Машиностроение \ Вагоны и вагонное хозяйство

Расчет прочности элементов крепления подвагонного оборудования (бака сливного с защитным кожухом КШМС6674.005-000, преобразователя ПЧ-24, ящиков 2Я.087, 2Я.117 и топливного бака), страница 3

            , но не более 28 кН;

Рисунок 8

Рисунок 9

   σт – предел текучести для материала болта с классом прочности

             6,6 по ГОСТ 1759.4-87 МПа,  σт = 360 МПа;

     , принимается Н = 28 кН;

      χ – коэффициент основной нагрузки

             при   ;

      l – толщина соединяемых деталей, см,l = 1,1 см;

     d – номинальный диаметр болта, см, d = 1,6 см;

     Fб – площадь сечения болта М16 по резьбе, см2, Fб = 1,503 см2;

     [σ]I – допускаемые напряжения, МПа, для болтов класса прочности

               6.6 МПа, [σ]I = 280МПа.

Так как

7.5.4 Условие несмещения стыка обеспечивается при условии:

,

где n – число болтов в стыке, n = 4;

      f – коэффициент трения между соединяемыми деталями, для стали

           по стали, f = 0,15.

Несмещение стыка с учетом затяжки болтов обеспечивается.

7.5.5 При ослаблении затяжки болтов нагрузка Рх воспринимается болтами.

Напряжение среза в болте:

где Рх =11,3 кН – смотри таблицу 4;

nс – принятое к расчету число болтов, воспринимающих

            продольную нагрузку, nс = 2;

     [τ]I – допускаемые напряжения при срезе болтов МПа,

    принимается ;

7.5.6 Прочность болтов стыка при отсутствии усилия затяжки болтов (Н=0) обеспечивается выполнением условия:

,

где σи – напряжение изгиба в болте, МПа;

      σр – напряжение растяжения в болте, Мпа;

     [σ]I – допускаемые напряжения, Мпа,  [σ]I = 280 Мпа.

Нагрузка на максимально нагруженный болт от действия продольной инерционной нагрузки на преобразователь определяется по формуле:

где KН – коэффициент неравномерности работы болтов, при числе

               болтов в направлении действия силы m =2 коэффициент

               неравномерности KН = 1,4.

В запас можно принять, что изгибающий момент, действующий на болт:

где h – толщина соединяемых деталей, см, h = 1,1 см;

Напряжения в изгиба в болте:

где Wб – момент сопротивления изгибу сечения болта по внутреннему

               диаметру резьбы М16,см3,

Напряжения растяжения в болте:

Суммарные напряжения в болте

7.5.7 Расчет сварных швов приварки гнутого уголка 75х95х6 производится на нагрузки I режима:

 

            Схема нагружения сварных швов показана на рисунке 10.

Геометрические характеристики сварного шва:

;

;

Рисунок 10

Суммарные напряжения в сварном шве определяются по формуле:

где τ1 – касательные напряжения в плоскости YZ, МПа,

;

      τ2 – касательные напряжения в плоскости ХZ, МПа,

;

7.6 Расчет элементов крепления топливного бака                        

7.6.1 Топливный бак крепиться к раме вагона четырьмя болтами М20х6g60.109.40Х099  ГОСТ 7798-70. Эскиз крепления и схема нагрузок приведены на рисунке 11.

7.6.2 Максимальная внешняя растягивающая нагрузка на болт определяется по формуле:

Рисунок 11

где Рх, Ру, Рz – нагрузки на ящик, принимаемые по таблице 4

           для соответствующего режима, кН;

n – общее количество болтов крепления, n = 4;

      n1 – количество болтов в поперечном ряду, n1 = 2;

h – расстояние от Ц.М топливного бака до опорной

            поверхности, см,  h = 18 см;

lx – расстояние между болтами по оси Х, см, lх = 168 см;

     lу– расстояние между болтами по оси Y, см, ly = 40 см.

