Расчет кузова на прочность. Техническая характеристика кузова и исходные данные для расчета вагона на прочность, страница 5

 

Величина изгибающего момента по нижнему поясу

,

,

Изгибающие моменты, действующие по середине оконного проема 7:

для верхнего пояса – 25000 и для нижнего пояса – 31000 Н  м.

Величины продольных сил на этом участке:

=

Рисунок 4.7- Суммарные эпюры: а - изгибающих моментов по поясам;                          б – нормальных сил в поясах, изгибающих моментов и поперечных сил в простенках

4.4 Расчет кузова на продольную нагрузку

Расчет от продольной нагрузки T = ± 1 МН ведем в общем виде, как f (т).

Эксцентриситет приложения продольной нагрузки равен расстоянию между осью автосцепки и центром тяжести нижнего пояса: е = 0,2683 м. Расчетная схема кузова указана на рисунке 4.8а. Основная система кузова аналогична основной системе, принятой при расчете на вертикальную нагрузку рис 4.3. Эпюры изгибающих моментов М и продольных сил N от нагрузки Т даны на рисунке 4.8б и 4.8в «Лишние неизвестные» определяем при решении системы канонических уравнений.

Рисунок 4.8 - Расчетная схема кузова на продольную сжимающую нагрузку (а) и эпюры изгибающих моментов и нормальных сил (б), (в)

Коэффициент и грузовые члены канонических уравнений определяем обычным методом, но при этом имеем в виду, что при определении геометрических характеристик нижнего пояса поперечного сечения кузова учитывается поперечное сечение хребтовой балки. При этом геометрические характеристики  поперечного сечения нижнего пояса будут иметь следующие значения:

   Z =   F=

,

,

Момент инерции нижнего приведенного пояса

Коэффициенты , равны:

Грузовые члены (перемещение от внешней нагрузки) канонических уравнений имеют следующие значения:

0;0,387 T;0,822 T;

1,123 T;0,443 T;0.

После сокращения на  система канонических уравнений принимает вид

24,192

При решении системы определяется величина :

Ординаты эпюр изгибающих моментов по поясам кузова имеют следующие значения:

по верхнему поясу

;

=4040

36400   0               36900

25500  35200

35500          12300

    .

     по нижнему поясу

;

=5960

53600   6650 

                                      52300

  519000

53800           62500

    

Ординаты эпюр продольных сил в поясах:

Максимальные ординаты эпюр изгибающих моментов в простенках

   Ординаты эпюр поперечных сил в простенках

4.5    Определение напряжений в элементах кузова

Теоретическими исследованиями установлено, что в сечениях кузова, удаленных от действующих сил на расстояние более чем ширина вагона (силы 1группы), напряжение с достаточной точностью могут быть определены по элементарным формулам сопромата.

В сечениях кузова, удаленных от действующих сил менее чем ширина вагона (силы 2 группы), напряжения определяются с помощью теории упругости. Однако порядок определения напряжений от сил 2 группы представляет определенную сложность и поэтому в практике инженерных расчетов напряжения в любом сечении кузова определяют по элементарным формулам сопромата с внесением поправок путем введения коэффициентов концентрации напряжений и использования геометрических характеристик не действительных, а редуцированных. В коньке крыши, верхней и нижней обвязках стен и в полу кузова определяются суммарные напряжения, а в скате крыши, гофрах боковых стен и простенках – суммарные максимальные напряжения, так как в них, наряду с нормальными, возникают значительные касательные напряжения. 

Суммарные напряжения в коньке крыши, верхней и нижней обвязках стен и гофрированном полу

,                              (4.9)

где  - нормальные напряжения от деформации изгиба кузова   соответственно от вертикальной статической и продольной нагрузок;

      и        , где ,  - суммарные ординаты эпюр в рассматриваемом сечении от вертикальной и продольной нагрузок;

 - редуцированный момент инерции сечения соответствующего пояса;

 - расстояние от нейтральной оси соответствующего пояса до точки, в которой определяются напряжения;

 - то же, от деформации растяжения – сжатия;

      и       ,

        - суммарные ординаты эпюры нормальных сил от вертикальной статической и продольной нагрузок;