной пары

Статическая нагрузка на ось от веса брутто вагона

, (7.35)

где    - тара вагона,  т;

 - грузоподъёмность вагона,  т;

 - число осей в вагоне, ;

т кг.