Для I расчетного режима:

Для III расчетного режима:

7.6.3 Так как внешние нагрузки на болт имеют отрицательные значения, то расчет болтов на растяжение не производится. Дальнейшая оценка крепления топливного бака производится на нагрузки I расчетного режима как определяющего прочность.

7.6.4 Условие несмещения стыка обеспечивается при условии:

,

где   σт – предел текучести для материала болта с классом прочности

      109 по ГОСТ 1759.4-87 МПа,  σт = 360 МПа;

     , принимается Н = 29 кН;

n – число болтов в стыке, n = 4;

      f – коэффициент трения между соединяемыми деталями, для стали

           по стали, f = 0,15.

Несмещение стыка с учетом затяжки болтов не обеспечивается. При этом болты работают на срез и изгиб как при затяжке, так и без нее.

7.6.5 Наихудший способ работы болтов на срез происходит при ослаблении затяжки, когда вся нагрузка Рх воспринимается болтами.

Напряжение среза в болте:

где Рх =34,85 кН – смотри таблицу 4;

nс – принятое к расчету число болтов, воспринимающих

            продольную нагрузку, nс = 2;

    Fб – площадь поперечного сечения болта М20 по внутреннему

           диаметру резьбы, см2, Fб = 2,349 см2.

     [τ]I – допускаемые напряжения при срезе болтов МПа,

    принимается ;

7.6.6 Прочность болтов стыка при отсутствии усилия затяжки болтов (Н=0) обеспечивается выполнением условия:

,

где σи – напряжение изгиба в болте, МПа;

      σр – напряжение растяжения в болте, Мпа;

     [σ]I – допускаемые напряжения, Мпа,  [σ]I = 562 Мпа.

Нагрузка на максимально нагруженный болт от действия продольной инерционной нагрузки на преобразователь определяется по формуле:

где KН – коэффициент неравномерности работы болтов, при числе

               болтов в направлении действия силы m =2 коэффициент

               неравномерности KН = 1,4.

В запас можно принять, что изгибающий момент, действующий на болт:

где h – толщина соединяемых деталей, см, h = 2,0 см;

Напряжения в изгиба в болте:

где Wб – момент сопротивления изгибу сечения болта по внутреннему

               диаметру резьбы М16,см3,

7.6.7 Прочность болтов стыка при затяжке болтов (Н = 29 кН) обеспечивается выполнением условия:

,

где σи – напряжение изгиба в болте, МПа;

      σр – напряжение растяжения в болте, Мпа;

     [σ]I – допускаемые напряжения, Мпа,  [σ]I = 562 Мпа.

Нагрузка на максимально нагруженный болт от действия продольной инерционной нагрузки на преобразователь определяется по формуле:

Изгибающий момент, действующий на болт:

            Напряжение изгиба в болте:

Напряжения растяжения в болте:

Суммарные напряжения в болте:

7.7 Выводы

7.7.1 Прочность болтов крепления сливного бака обеспечивается при установке и приварке по месту элементов, исключающих продольное смещение бака под действием инерционных сил. Высокий уровень действующих напряжений от неконтролируемой затяжки и требование обеспечения ударной вязкости при отрицательных температурах вызывает необходимость применения болтов с классом прочности 10.9 или выше. ПО   ГОСТ ….

7.7.2 Прочность крепления преобразователя ПЧ-24, ящиков 2Я.087 и 2Я.117 обеспечивается при условии применения болтов с классом прочности 6.6.  по  ГОСТ…

7.7.3 Прочность крепления топливного бака обеспечивается при условии применения болтов с классом прочности 10.9.

При установке элементов (упоров), воспринимающих продольные инерционные нагрузки, допускается применение болтов класса прочности 5.6.

7.7.4 Напряжения в сварных швах приварки кронштейнов (уголков) для установки преобразователя ПЧ-24, ящиков 2Я.087, 2Я.117 не превышают допускаемые.

Скачать файл