Расчет боковой рамы тележки 18-100

Рисунок 5.1 - Расчетная схема боковой рамы тележки:

1 - верхний горизонтальный пояс;

2 - нижний горизонтальный пояс;

3 - верхний наклонный пояс;

4 - нижний наклонный пояс;

5 - колонка.

Форма сечений стержней имеет вид и следующие геометрические характеристики:

Опыт испытаний показывает, что верхние пояса работают на растяжение-сжатие. Поэтому можно принять расчетную схему в виде:

 

Заменив реакции пружин силами, получаем основную систему.

Составим уравнение потенциальной энергии деформации для боковой рамы:

,                                  (5.1)

,                      (5.2)

где

Е- можно сократить, учитывая, что стержни изготовлены из одного материала.

Подсчитаем коэффициенты уравнений метода сил:

Подставляем получившиеся значения в систему уравнений и найдем X₁ и Х_2:

Распределенная вертикальная нагрузка q_III для III-го расчетного режима «Норм...» получается как отношение к длине 2l₂, следующих составляющих:

- нагрузки от веса вагона, приходящейся на одну боковину - условно примем, что это величина осевой нагрузки (в данном случае q₀ = 23,5т);

- 10% от осевой нагрузки, условно учитывающих действия боковых сил:

- добавки от вертикальной динамики, т.е. коэффициент вертикальной динамики для груженого вагона К_ДВ = 0,371.

Учет этой совокупности нагрузок осуществляется при расчете по III-му расчетному режиму «Норм»:

 

В результате получаем:

X₁=26,755*5,2=139,126 (кН),

X₂=25,917*5,2=134,768 (кН).

Продольные усилия и изгибающие моменты

- стержень 1:

 (кН);

L1 = 32,1

- стержень 2:

L1 = 32,1

;

;

 

- стержень 3:

;

- стержень 4:

;

;

    - стержень 5:

;

Находим напряжения в поясах рамы тележки, принимая во внимание наибольшие значения изгибающих моментов:

Стержень 1:

Стержень 2:

Стержень 3:

Стержень 4:

Стержень 5:

Вывод:

Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [σ]_III =170 МПа.

Строим эпюры продольных сил и изгибающих моментов:

-Эпюра N, кН – общий вид   -Эпюра M, кН∙см – общий вид

Расчет боковой рамы тележки при вертикальной нагрузке при ударе силой 3500 кН:

где N - продольная сила, приходящаяся на кузов при ударе в автосцепку, при силе удара равной 3500 кН.

Rb - реакция, догружающая ближний со стороны удара пятника.

Определение распределенной нагрузки, приходящейся на нижний пояс, от сил, учитываемых в I расчетном режиме.

где l₂- половина длины нижнего пояса тележки, l₂ = 32,1 см.

Чтобы не пересчитывать раннее полученные напряжения, вычислим поправочный коэффициент, который позволит подсчитать напряжения 1-го режима:

Находим напряжения для соответствующих стержней по 1-му расчетному режиму:

.                             (5.3)

- стержень 1:

- стержень 2:

- стержень 3:

- стержень 4:

- стержень 5:

Вывод:

Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности и по I-му расчетному режиму, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [σ_I] = 210 МПа.