Расчёт на прочность боковой рамы тележки модели 18-100

Настоящий расчет выполнен с целью оценки прочности боковой рамы тележки модели 18-100.

Расчет производился в соответствии с "Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм 1996 (несамоходных) (далее по тексту «Нормами .»).

Прочность боковой рамы в соответствии с «Нормами .» оценивалась при двух расчетных режимах:

1) По первому расчетному режиму рассматривается относительно редкое сочетание экстремальных нагрузок. Основное требование при расчете на прочность по этому режиму - не допустить появление остаточных деформаций (повреждений) в узле или детали. В эксплуатации, первому режиму расчета соответствует: осаживание и трогание тяжеловесного состава с места; соударение вагонов при маневрах, в том числе при роспуске с сортировочных горок; экстренное торможение в поездах при малых скоростях движения.

2) По третьему расчетному режиму рассматривается 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. В условиях эксплуатации, третий расчетный режим соответствует случаю движения вагона в составе поезда по прямым и кривым участкам пути и стрелочным переводам с допускаемой скоростью, вплоть до конструкционной; при периодических служебных регулировочных торможениях; периодических умеренных рывках и толчках; штатной работе механизмов и узлов вагона.

Исходные данные

Боковая рама изготовлена из стали 20ГФЛ, допускаемое напряжение, для которой по 3 расчетному режиму составляют 150МПа.

Расчетная схема и принятые допущения

Расчет производился методом конечных элементов с использованием конечно элементного пакета ANSYS 8.0. Для расчета была создана стержневая конечно элементная модель боковой рамы. Особенность боковой рамы, заключающаяся в наличии протяженных узлов, учитывалось путем задания в узлах абсолютно жестких стержней. Длина абсолютно жестких стержней принималась равной 2/3 протяженности узла, на 1/3 протяженности узла в узел заходил деформируемый стержень.

Боковая рама нагружалась тремя силами, приложенными к нижнему поясу. Величина нагрузки складывалась из трех составляющих:

1- вертикальной статической нагрузки;

2- вертикальной динамической нагрузки;

3- вертикальной добавки от действия боковой силы.

Вертикальная динамическая нагрузка определялась путем умножения статической нагрузки на коэффициент вертикальной динамики.

Коэффициент вертикальной динамики в соответствии с «Нормами…», определяется по формуле:

где: - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

- параметр распределения, согласно «Нормам…» принимается равным 1,13.

- доверительная вероятность, с которой определяется коэффициент вертикальной динамики;

Среднее вероятное значение определяется по формуле:

где: - коэффициент, равный для необрессоренных частей тележки 0,05.

- коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке под одним концом экипажа, определяется по формуле:

;

V – конструкционная скорость движения, м/c;

- статический прогиб рессорного подвешивания, м. Для тележки модели 18-100 принимается равный 0,05.

Подставляя эти данные получаем коэффициент вертикальной динамики равный 0,52.

Расчетная схема боковой рамы показана на рис. 20.

Расчетная схема боковой рамы тележки

Результаты расчета

В результате расчета были получены напряжения, возникающие в боковой раме. Распределение эквивалентных напряжений по теории Мизеса показано на рис. 21.

Распределение эквивалентных напряжений в боковой раме (вид сверху и вид снизу)

Еще о транспорте:

Расчет потребного числа автобусов
Потребность в автобусах для международных перевозок устанавливается исходя из имеющегося спроса на перевозки с учетом краткосрочного прогноза его изменения. Расчетная вместимость автобуса для международных перевозок пассажиров в регулярном сообщении определяется по формуле (2.1) где недельный пасса ...

Внешняя скоростная характеристика двигателя
Выполнение расчета начинается с выбора типа двигателя и определения его параметров. Эффективная мощность двигателя необходимая для движения СТС. с установившейся скоростью движения должна быть не менее 160кВт Для унификации конструкции устанавливаем двигатель ЯМЗ 238 Максимальную мощность на внешне ...

Международные тарифные пассажирские маршруты
Международные пассажирские авиаперевозки имеют большое разнообразие маршрутов. Каждый маршрут имеет свои особенности в правилах построения и расчета тарифов. Один и тот же маршрут, в зависимости от применяемых условий, при наличии однообразных исходных данных, в результате расчета может иметь разны ...