11.) Устойчивость от выжимания продольными силами.

Вторая критическая сила

Коэффициент запаса устойчивости от выжимания продольными силами

Вертикальная нагрузка от тележки на путь с учетом обезгруживания под действием продольной силы.

;

Верхние знаки соответствуют первой тележке, а нижние второй.

β=60° - угол образующей гребня;

μ=0,25 – коэффициент трения взаимодействующих поверхностей (колеса и рельса);

N – продольная сжимающая сила в поезде, N=0,5 МН – для порожнего четырехосного грузового вагона.

а=1 м – длина корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика;

2δ = 0,05 м – полный поперечный разбег рамы вагона в подпятниковом сечении;

R=250 м – расчетный радиус кривой;

2S=1,58 м – расстояние между кругами катания колес;

h_п = 0,798 м – расстояние от головок рельсов до опорной плоскости подпятника;

h_а = 1,04÷1,08 м – расстояние от головок рельсов до оси сцепления автосцепок;

Δh = 0,1 м – допускаемая разность уровней осей автосцепок.

Исходя из изложенного выше, устойчивость от выжимания продольными силами обеспечивается.

12.) Устойчивость вагона от опрокидывания наружу кривой.

[К_ус]=1,3 при расчете от опрокидывания наружу кривой;

,где

G_В=g·(T+P) кН – сила тяжести вагона;

Gк и Gт- силы тяжести кузова и тележки, кН;

- вертикальная составляющая продольной силы, действующая на кузов через автосцепку;

- поперечная составляющая продольных сил, действующих через автосцепки на вагон ;

N – продольная квазистатическая сила, действующая на кузов через автосцепку (для четырехосных груженых вагонов и восьмиосных в груженом и порожнем состоянии сила сжатия N_сж=1 МН, растяжения N_раст=1,4 МН);

2L_сц = 25,62м – длина вагона по осям сцепления;

R=300 м –внутренний радиус кривой;

Δh = 0,1 м – допускаемая разность уровней осей автосцепок.

2S=1,58 м – расстояние между кругами катания колес;

Δh=0,1-разность уровней автосцепок;

2а – длина оси жесткого стержня, образованного двумя сцепленными автосцепками (2 м – при сжатии и 1,8 м – при растяжении);

N=1,4МН – продольная сила;

N – число осей вагона n=4;

и - расстояние от линии действия равнодействующей давления ветра, соответственно, на кузов и на тележку до уровня головок рельсов, =0,5 м;

- высота вагона и его кузова, соответственно.

h_а = 1,04÷1,08 м – расстояние от головок рельсов до оси сцепления автосцепок, м, м;

- суммарные, параллельные плоскости головок рельсов перемещения центров тяжести кузова и тележки по отношению к центральной вертикальной оси поперечного сечения вагона =0,008 м;

,

Где - поперечное одностороннее перемещение рамы тележек относительно букс;

- поперечное одностороннее перемещение надрессорной балки относительно;

- поперечное одностороннее перемещение пятника рамы кузова на подпятнике надрессорной балки (для тележек грузовых вагонов модели 18-100 и аналогичных ;

- технологическое смещение =0,01 м;

, ;

- максимально возможный зазор между скользунами с одной стороны вагона, =0,015 м;

- дополнительный прогиб рессор с догружаемой стороны вагона и такой же подъем рессор с разгружаемой стороны при действии боковых сил;

- расстояния от уровня головок рельсов до плоскости опорной поверхности пятника на надрессорную балку и до верхней плоскости рессорных комплектов, соответственно, =0,55 м;

2S_ск и 2b – поперечные расстояния между центрами скользунов и центрами рессорных комплектов, 2S_ск=1,55м и 2b=2,036м;

F_К и F_Т – центробежные силы, действующие на кузов и тележку. В случае опрокидывания наружу кривой:

,

Где m и G – масса и сила тяжести соответствующего элемента вагона;

h_р – возвышение наружного рельса;

v – скорость движения, 33,3 м/с.

В случаях опрокидывания во внутрь кривой:

и .

,

где Р_В – удельное давление ветра, 500 Н/м²;

S_B – площадь продольного сечения кузова, м²;

,

где 2L_K – длина вагона по раме, м

Н_К – высота кузова вагона

1. Определим вес вагона, включающий в себя тару и грузоподъемность, т.к. рассматривается груженый вагон

G_В=9,81·(24+70)=922,14 кН.

2. Найдем массу кузова, которая включает в себя массу вагона без учета веса ходовых частей:

т.

3. Вес кузова и тележки будет отличаться от их массы на величину ускорения свободного падения:

кН.

кН.e

4. Отыщем центробежные силы, действующие на кузов и тележку с учетом того, что рассматривается возможность опрокидывания вагона во внутрь кривой:

кН

кН.

5. Определим вертикальную составляющую продольной силы, действующей на кузов вагона через автосцепку, с учетом воздействия на вагон сил растяжения:

кН

6. Также найдем поперечную составляющую продольных сил, действующих через автосцепки на вагон:

кН

7. Найдем площадь продольного сечения рассматриваемого вагона:

м²

8. Отыщем равнодействующую силы ветра на кузов и тележку рассматриваемого вагона, соответственно:

кН.

С учетом того, что продольная площадь элементов тележки 18-100, воспринимающих ветровую нагрузку, составляет S_T=2,5м², её равнодействующая примет значение:

кН.

9. Ккоордината точки приложения равнодействующей ветрвой нагрузки относительно уровня верха головок рельсов с учетом полной высоты вагона, примет значение:

м.

10. Найдем величину смещения центра тяжести кузова при боковом наклоне кузова за счет зазора между скользунами:

м.

11. Вычислим дополнительный прогиб рессор с догружаемой стороны вагона при действии боковых сил:

12. Величина смещения центар тяжести кузова при боковом наклоне кузова за счет одностороннего прогиба рессор под действием боковых сил составит:

м.

13. Определим суммарное параллельное плоскости головок рельсов перемещение центра тяжести кузова по отношению к центральной вертикальной оси поперечного сечения вагона по формуле:

м.

14. Отыщем статическую вертикальную силу давления колеса на рельс:

15. Найдем динамическую вертикальную силу давления колеса на рельс:

16. Остается найти лишь значение коэффициента запаса устойчивости вагона от опрокидвания в кривой:

Список литературы:

1. «Расчет вагона на прочность» под редакцией Л.А.Шадура :1971г

2. «Вагоны:основы конструирования и экспертизы технических решений» под редакцией В.Н.Котуранова: 2005г

3. «Динамика вагона» под редакцией С.В.Вершинского: 1991г

4. «Вагоны :проектирование, устройство и методы испытаний» под редакцией Л.Д.Кузьмича: 1978г

5. «Гасители колебаний подвижного состава» под редакцией М.М.Соколова :1985г

6. «Вагоны: конструкция, теория и расчет» под редакцией Л.А.Шадура: 1980г

64