учебное пособие

-21-

Принимается, что главным показателем эффективности вагона является величина средней погонной нагрузки нетто qпн , т.к. этой нагрузкой определяются провозные способности железных дорог.

Средняя погонная нагрузка нетто:

qпнIII 1154,,5251 4,732 тс/м.

Таким образом, при изменении длины вагона его погонная нагрузка нетто не увеличивается.

Вывод:

Из расчетов видно, что в случае перевозки вышеперечисленной номенклатуры грузов не происходит повышения средней погонной нагрузки вагона нетто при изменении его длины на ± 0,5 м. Повышение средней погонной нагрузки нетто при неизменной длине станционных путей позволяет увеличивать полезную массу поезда и, следовательно, повысить провозную способность железных дорог и отдалить затраты на развитие их пропускной способности.

-22-

Однако, следует отметить, что если бы в расчетах был принят уровень осевой нагрузки не 21,0 тс/ось, а общепринятый на сети железных дорог РФ 23,5 тс/ось или внедряемый в настоящее время уровень осевой нагрузки 25,0 тс/ось, то эффективная величина длины вагона по осям сцепления автосцепок для тех же грузов получилась бы 13,27 м и 14,27 м, соответственно.

Более точным вариантом решения приведенной выше задачи может быть программа, в которой по тем же зависимостям рассматриваются не три значения длины вагона по осям сцепления автосцепок, а весь рациональный диапазон таких длин, выбираемых с заданным шагом между соседними значениями.

В Приложении представлен пример составления такой программы с использованием Microsoft Excel.

По результатам расчетов в этой программе наиболее эффективной длиной вагона по осям сцепления автосцепок, выведенной с учетом максимума погонной нагрузки вагона нетто является 2Lсц = 12,02 м, что идентично результату, полученному выше.

-23-

2.РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КУЗОВОВ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

2.1Оценка механической прочности кузова вагона

Расчет выполняется по упрощенным методикам, в которых кузов вагона рассматривается как балка на двух опорах, испытывающая действие всех нагрузок предусматриваемых «Нормами…».

Контур поперечного сечения кузова вагона мало изменяется из-за подкреплений поперечными балками рамы, стойками боковых стен, фрамугами крыш, а в длину кузова укладывается около пяти наибольших размеров поперечного сечения. Следовательно, приближенная оценка общего напряженного состояния согласуется с понятием балки. Предполагается, что на изгиб кузова как балки оказывают влияние жесткостные характеристики продольных стержневых элементов каркаса кузова.

Примем характеристики поперечных сечений продольных элементов кузовов различных вагонов и схему их компоновки по среднему сечению. Заметим, что размеры на расчетных схемах поперечных сечений четырех основных конструктивных исполнений грузовых вагонов указаны в сантиметрах.

-24-

Полувагон

Hв – полная высота вагона (см. задание на КП), см; Hл – высота листа обшивки боковой стены вагона, см,

90,7–расстояние от головок рельсов до хребтовой балки, см, = 31 + 19 + 16 = 66 см, + Нв.о. = 31 + 19 + 16 + 18 = 84 см.

= 31 + 19 + 5,3 = 55,3 см.

Для полувагонов с глухим кузовом (без разгрузочных люков) следует учитывать отсутствие в составе рамы двутавра, то есть его высота в расчете не должна учитываться HI = 0.

-25-

2Z №31

F = 169,48 см2 J = 26355,6 см3 H = 31 см

y0 = 15,37 см

I №19

F = 30,37 см2 J = 1575,7 см3 H = 19 см

y0 = 9,5 см

F = 25 см2

J = 666,1 см3 H = 16 см

y0 = 5,3 см

F = 31,26 см2 J = 608 см3 H = 18 см

y0 = 6,42 см

где F - площадь поперечного сечения рассматриваемого профиля; J - момент инерции рассматриваемого профиля относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести профиля; H - высота профиля;

y0 - расстояние от нижней плоскости до центра тяжести профиля.

-27-

F = 28,83 см2 J = 1780,37 см3 H = 20 см

y0 = 10 см

F = 12,18 см2 J = 211 см3 H = 10 см

y0 = 5 см

F = 21,68 см2 J = 83,45 см3 H = 9,2 см y0 = 5,12 см

F = 23,38 см2 J = 655,5 см3 H = 21 см

y0 = 11,32 см

F = 1,83 см2 J = 1,79 см3 H = 3,2 см y0 = 2,3 см

-28-

Платформа

F = 131,34 см2 J = 73966 см3 H = 60 см

y0 = 30 см

F = 12,86 см2 J = 194,4 см3 H = 10 см

y0 = 5 см

-29-

Цистерна

Круговое сечение цилиндрической части котла цистерны характеризуется следующими параметрами:

-30-

Fкотла (2Rв 2 ) ;

J котла Rв3 ,

где Fкотла – площадь кольцевого поперечного сечения; Jкотла – момент инерции этого сечения относительно центральных осей; δ – усредненная толщина оболочки котла цистерны (т.к.

разные котлы цистерн имеют разную толщину оболочки, то необходимо уточнять этот параметр в справочном пособии: "Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов" - М.: 1993 г.).

Прямоугольное сечение обшивки боковой стены или настила пола характеризуется следующими параметрами:

F□=b·h; J□=b·h3/12,

где F□ – площадь прямоугольного поперечного сечения; J□ – момент инерции прямоугольного сечения относительно центральных осей;

b – ширина прямоугольного сечения; h – высота прямоугольного сечения.