Полувагон с глухим кузовом для перевозки медной руды

          ,  
 
 

   где  а = 0,05 – коэффициент, принимаемый для элементов кузова;

в = (2+n)/2n = 1 – коэффициент, учитывающий влияние числа осей                          под одним концом вагона;  

         n=2 – количество осей под одним концом вагона;

         V = 33,33 м/с – конструкционная скорость;

         fст. = 50 мм – статический прогиб рессорного комплекта.

     Пересчитаем распределённую нагрузку:

     

     Изгибающий  момент будет равен:

     

     Продольная  нагрузка –растяжение  N=1мН, приложенная на двух концах вагона по осям автосцепок. От этих сил кузов растягивается и изгибается. Из-за эксцентриситета продольных сил возникает изгибающий момент:

М(N)=N*e

     Результирующее  напряжение в верхней точке поперечного  сечения кузова посередине вагона равно:

где y^в- расстояние от центра тяжести сечения кузова до верхней точки.

     Для нижней точки сечения:

где y^н- расстояние от центра тяжести сечения кузова до нижней точки.

     Рассчитаем  кузов при действии продольных сжимающих  сил N=1мН.

     От  продольных сжимающих сил найдём результирующее напряжение в верхней  точке сечения:  

     В нижней точке сечения напряжение равно: 

 
 
 

Полученные значения представим в виде таблицы:

           

     

     В соответствии с полученными результатами, максимальное действие в конструкции нормального напряжения по I расчетному режиму составляет

72 МПа < [ σ ] = 297,5 МПа (для стали 10ХНДП).

      Максимальное  действие нормального напряжения по III расчетному режиму составляет 37,8 МПа < [ σ ] = 200 МПа (для стали 09Г2Д – элементы боковых стен). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.Расчет  на прочность стойки  боковой стены  от действия распора  сыпучим грузом 

     Расчетная схема:

                 

Рис 4. Расчётная  схема стойки боковой стены

       P_a находится по формуле:

       

              где φ = 0,61 рад – угол естественного откоса груза;

              - плотность груза;

               y= 2l/3 = 1,7 м

               g = 9,8 – ускорение свободного падения. 

       Расчет  произведем по I и III расчетным режимам. 

I режим: Кдв.= 0; φ ≠ 0

III – режим: Кдв.≠ 0; φ = 0

       Моменты в заделке:

 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Определим центр тяжести момент инерции  сечения боковой сойки:

    

    Рис 5. Сечения боковой стойки

    Центр тяжести определяем по формуле:

                   

    Момент  инерции определяем по следующей  формуле:

          

где – момент инерции омегообразного профиля, который берем из

– момент инерции пластин,

    где – толщина пластинок;

    b – ширина омегообразного профиля.

    

       Тогда напряжения равны:

     В результате мы получили, что

<[ ]=297,5МПа

<[ ]=200МПа

Прочность конструкции  обеспечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.Расчет  на прочность   верхней обвязки   от действия  захватов вагоноопракидователя  

    Проверка  поперечного сечения проектируемого вагона на вагоноопракидователе. Верхние  пояса боковых стенок полувагона из условия разгрузки на вагоноопракидователе должны рассчитываться на вертикальную силу, равномерно распределённую по длине 0,8 м по всей ширине верхнего пояса и приложенную к нему в наибольшее неблагоприятном для конструкции возможном сочетании. Эта сила q_В принимается равной:

                   

где Q_БР – сила тяжести вагона;

n – количество упоров (зажимов) вагоноопракидователя принимается n=8.

Допускаемые напряжения принимаются по I режиму.

Рис 6.  Схема нагружения пролёта 

Примем 2m=0,8м и l=1,8м.

Изгибающий  момент в заделке определяется по формуле:

Изгибающий  момент по середине пролета составит:

Тогда М_мах=М_з=20,7кН*м

Максимальные  напряжения изгиба в верхней обвязке  равны:

                                                                        

где – допускаемое напряжение, для материала 10ХНДП. Значения допускаемых напряжений приведены в Нормах [4]. 
 
 
 

8.Определение  размеров пружин

    Расчёт  производится для двухрядных пружин, число которых в четырёхосном вагоне с тележками 18-194: 28 штук.

    Исходные данные для расчёта:

    P =76,6 т – грузоподъемность вагона;

    F_СТ =50 мм =0,05 м – статический прогиб;

    S =5 мм =0,005 м – зазор между пружинами;

    m=6  – фактор;

    k_КН =1,8 – коэффициент конструкционного запаса нагрузки;

    k_КП =1,8 – коэффициент конструкционного запаса прогиба;

      .

     Нагрузка, приходящаяся на одну двухрядную пружину:

       

     Коэффициент :

                                                  

     Коэффициент : 

            

     Коэффициент

                                                

     Диаметр прутка:

где 

     По  ГОСТ 2590-71 d'₁ =3см.

                   

     По  ГОСТ 2590-71 d'₂=1,8см.

     Диаметр витка:

                   

              
 

     Фактор  для каждой пружины:

                   

                   

                   

     Коэффициент для каждой пружины:

                   

                   Т.о. 

     Максимальная  нагрузка, воспринимаемая пружинами:

                   

     Соответственно  и

     Расчётная нагрузка на каждую пружину:

                   

                   

   

     Вычислим  расчётную жёсткость:

                   

     Соответственно

    

    

     Число рабочих витков:

                   

                   

                   

                   

                   

                   

     Высота  пружин в жатом состоянии:

                   

                     

                   

     Высота  пружин в свободном состоянии:

                   

                   

                   

     Выровненное значение высот пружин: