Читайте также:
|
|
Практическое занятие № 1
Цель: научиться рассчитывать технико-экономические характеристики и силы, действующие на вагон.
Исходные данные: вариант задается преподавателем по П2.1.
Краткие теоретические сведения
Технико-экономические характеристики вагонов
Наиболее важными параметрами, характеризующими эффективность грузовых вагонов, является грузоподъемность, масса тары, осность (число осей), объем кузова, площадь пола (для платформы) и линейные размеры.
Параметрами пассажирских вагонов являются тип планировки (определяется назначением вагона), осность, населенность, масса тары, масса экипировки (вода, уголь, съемное оборудование), линейные размеры и максимальная скорость движения.
Грузоподъемность Р — это наибольшая масса груза, допускаемая к перевозке в вагоне.
Расчет осевой нагрузки р0 (нагрузка от колесной пары на рельсы) определяется по формуле:
где— масса вагона брутто (масса груженого вагона), т;
— ускорение свободного падения,
— осность вагона.
Расчет погонной нагрузки (нагрузка от вагона на 1 м пути) определяется по формуле:
где — общая длина вагона, измеряемая по осям сцепления автосцепок, м.
Масса тары Т— собственная масса порожнего вагона. Сумма грузоподъемности и массы тары дает массу вагона брутто, т.
Технический коэффициент массы тары К (эффективность снижения массы грузового вагона) рассчитывается по формуле:
Для пассажирских вагонов коэффициент тары определяется отношением массы тары к населенности вагона.
Расчет удельного объема кузова вагона V производится по формуле:
где V — объем кузова вагона.
Для платформ определяется удельная площадь Р, как отношение площади пола к грузоподъемности.
Пассажирские и грузовые вагоны характеризуются также линейными размерами (длиной, шириной, высотой) и базой.
Общая длина вагона 21об определяется расстоянием между осями сцепленных автосцепок. Длина рамы 21/ вагона — расстояние между торцами концевых балок рамы, база 2/ вагона — расстояние между центрами пятников кузова. Длина, ширина и высота кузова определяются заданной вместимостью и габаритом подвижного состава.
Нагрузки, действующие на вагон
В процессе эксплуатации на вагон и его элементы действуют статические (постоянные) и динамические (переменные) нагрузки.
Эти нагрузки приводятся к следующим трем основным группам в зависимости от направления их воздействия: продольным, вертикальным и боковым.
Продольные нагрузки. К ним относят сжимающие и растягивающие силы взаимодействия между вагонами и между вагоном и локомотивом; силы инерции отдельных масс вагона.
Величины продольных сил — квазистатических и динамических — установлены «Нормами для основных расчетных режимов».
Для I расчетного режима продольные силы принимают по табл. П1.1, а для III расчетного режима устанавливаются МН для всех типов вагонов при квазистатическом и динамическом воздействии сил.
Основные расчетные схемы приложения продольных сил (рис. 1):
квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к
упорам автосцепки обоих концов вагона при одинаковом уровне осей
взаимодействующих сил (рис. 1, а),
квазистатические силы, растягивающие и сжимающие, прило-
жены к упорам автосцепки обоих концов вагона при разности высот
равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму (см. рис. 1, а);
силы удара или рывка приложены к упорам автосцепки (рис. 1, б)
одного конца вагона на прямом участке пути при разности высот рав
ной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму и уравновешены силами
инерции масс вагона.
Рассчитать продольные силы инерции отдельных масс вагона, возникающие при динамическом воздействии продольных сжимающих и растягивающих сил взаимодействия между вагонами и между вагоном и локомотивом, по формуле:
где т — масса вагона;
0 д — нормированная величина продольного ускорения (замедления) узла, детали и т.п.
Рис 1. Схема действия продольных сил, приложенных к вагону при различных режимах эксплуатации: а — к автосцепкам обоих концов вагона, б — к автосцепке одного конца вагона.
При выполнении расчетов принять следующие значения по табл. П1.2.
Вертикальные нагрузки. К ним относят собственную силу тяжести вагона, полезную нагрузку, вертикальную динамическую силу и вертикальную добавку от продольной силы инерции кузова.
Расчет собственной силы тяжести вагона производится по формуле:
где Т— масса тары вагона.
Под полезной нагрузкой понимается сила тяжести груза или пас-, сажиров с багажом.
Расчет силы тяжести груза определяется по формуле:
*полгр ~~ тт& где тт — масса груза в вагоне.
Расчет силы тяжести пассажиров с багажом определяется по расчетной населенности вагона по формуле:
*: пол пас ~~ w/wnac#' где п — максимальная расчетная населенность вагона;
тшс — средняя масса одного пассажира с багажом: для всех пассажирских вагонов принимается тпас = 100 кг.
Расчет силы тяжести (вес) вагона брутто производится по формуле:
которая приложена в центре массы вагона.
Расчет вертикальной статистической нагрузки от веса вагона брутто, приходящейся на рассматриваемый элемент, определяется по формуле:
где Рч — вес частей вагона, через которые передается нагрузка от рассчитываемых элементов на рельсы;
п — число параллельно нагруженных рассчитываемых элементов вагона.
Для вагона в целом РСТ = Рбр.
Расчет вертикальной динамической нагрузки на прочность определяется по формуле:
— коэффициент вертикальной динамики.
где К — среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;
р — параметр, устанавливаемый по экспериментальным данным: при существующих условиях эксплуатации (3=1,13— для грузовых вагонов и р = 1,0 — для пассажирских;
— расчетная вероятность (при расчетах на прочность допускаемым напряжением принимается = 0,97).
Среднее значение коэффициента вертикальной динамики J^ B для скорости движения v > 15 м/с (55 км/ч) определяется по формуле:
где а — коэффициент; равный для элементов кузова 0,05, для обрессоренных частей тележка — 0? 10, для необрессорениых частей тележки—0,15;
b — коэффициент, учитывающий влияние числа осей пт в тележке или группе тележек под одним концом вагона,
v — расчетная скорость движения вагона, м/с; УсТ — статический прогиб рессорного подвешивания, м. Расчет результирующей вертикальной нагрузки, действующей на вагон, определяется по формуле:
Сумма нагрузок влияет на прочность элементов вагона, а разность характеризует безопасность движения поездов, так как при этом происходит обезгруживание колесных пар.
Расчет вертикальной динамической силы на тележку от действия продольной силы инерции кузова определяется по формуле:
где — продольная сила инерции кузова брутто;
— расстояние от центра масс кузова до оси автосцепки;
—база вагона.
Боковые нагрузки. К ним относят центробежную силу, силу давления ветра и поперечной составляющей продольных сил взаимодействия вагонов друг с другом при движении в кривых.
Центробежная сила возникает при движении вагона по кривым участкам пути и направлена по горизонтали наружу кривой (рис. 2). Она приложена к центру тяжести вагона и стремится опрокинуть вагон.
Расчет центробежной силы, уменьшенной на величину горизонтальной составляющей силы тяжести, производится по формуле:
Рис. 2. Схема действия боковых сил, приложенных к вагону при прохождении кривого участка пути (2s — расстояние между кругами катания колес 1-й колесной пары)
где — коэффициент, зависящий от скорости (F), высоты возвышения наружного рельса над внутренним (Ар) и радиуса кривой (Я) (в соответствии с Нормами принимают= 0,075 для грузовых вагонов и = 0,1 — для пассажирских и изотермических вагонов).
При расчете учесть отдельно центробежные силы кузова и тележки, приняв положение центра масс тележки на уровне осей колесных пар, а высоту центра массы груженого кузова над уровнем осей колесных пар равной 1,7 м для пассажирских вагонов, 2,0 м — для грузовых и изотермических вагонов.
Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 409 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
МАТЕМАТИКА | | | Исследование конструкции колесных пар |