Вертикальные нагрузки, действующие на кузов и тележки

Статическая нагрузка

Статическая нагрузка на любую деталь вагона определяется по формуле (2.4.1)

, (2.4.1)

где - вес брутто вагона, = 760 кН;

- вес частей и укрепленного на них оборудования, через которые передается нагрузка от рассчитываемой детали вагона на рельсы, кН;

m - число одинаковых, параллельно загруженных деталей.

Статическая нагрузка, действующая на одну двухрядную пружину:

, (2.4.2)

Вертикальная динамическая нагрузка

Вертикальная динамическая нагрузка определяется умножением статической нагрузки на коэффициент вертикальной динамики

, (2.4.3)

где - коэффициент вертикальной динамики.

Коэффициент вертикальной динамики определяется по формуле (2.4.4) , (2.4.4)

где - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

- параметр распределения (уточняется по экспериментальным данным), для грузовых вагонов при существующих условиях эксплуатации параметр = 1,13;

При оценке прочности по допускаемым напряжениям, принятым согласно расчетным режимам, расчетная вероятность принимается = 0,97.

Среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики определяется по формуле (2.4.5)

, (2.4.5)

где a - коэффициент, принимаемый на основании обработки результатов теоретических и экспериментальных исследований равный для элементов кузова вагона - 0,05; для обрессоренных частей тележки - 0,1; для необрессоренных частей тележки - 0,15;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке (n) группе тележек под одним концом вагона на величину коэффициента динамики:

, (2.4.6)

v - расчетная скорость движения вагона, v = 33 м/с;

- статический прогиб рессорного подвешивания, = 0,05 м.

Определим вертикальную динамическую нагрузку

Вертикальная суммарная нагрузка

После определения вертикальной статической и вертикальной динамической нагрузок необходимо определить суммарную вертикальную нагрузку по формуле (2.4.7)

, (2.4.7)

Боковые нагрузки

Боковая горизонтальная нагрузка

Боковая нагрузка, возникающая при движении вагона по кривому участку пути, складывается из центробежной силы и давления ветра на кузов и равна

, (2.4.8)

где - центробежная сила, направленная наружу кривой, кН;

- равнодействующая сила давления ветра на кузов вагона, кН.

Величина центробежной силы определяется с учетом возвышения наружного рельса над внутренним. В упрощенном виде ее можно выразить как , (2.4.9)

где - коэффициент, определяемый по формуле (2.4.10)

, (2.4.10)

где v - скорость движения вагона, м/с;

R - радиус кривой, м;

h - возвышение наружного рельса над внутренним, мм;

2s - расстояние между кругами катания колесной пары, мм.

Если в технических требованиях не оговорены особые условия движения в кривых, то = 0,075 для грузовых вагонов.

Равнодействующую силу давления ветра определяют по формуле(2.4.11)

(2.4.11)

где - удельное давление ветра, перпендикулярное боковой стене вагона, согласно нормам расчета на прочность, = 500 Н/м ;площадь боковой проекции кузова вагона, м .

Площадь боковой проекции котла цистерны по формуле (2.4.12)

, (2.4.12)

где D - диаметр котла, согласно расчету, D = 2,600 м.

Определим равнодействующую давления ветра по формуле

Определим боковую горизонтальную нагрузку по формулам на

Вертикальные составляющие боковых нагрузок

Боковые нагрузки вызывают дополнительное вертикальное нагружение частей тележек с одной стороны вагона и соответствующее разгружение с другой. Величина такого дополнительного нагружения рассчитываемой детали находится по формуле (2.4.13)

, (2.4.13)

где - вертикальные расстояния от места приложения до точек приложения сил соответственно, м,

m₁ - число одноименных, параллельно загруженных элементов, расположенных с одной стороны вагона;

2b₂ - расстояние между точками приложения дополнительного загружения и разгружения рассчитываемой детали, 2b₂ = 2,036 м.

Определим вертикальные составляющие боковых нагрузок

где - расстояние от точек приложения силы до опорной поверхности рессорного подвешивания, = 2,387 м;

- расстояние от точек приложения силы до опорной поверхности рессорного подвешивания, = 2,748 м.