- •2. Определение основных параметров проектируемого вагона
- •Техническая характеристика проектируемого вагона
- •3. Проверка габаритных размеров кузова вагона по условию вписывания в заданный габарит
- •7.2.Проверка размеров поперечного сечения кузова проектируемого вагона по условию прочности
- •7.2.1. Прикидочный расчет как балки на 2-х опорах
- •Грузовой вагон Среднее сечение
- •7.2.2.Прочностные нормативные расчеты конструкции рамы полувагона с использованием программного комплекса Nastran
- •Расчёт на прочность стойки боковой стены на распор сыпучего груза
- •7.4.Расчёт на прочность верхней обвязки от действия захватов вагоноопрокидывателя
- •8.Расчет показателей надежности рамы проектируемого полувагона
- •9. Расчет стоимости жизненного цикла вагонов грузового парка
- •9.1.Расчет стоимости жизненного цикла полувагона с глухим полом
- •9.1.1. Исходные данные для расчета стоимости жизненного цикла полувагона
- •9.2. Определение стоимости жизненного цикла полувагона
- •9.2.1. Определение дохода от эксплуатации вагона
- •9.2.2. Определение ремонтных затрат
- •9.2.4. Расчет дополнительных единовременных капитальных вложений
- •9.2.5. Расчет ликвидационной стоимости вагона
- •9.2.6. Стоимость жизненного цикла вагона и чистый доход от эксплуатации
7.2.2.Прочностные нормативные расчеты конструкции рамы полувагона с использованием программного комплекса Nastran
Исходя из симметрии рамы, пластинчато-стержневая схема (рис.5) построена только для четвертой части. Она образована сочетанием стержней (продольные и поперечные балки рамы) и пластин (настил пола).
Рис. 6. Пластинчато-стержневая расчетная схема
В сечениях соответствующих элементов по плоскостям симметрии вводятся симметричные связи от нормальных сил и изгибающим моментов. Схема закрепления модели представлена на рис.6
Рис.7. Схема закрепления модели
При расчете кузова на вертикальную нагрузку после смещения связей и загружения хребтовой балки усилиями, деформированное состояние кузова в целом будет близкими к деформированному состоянию первой основной системы, и, следовательно, напряжения в несущих элементах определяются расчетом кузова как балки. Остается рассчитать вторую основную систему на распределенную нагрузку по длине хребтовой балки:
Кдв – коэффициент вертикальной динамики [стр.40]
Кб=0,1 – коэффициент, учитывающий влияние боковых сил, определяет «Нормами проектирования вагонов…»
Рис.8 Схема нагружения четвертой части каркаса рамы на вертикальную нагрузку
где
- осевой момент инерции сечения хребтовой балки
При расчете второй основной системы на продольные силы, действующие по оси автосцепок, вначале дается смещение введенных связей. Связи, в том числе и распределенные по длине хребтовой балки, смещаются на величину смещения соответствующих точек первой основной системы от продольных сил.
Чтобы удлинение хребтовой балки было таким же, как удлинение обвязок рамы и стен, к ней прикладываются по оси автосцепки силы Т1. В этом случае деформированное состояние кузова будет близким к деформированному состоянию первой основной системы, и напряжения в несущих элементах определяются расчетом кузова как балки на продольные силы.
Остается дополнительно рассчитать вторую систему на продольные силы:
где - площади сечений соответственно хребтовой балки и кузова
- продольная сила автосцепки (Т=2,5 МН по первому режиму растяжение, Т=3 МН или Т=±1 МН по третьему режиму).
Поскольку во второй основной системе концы поперечных балок из-за введенных связей не смещаются, можно рассматривать следующую расчетную схему четвертой части рамы
Рис.9 Схема нагружения четвертой части каркаса рамы на продольную нагрузку
Кдв – коэффициент вертикальной динамики [стр.40]
Кб=0,1 – коэффициент, учитывающий влияние боковых сил, определяет Нормами проектирования вагонов
Для анализа напряженно-деформированного состояния рамы кузова используется программный комплекс Nastran, реализующий метод конечных элементов. Общее число конечных элементов – 45; число узлов – 72.
Таблица 3
Координаты узлов расчетной схемы рамы полувагона
№ узла |
X |
Y |
Z |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
699,5 |
0 |
0 |
3 |
2098,5 |
0 |
0 |
4 |
3497,5 |
0 |
0 |
5 |
4916,5 |
0 |
0 |
6 |
6952,5 |
0 |
0 |
7 |
0 |
500 |
0 |
8 |
699,5 |
500 |
0 |
9 |
2098,5 |
500 |
0 |
10 |
3497,5 |
500 |
0 |
11 |
4916,5 |
500 |
0 |
12 |
6952,5 |
500 |
0 |
13 |
0 |
1000 |
0 |
14 |
699,5 |
1000 |
0 |
15 |
2098,5 |
1000 |
0 |
16 |
3497,5 |
1000 |
0 |
17 |
4916,5 |
1000 |
0 |
18 |
6952,5 |
1000 |
0 |
19 |
0 |
1440 |
0 |
20 |
699,5 |
1440 |
0 |
21 |
2098,5 |
1440 |
0 |
22 |
3497,5 |
1440 |
0 |
23 |
4916,5 |
1440 |
0 |
24 |
6952,5 |
1440 |
0 |
Расчетная схема с указанием номеров узлов и связей приведена на рис.7
Рис.10. Расчетная схема с указанием связей
Рис.11. Деформированное состояние кузова I режим растяжение
Свойства поперечных сечений.
Рис.12 Поперечные сечения элементов рамы
Суммарные эпюры напряжений
Рис.13. I режим, растяжение
Значения напряжений:
Максимальные напряжения, действующие в среднем сечении кузова:
Рис.14. I режим, сжатие
Значения напряжений:
Максимальные напряжения, действующие в среднем сечении кузова:
Рис.15. III режим, растяжение
Значения напряжений:
Максимальные напряжения, действующие в среднем сечении кузова:
Рис.16. III режим, сжатие
Значения напряжений:
Максимальные напряжения, действующие в среднем сечении кузова:
Анализ результатов расчета по двум основным системам показал, что нормальные напряжения не превышают величины допускаемых для соответствующих расчетных режимов.
Суммарные напряжения в хребтовой балке:
I режим, растяжение:
I режим, сжатие:
III режим, растяжение:
III режим, сжатие: