Расчет на распорную нагрузку элемента боковой стены вагона-минераловоза модели 11-740 (Раздел дипломного проекта), страница 2

При определении давления сыпучего груза на вертикальную стенку, предполагалось, что сыпучее тело (минеральные удобрения) ограничено сверху горизонтальной плоскостью (вагон загружен без «шапки») рисунок 5.4 и определяется по формуле в соответствии [30]:

,                                    (5.3)

где     К_Д – коэффициент вертикальной динамики;

у – высота засыпки груза, м;

g – объемный вес перевозимого груза, Т/м³.

Принимаем объемный вес перевозимого груза равным 1 Т/м³  [29].

 

Рисунок 5.4 – Схема нагружения боковой стойки распорной нагрузкой при грузоподьёмности вагона 70 т.

Коэффициент вертикальной динамики определяется по формуле [30]:

,                                   (5.5)

где - коэффициент для элементов кузова;

- коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

-скорость движения вагона;

-прогиб рессорного комплекта;

Принимаем в соответствии [30]  =0,05; =33 м/с; =0,018 м;

                                                     (5.6)

где - количество осей в тележке.

Принимаем  равную 2.

По расчёту:

                                       

                      

                               

                              

По формулам 5.2, 5.3 были определены давление груза на элемент боковой стены, а также распределённая нагрузка по элементу боковой стене. Полученные значения давления на элемент боковой стенки кузова распределялись в узлы конечно-элементной сетки.

Закрепление конечно-элементной модели производилось введением ограничения на все перемещения и углы поворота для узлов, находящихся на линиях нижней и верхней обвязок (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - Закрепление конечно-элементной модели.

На следующем этапе выполнена оценка влияния коррозионных повреждений кузова на напряженно-деформированное состояние кузова вагона.

4.2 Результаты прочностного анализа

В результате были получены картины напряженного состояния элемента боковой стены кузова вагона. На рисунке 5.6, в качестве примера, показано распределение полей эквивалентных напряжений в элементе боковой стене кузова вагона - минераловоза в зависимости от срока его эксплуатации.

Как показали результаты эксплуатационных испытаний, наиболее подверженным коррозионному износу являются элементы обшивки кузова. Поэтому, на первом шаге выполнена оценка прочности и долговечности тонкостенных элементов кузова, имеющих непосредственный контакт с перевозимыми грузами.

В дальнейшем, при проведении расчетов, изменение толщины обшивки задавалось в зависимости от срока эксплуатации (рисунок 5.7). Толщина обшивки определялась по зависимости позволяющей прогнозировать срок службы обшивки боковой стены у нижней обвязки к при бестарной перевозке минеральных удобрений:

y=-0,05x+3 ,                                          (5.7)

где х – количество лет эксплуатации.

Сам расчет производился в пошаговом режиме с интервалом времени 4 года. На основе распределения полей напряжений (рисунок 5.6) были выделены максимальные напряжения в элементе боковой стены кузова. Для получения качественных характеристик влияния коррозионного износа на изменение напряженного состояния выполнен анализ распределения полей напряжений в моменты времени  лет и получена схема изменения максимальных эквивалентных напряжений в зависимости от времени эксплуатации (рисунок 5.7).