Выбор и расчет параметров модели
Определение сочетания, места приложения и величины нагрузок
Распорная нагрузка от перевозимого сыпучего и нагрузочного грузов принимается равномерно распределенной по площади пола.
В вагонах с люками в полу полезная нагрузка Рг через крыши люков распределяется между боковыми стенами и хребтовой балкой пропорционально реакциям двухопорных разрезных балок, нагруженных распределенной нагрузкой:
(тс);
(тс).
где PГ– нагрузка от перевозимого груза.
Нагрузки Рб(г) и Рхр(г) считают равномерно распределенными по боковой стене и хребтовой балке:
;
где 2l– длина кузова вагона;
–погонная нагрузка
от веса перевозимого груза на хребтовую
балку;
–погонная нагрузка
от веса перевозимого груза на боковую
продольную балку.
Нагрузки от собственного веса также считают равномерно распределенными по боковой стене и хребтовой балке. Такое допущение упрощает расчет, не оказывая какого-либо влияния на результат, поскольку собственный вес кузова грузового вагона в несколько раз меньше веса груза.
Расчетные нагрузки от собственного веса, для крытых вагонов, определяются по следующим формулам:
где – вес боковой стены и боковой балки рамы;
– вес крыши;
– вес балок;
– вес пола;
– вес торцевых стенок;
– собственный вес кузова.
При определении расчетных нагрузок от собственного веса, вес крыши распределен по боковым элементам и хребтовой балке пропорционально реакциям двуопорных балок, а веса поперечных балок, торцевых стен и пола – пропорционально реакциям неразрезных трехопорных балок.
Распределенная нагрузка будет равна:
;
;
;
.
Распределенная нагрузка от веса кузова и груза будет равна
;
.
Расчет геометрических параметров сечений элементов Рама четырехосного вагона состоит из балок, которые имеют сечения (рисунок 2).
а) хребтовая;б) шкворневая;
A=192·10-4 м2; Iz=5,7823·10-4 м4 A=188,8,3·10-4м2; Iz=6,5740·10-4м4
в)шкворневая;г)концевая;
A=49,6·10-4 м2; Iz=1,7067·10-4 м4 A=86,8·10-4 м2; Iz=3,1829·10-4 м4
где A – площадь сечения;
Iz – момент инерции сечения относительно оси z.
Рисунок 2 – Поперечные сечения балок рамы (а, б, в , г)
Для расчета балок необходимо упростить их конструкцию следующим образом:
На рисунках 2.1 – 2.3 представлены упрощенные сечения балок
Рисунок 2.1 – Упрощенное сечение шкворневой балки
А=Аб–Ам=476х240–450х220=15240 мм2=152,4х10-4 м2
Iz=
Iz(б)
–Iz(м)=
=0,00216–0,00167=4,9х10-4
м4
Рисунок 2.2 – Упрощенное сечение средней балки
А=А1+А2+А3=170х7+6х497+10х50=1190+2982+500=46,72х10-4 м2
Iz=(Iz1+a12A1)+(Iz2+a22A2)+(Iz3+a32A3)=
=
=4859,16+86,36х106+61,38х106+4166,6+32,13х106=1,79х10-4 м4
Рисунок 2.3 – Упрощенное сечение концевой балки
А= Аб–Ам=525х73–511х62=6643 мм2=66,43х10-4 м2
Iz=
Iz(б)
–Iz(м)=
=0,00088–0,00069=1,9х10-4
м4
Кузов четырехосного вагона состоит из стоек раскосов и обвязок, которые имеют сечения (рисунок 2.4).
а)
А=Аб–Ам=235х167–225х157=39245-35325=3920 мм2=39,2х10-4 м2
Iz=
Iz(б)
–Iz(м)=
=3,2х10-4
м4
б)
Рисунок 2.5 (а,б) – Поперечные сечения составляющих кузова
А=А1+А2+А3=2х117х7+2х93х7+86х7=1638+1302+602=35,42х10-4 м2
Iz=2х(Iz1+a12A1)+2х(Iz2+a22A2)+(Iz3+a32A3)=
=
=6688,5+25,26х106+0,93х106+2458,16+0,78х106=2,79х10-4 м4