*110845*

УДК 629.463.001.18

технические науки/ 4. Транспорт

Кандидат технічних наук Фомін О.В.

Донецький інститут залізничного транспорту

Української державної академії залізничного транспорту, Україна

інженер Бурлуцький О.В.

Української державної академії залізничного транспорту, Україна

Уточнений метод для дослідження напруженого стану хребтової балки

У відповідності до Стратегії розвитку залізничного транспорту на період до 2020 року, яку схвалено розпорядженням Кабінету Міністрів України від 16 грудня 2009 року №1555-р. підвищення надійності вітчизняного парку напіввагонів є актуальною та комплексною проблемою, вирішення якої потребує розв’язання наступних основних завдань: розробка та створення більш досконалої їх конструкції; удосконалення систем ремонту та технічного обслуговування; використання в експлуатації сучасних високоефективних пристроїв контролю технічного стану вагонів; накопичення та аналіз статистичних даних об відказах окремих деталей та вузлів конструкцій удосконалення методів проектування вузлів напіввагонів і.т.д.

Рами вантажних вагонів основних типів (критих, піввагонів, цистерн, платформ) мають характерні для всіх типів елементи — хребтову балку, дві шкворневі балки, дві поперечні кінцеві балки. Крім того, є повздовжні (бічні і підсилюючі) і поперечні балки.

Хребтова балка є один з головних несучих елементів, тому визначення напружень в ній є найважливішим завданням. Під дією вертикальної навантаження хребтова балка отримує прогин. Поздовжня сила на величину прогину дає додатковий згинальний момент, однак цей момент в розрахунках не враховувався до теперішнього часу.

Мета

В статті представлені уточнений метод для розрахунку напруженого стану хребтової балки

Основна частина

Завдання дослідження полягає в тому, щоб оцінити вплив цього додаткового моменту. Спочатку проводився розрахунок кузова як балки на двох опорах (наближений розрахунок ).

При розрахунку кузова як балки на двох опорах напруги определяются зазвичай для самих віддалених від центру ваги точок перетину у вертикальному напрямку. Потім отримані результати напруг порівняй-валися з результатами по першому уточненого розрахунку кузова. [1] у верхній і нижній точках, обчислюється похибка розрахунку за режимами норм. Виконується другий уточнений розрахунок кузова, заснований на методі чергування основних систем, розробленому професором Е.М. Нікольським. [2]

Метод чергування основних систем полягає почерговому розрахунку напружень у двох або декількох основних системах. Під основною системою розуміється тіло, яке виходить із заданого, або шляхом видалення зв'язків (основна система методу сил), або шляхом введення додаткових зв'язків(основна система методу переміщень), або шляхом видалення зв'язків при одночасному введенні додаткових зв'язків (основна система змішаного методу).

У якості першої основної системи обирався кузов, по довжині якого безупинно розміщені абсолютно жорсткі рами, з'єднані з поверхнею кузова нормальними і дотичними зв'язками. Рами забезпечують виконання гіпотези плоских перерізів, отже, кузов можна розрахувати як балку на двох опорах. Друга основна система являє собою кузов, по подовжні обв'язані рами якого введені безперервно розподілені дотичні і вертикальні нормальні зв'язки. Розрахунок другий основний системи необхідно виконати на задану навантаження і зміщення зв'язків. Можна задати зсув зв'язків на величину, рівну зсувам відповідних точок в першій основних системі.

Отримані результати розрахунку порівнювалися з результатами по першому уточненому розрахунку для верхньої та нижньої точок, обчислювалася погрішність розрахунку за режимами норм. [3]. Окремо визначалися напруги від усадочною сили при зварюванні зетів хребтової балки. Величина усадочною сили визначалася за відомим прогином, рівному 12 мм.

Висновки

В результаті досліджень отримані наступні результати

1. Розрахунок кузова як балки на двох опорах не забезпечує необхідної точності розрахунку напружень в хребтової балки.

2. Для уточненого розрахунку доцільно використовувати метод чередованя основних систем, запропонований Е.Н. Нікольським.

3. Додаткові напруги в хребтової балці, пов'язані з її прогібом, становлять 4% від максимальних напружень.

4. Додаткові напруги від усадочною сили в хребтової балці складають 3,4% від максимальних напружень.

Список літератури

1. Вершинский С.В. и др. Расчет на прочность вагонов/ Под общ. ред. Л.А. Шадура. М.: Машиностроение, 1971. – 432 с.

2. Никольский Е.Н., Оболочки с вырезами типа вагонных кузовов, -М., Машгиз, 1963, - 312 с..

3. Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) [Текст]. М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. – 354с