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 массы рамы стенда для обкатки двигателей внутреннего сгорания
Рама стенда является сварной конструкцией и состоит из различных составных элементов, массу которых будем находить по отдельности: Балка поперечная (швеллер № 14), 3 штуки: m1 = 1,070 · 3 · 12,3 = 39,483 кг Балка продольная (швеллер № 16), 2 штуки: m2 = 3,740 · 2 · 14,2 = 106,216 кг Плита: m3 = 0,8 ...

Определение размеров устройств грузового двора
На грузовых дворах участковых станций обычно имеются крытые склады для тарно-упаковочных грузов и мелких отправок, а также открытые площадки для контейнеров, тяжеловесных и навалочных грузов. Площади этих устройств при проектировании станции рассчитываются по категориям грузов в отдельности для при ...

Выбор оборудования
Потребность в оборудовании отделения ремонта гидравлических гасителей колебаний определяется на основе технологического процесса, а также по нормативам затрат времени на ремонт одного гасителя. Необходимо, чтобы каждый элемент выбранного оборудования обеспечивал выполнение заданной программы, либо ...