4) Расчет напряженно-деформированного состояния кузова вагона.

_{F – площадь прямоугольного поперечного сечения;}

_{J – момент инерции этого сечения относительно центральных осей.}

- расстояние от самой нижней точки поперечного сечения кузова до центра тяжести отдельного его элемента.

_{Центр тяжести-119,55 см=1,955м}

_{Суммарный момент инерции поперечного сечения:}

Построение эпюры изгибающей распределенной нагрузки q для вагона:

_{Kd – коэффициент динамики (для кузова принимаем равным 0,3)}

_{Определяем реакции опор:}

Определим два изгибающих момента для нахождения наиболее нагруженного поперечного сечения выгона:

_{Определяются напряжение в наиболее удаленном волокне рассматриваемого сечения конструкции кузова, которое находится на расстоянии ymax от центра тяжести y0:}

_Вывод:

_{Элементы кузова удовлетворяют требованиям прочности третьего режима, т.к. [σ3]=1600 кг/см}²_.

5)Коэффициенты вертикальной и горизонтальной динамики и амплитуды ускорений колебательного процесса

Определяем количество пружин, которое устанавливают под вагоном, из условия сохранения постоянной величины статического прогиба рессорного комплекта f_ст=0,05м,

где: n_пр - количество двухрядных пружин в рессорном подвешивании всего вагона;

f_cт – статический прогиб пружин,

с_в - вертикальная жесткость одной двухрядной пружины в подвешивании грузового вагона, 5,7*10⁵ Н/м.

т_нб - масса надрессорной балки, т_нб =0,462 т;

g-ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с²;

т_Т - масса тележки, т: т_Т = 5,0 т.

Определим потребное количество двухрядных пружин:

Определим число пружин в одном рессорном комплекте:

n_пр=28,59/4=7.14~7шт.

Тогда n_пр=7*4=28шт.

Суммарная вертикальная жесткость рессорного комплекта, будет равна:

Скорректированный статический прогиб рессор под вагоном можно определить как:

Суммарная горизонтальная жесткость рессорного подвешивания тележки:

где: с_г - горизонтальная жесткость одной двухрядной пружины. с_г= 6,135*10⁵ Н/м.

Вертикальные колебания кузова

Частота (обрессоренных масс) вынужденных колебаний кузова вагона

рад/с, где

L_р – длина рельса, L_р=25м.

v – скорость движения п.с., v=120км/ч=33,3м/с.

Квадрат собственной частоты обрессоренной массы вагона:

где m – обрессоренная масса вагона

Эквивалентное значение коэффициента вязкого трения

кг/с,

где μ – коэффициент относительного трения; μ = 0,08÷0,1.

Ƞ₀-амплитуда возмущающего воздействия (величина вертикальных неровностей пути). Ƞ₀= 0,01 м.

5. Критическое значение коэффициента вязкого трения

кг/с.

6. Степень демпфирования

7. Амплитуда вертикальных колебаний подпрыгивания кузова:

,

Горизонтальные колебания кузова.

1.Частота вынужденных горизонтальных колебаний кузова

;

где n – коничность поверхности катания колеса, n=1:20=0,05;

r – радиус колеса, r=0,475м;

S – половина расстояния между кругами катания колёс, S=0,79м;

2.Частота собственных горизонтальных колебаний кузова

4.Эквивалентное значение коэффициента вязкого трения

где n_в – число гасителей вертикальных;

n_г – число гасителей горизонтальных.

5. Критическое значение коэффициента сопротивление демпферов:

6. Степень демпфирования

7. Амплитуда горизонтальных колебаний кузова

,

где

8. Коэффициент вертикальной динамики

9. Коэффициент горизонтальной динамики для упруго-фрикционного трения

10. Амплитуда вертикальных ускорений в долях g

11. Амплитуда горизонтальных ускорений

Вывод: Амплитуда ускорений для груженого вагона в вертикальном направлении g_B соответствует требованиям «Норм» на оценку «отл.», а в горизонтальном направлении g_T - на оценку «удовл».

В целом, оценка хода вагона «хорошо».