Расчет на устойчивость от опрокидывания платформы модели 23-469

Настоящий расчет выполнен с целью оценки  устойчивости от опрокидывания платформы модели 23-469 (далее по тексту платформы), переоборудованной под перевозку контейнеров в соответствии с проектом 4486-04.00.00.000 разработки НВЦ "Вагоны".

Расчет производится в соответствии с «Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)», 1996 г. (далее по тексту «Нормами...»).

В соответствии  с  «Нормами…» расчет проводится для двух  расчетных случаев:

-опрокидывание наружу кривой;

-опрокидывание внутрь кривой.

При оценке устойчивости от опрокидывания наружу кривой рассматривается его движение с максимальной скоростью (для данного радиуса кривой и возвышения наружного рельса) в составе поезда. При этом учитываются центробежные и ветровые нагрузки, направленные наружу кривой, и поперечные составляющие продольных квазистатических сил сжатия,  действующие на вагон через автосцепки.

При оценке устойчивости от опрокидывания  внутрь кривой рассматривается его движение с малой скоростью (когда практически отсутствуют центробежные силы) в режиме тяги поезда. При этом учитываются ветровые нагрузки, направленные внутрь кривой и поперечные составляющие квазистатических сил на автосцепках.

1  ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

1.1  Рама платформы модели 23-469, переоборудованная под перевозку контейнеров в соответствии с проектом 4486-04.00.00.000 разработки НВЦ "Вагоны".

Таблица 1 - Исходные данные для расчета

Наименование		Обозначение	Величина
Вес платформы (брутто), т		Gb	86,2
Число осей		n	4
Тара платформы, т		T	25,2
Вес тележки, т		Gт	4,85
Длина платформы по осям сцепления автосцепок, м		2Lc	25,22
Высота центра тяжести платформы от уровня головок рельсов (при установке на платформе двух контейнеров типоразмера 1АА, высотой 2,591 м), м		hцк	2,064
Тара контейнера 1АА, т		Gк	4,25
Высота центра тяжести порожней платформы от уровня головок рельсов, м		hцк	0,9
Высота центра тяжести тележки от уровня            головок рельсов, м		hцт	0,475
Высота от уровня головок рельсов до продольной оси автосцепок, м	порожней платформы	ha	1,08
	груженой платформы		1,04

2  РАСЧЕТ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАТФОРМЫ ОТ ОПРОКИДЫВАНИЯ

2.1  Оценка устойчивости производится с помощью коэффициента запаса устойчивости, определяемого по формуле

,                (1)

где  Рст – статическая вертикальная сила давления колеса на рельс с учетом обезгрузки при действии вертикальных составляющих продольных сил, действующих на платформу через автосцепки;

        Рдин – динамическая вертикальная сила давления колеса на рельс, вызванная действием поперечных сил с учетом перемещений центров тяжести кузова и тележек;

        – допускаемый коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания.

2.2  Силы Р_ст и Р_дин определяются по формулам

,           (2)

 ,                                                                (3)

где   Gв – сила тяжести платформы;

        – вертикальная составляющая продольной силы, действующая на кузов через автосцепку;

n – число осей платформы;

F_к , F_т – боковые силы действующие на кузов и тележку, равные разности центробежных сил и поперечных составляющих сил тяжести, возникающих вследствие возвышения наружного рельса;

F_вк, F_вт  - силы давления ветра на кузов и тележку, значение  F_вк и Fвт  определяются из расчета удельного давления ветра 500 Па при опрокидывании наружу кривой и 400 Па при опрокидывании внутрь кривой на боковую проекцию платформы с учетом очертания контейнеров;

         – поперечная (горизонтальная) составляющая продольной силы, действующей на платформу через автосцепку;

G_к , G_т – силы тяжести кузова и тележек;

h_цк , h_цт – высота от уровня головок рельс до центров тяжести кузова и тележки;

h_вк , h_вт – высота от уровня головок рельс до центров боковых проекций кузова и тележки;

h_a- высота от уровня головок рельсов до продольной оси автосцепок;

        Δ_к, Δ_т – суммарные, параллельные плоскости головок рельсов  перемещения центров тяжести кузова и тележки относительно центрального положения продольной оси платформы;

        2S – расстояние между кругами катания колес, 2S  = 1,6 м.

2.3  Значение Fк  и Fт  , определяются по формулам:

F_к= m_к∙a_не   ,                              (4)

F_т = m_т∙a_не ,                              (5)

где   m_к и  m_т – соответственно массы кузова и тележки;

a_неп  –  боковое непогашенное ускорение платформы в кривой. Принимается при опрокидывании наружу кривой равным  a_неп=0,7 м/с², а внутрь кривой a_неп=-0,9 м/с².

2.4  Значение  и  определяются по формулам

,                  (6)

,                 (7)

где  N – продольная квазистатическая сила, действующая на кузов через автосцепку. Значение силы принимается равное:

для гружёной платформы:

при сжатии N_сж=1,0 МН, при растяжении   N_раст=1,4 МН;

для порожней платформы:

при сжатии     N_сж=0,5 МН, при растяжении   N_раст=0,7 МН.

R – радиус расчетной кривой принимается равный при опрокидывании наружу кривой  650м, при опрокидывании внутрь кривой  300 м;

        Δh – разность уровней осей автосцепок исследуемого и соседних вагонов, которая принимается одинаковой с обеих сторон вагона и равной 0,08 м;

        2a – длина жесткого стержня, образованного двумя сцепленными автосцепками, которая принимается равная 2 м при сжатии и 1,8 м при растяжении;

Суммарное смещение центра тяжести Δ _к  в общем случае образуется за счет:

Δ₁ – одностороннего поперечного перемещения из центрального

положения рам тележек относительно букс колесных пар;

Δ₂ – тоже надрессорных балок относительно рам тележек;

Δ₃ – тоже пятников относительно рам тележек;