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:

Число путей для пассажирского движения
На участковых станциях для приема и отправления пассажирских поездов используются главные и специальные пассажирские приемо-отправочные пути. Число пассажирских приемо-отправочных путей, включая главные, должно быть не менее числа примыкающих к станции направлений. При этом для обеспечения возможно ...

Определение параметров конца сжатия
Давление газов в цилиндре: где n1 – показатель политропы сжатия n1 = 1,37 [1, стр. 9]. Температура газов в цилиндре: Определение параметров конца сгорания Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива: где gc, gн, g0 – элементарный состав топлива в долях кг, соответственно углеро ...

Определение потребной мощности и выбор электродвигателя механизма подъёма
Nст=*0,6=*0,6=95,6 кВт где Nст- статическая мощность электродвигателя, кВт Nк- номинальная мощность электродвигателя, кВт ηобщ – общий к.п.д. грузоподъёмного механизма; ηобщ=0,8 Так как электродвигатели грузоподъемных машин работают в повторно-кратковременном режиме, то производят пересче ...