Расчет сопротивления усталости рамы четырехосной платформы модели 23-469, переоборудованной под перевозку контейнеров согласно проекту 469-07.00.00.000

Настоящий расчет выполнен с целью оценки сопротивления усталости рамы платформы модели 23-469 (далее по тексту рамы), переоборудованной под перевозку контейнеров согласно проекту 469-07.00.00.000 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...»).

При расчете использовались данные РД 24.050.37-95 «Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества», М.: ГосНИИВ, 1995 г.

1 Исходные  данные для расчета

1.1 Рама платформы модели 23-469, переоборудованная под перевозку контейнеров согласно проекту 469-07.00.00.000 разработки НВЦ «Вагоны».

1.2  Геометрические размеры рамы, м
1.2.1  Длина по концевым балкам рамы, Lр, м	24
1.2.2  База платформы, 2l, м	19
1.3  Вес контейнера 1ААА брутто , Qк, МН	0,299
1.4  Высота контейнера 1ААА, hk, м	2,896
1.5  Длина контейнера 1АА, lk, м	11,985

1.6  В расчете рассматривается наихудший вариант нагружения платформы двумя контейнерами 1ААА (смотри расчет прочности 469-07.00.00.000 РР1).

1.7  Все элементы рамы запроектированы из стали 09Г2С ГОСТ 19281-89.

1.8  Предел текучести для стали 09Г2С ГОСТ 19281-89 [σ]_т = 325 МПа, временное сопротивление для стали 09Г2С ГОСТ 19281-89 σ_в= 480 МПа. Временное сопротивление разрыву метала сварного шва принимается равным σ_в= 480 МПа.

2 ОЦЕНКА СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ

2.1 Оценка усталостной прочности производилась, согласно «Нормам…», по коэффициенту запаса сопротивления усталости по формуле

,            (1)

где  - предел выносливости (по амплитуде) для контрольной зоны при симметричном цикле и установившемся режиме нагружения при базовом числе циклов N₀ =10⁷;

 - величина амплитуды динамического напряжения условного симметричного цикла, приведенная к базовому числу циклов N₀, эквивалентная повреждающему воздействию реальному режиму эксплуатационных напряжений за расчетный срок службы;

[n] – минимально допустимый коэффициент запаса сопротивления усталости за выбранный срок службы.

2.2 Расчетное значение  определялось по формуле

где		- среднее (медианное) значение предела выносливости контрольной зоны;
		- квантиль распределения , соответствующий односторонней вероятности 95 %, ( = 1,645);
		- коэффициент вариации предела выносливости материала.

,           (2)

Значение =0,07 , принималось согласно «Нормам…».

Значение  определялось по формуле

,                  (3)

где		-  среднее (медианное) значение предела выносливости гладкого стандартного образца из материала (по ГОСТ 25.502-79) при симметричном цикле изгиба на базе No=107 циклов; Для листов 09Г2С =210 МПа.
		-среднее значение общего коэффициента снижения предела выносливости в выбранной контрольной зоне по отношению к пределу выносливости гладкого стандартного образца. Значение  принимались согласно «Нормам...».

Принятые значения коэффициентов  приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Коэффициенты  

Зона	Боковая балка в зоне центральной балки	Лобовой лист в зоне хребтовой балки	Хребтовая балка в зоне шкворневой балки
	2,00	4	3,5

2.3  Расчетные значения пределов выносливости для наиболее напряженных зон приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Пределы выносливости             

Зона	Боковая балка в зоне центральной балки	Лобовой лист в зоне хребтовой балки	Хребтовая балка в зоне шкворневой балки
, МПа	92,91	46,45	53,09

2.4 При определении использовалась формула «Норм…»

,  (4)

где	m	- показатель степени в уравнении кривой усталости в амплитудах;
		- суммарное число циклов вертикальных динамических сил за расчетный срок службы платформы;
		- суммарное число циклов продольной ударной силы за расчетный срок службы платформы;
		- суммарное число циклов погрузки-разгрузки за расчетный срок службы платформы;
	N0	-базовое число циклов;
		-уровень амплитуд напряжений от действия вертикальных динамических сил в интервале i, приведенные к эквивалентному симметричному циклу;
		-уровень амплитуд напряжений от действия продольной ударной силы в интервале i, приведенные к эквивалентному симметричному циклу;
		-уровень амплитуд напряжений от действия погрузо - разгрузочных сил в интервале i, приведенные к эквивалентному симметричному циклу;
		-частость действия уровня амплитуд , ,  соответственно;
	n, l, k	-число интервалов напряжений для ударных, динамических и погрузо-разгрузочных сил соответственно.