Расчет долговечности сварных соединений несущих конструкций вагона

5.6.1Определение вида сварного соединения.

Для соединения стойки боковой стены пассажирского вагона с нижней обвязкой применяется тавровое сварное соединение. Схема таврового сварного соединения показана на рисунке 9.

Рис.9 Схема таврового сварного соединения

5.6.2 Определение среднего значения предела выносливости по формуле:

где σ_-1 – среднее (медианное) значение предела выносливости гладкого стандартного образца из материала детали по ГОСТ 25.502-79 при симметричном цикле изгиба на базе N₀, определим через соотношение пределов текучести традиционных материалов и стали NIROSTA 1.4003

σ_-1=243МПа для материала стойки NIROSTA

(К_σ)_к - среднее значение общего коэффициента снижения предела выносливости натурной детали по отношению к пределу выносливости гладкого стандартного образца

где - эффективный коэффициент концентрации напряжений в зоне сварного шва, Кσ=2,9

К_н – коэффициент неоднородности материала, К_н=1,15;

К_у– коэффициент влияния упрочняющей поверхностной обработки детали, К_у=0,8;

К_м – коэффициент влияния размеров детали, К_м=1;

К_пов – коэффициент влияния качества поверхности детали (, К_пов=0,85;

5.6.3 Определяется предел выносливости натурной детали, с учетом вероятностного рассеивания характеристик сопротивления усталости и распределения мгновенных значений случайных величин, близкого к нормальному по формуле:

где Z_р - квантиль распределения соответствующей вероятности Р, принимаемый из условия, Z_р=1,645;

γ_σа,N – коэффициент вариации предела выносливости детали (принимается по таблице 2 методических указаний), γ_σа,N = 0,07;

5.6.4 Расчет ресурса сварного шва в циклах нагружения.

Определяется приведенная амплитуда эквивалентных напряжений при движении вагона с установленной скоростью с помощью зависимости:

где - статические нормальные напряжения от веса брутто кузова. Приближённо будем считать, что σ_св вычисляется по следующей зависимости: σ_св=13,6 МПа

σ_св=-29.5 МПа.

- коэффициент вертикальной динамики, значения коэффициента вертикальной динамики приводятся в таблице 9.

Таблица 9

Определение показателей для расчета ресурса сварного шва в циклах нагружения

Используя данные таблицы 9, рассчитаем ресурс сварного шва по формуле

где К_v, Р_vi– число скоростных интервалов и соответствующая им вероятность движения вагона в определенном скоростном интервале;

m– показатель степени в уравнении кривой усталости в амплитудах, m=4;

[n_y] – допускаемое значение коэффициента запаса сопротивления усталости (принимается по таблице1 методических указаний), [n_y]=1,8;

N₀ – базовое число циклов, N₀=10⁷

5.6.5 Определение срока службы конструкции в годах.

где В – коэффициент перевода срока службы в годах во время непрерывного движения в секундах;

f_э – центральная (эффективная) частота процесса изменения динамических напряжений.

Величина коэффициента В вычисляется по формуле:

где L_с – проектный среднесуточный пробег вагона, для пассажирских вагонов L_с=600 км/сутки

V – средняя техническая скорость движения, 106 км/час.

Величина f_э определяется по зависимости:

где а – коэффициент, учитывающий тип вагона и расположение детали (принимается по таблице 8 методических указаний), а = 1,1;

f_ст – статический прогиб рессорного подвешивания для расчетного режима загрузки вагона, f_ст=0,28 м.

Сравниваем полученное значение Т_к со сроком службы пассажирского вагона до первого капитального ремонта (по приложению 3 методических указаний). Так как Т_к больше, то усталостная прочность и долговечность обеспечены.

6.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗОНЫ ИНТЕРЬЕРА ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ОДЕЖДЫ

В современных конструкциях вагонов для размещения верхней одежды пассажиров предусмотрены крючки, размещённые на перегородке между купе и коридором. Крючки расположены в торцевой части спальных мест. В результате верхняя одежда пассажиров незащищена от контакта с ногами лежащего пассажира.

Для исключения этого явления в проекте предлагается усовершенствованный фрагмент интерьера. Сущность совершенствования заключается в следующем: шкафчик, состоящий из двух плоских панелей, защищающих одежду от внешних воздействий, выкатывается до упора по двум направляющим вдоль торцевой стенки купе. После нажатия кнопки наружная панель шкафчика под действием пружины смещается вперёд, тем самым увеличивая размер проёма между панелями и предоставляя возможность безпрепядственно повесить пассажиру свою одежду. Затем, приложив небольшое усилие, пассажир прижимает наружнюю панель к внутренней до срабатывания замкового устройства, удерживающего две панели на заданном расстоянии. После чего шкафчик возвращается в исходное положение.

7. РАСЧЁТ СТОИМОСТИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА СПРОЕКТИРОВАННОГО ВАГОНА