Модернизация крытого вагона с целью улучшения его экономических показателей
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
? вертикальной динамики, согласно Нормам… = 0,97.
Среднее вероятное значение определено по формуле
,(11)
где - коэффициент для элементов кузова, согласно Нормам… принимался равным 0,05;
V - конструкционная скорость движения (см. таблицу 2);
- коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке под одним концом экипажа, определен по формуле
,(12)
- статический прогиб рессорного подвешивания, м (см. таблицу 1).
Подставив данные в формулу (10), получили Кдв= 0,29.
Собственная сила инерции конструкции задавалась через указание продольного и вертикального ускорения.
Продольная сила инерции тележки действует в шкворневом узле и определена по формуле
ит=mта,(13)
гдеmт - масса тележки 18-100, mт = 4850 кг.
Продольная сила инерции груза Nи определена по формуле
,(14)
гдеmгр, mваг - см. таблицу 6.
Продольная сила инерции груза передается через раму вагона (приложена как распределенная нагрузка на узлы рамы вагона).
Вертикальная нагрузка от массы груза приложена как распределенная нагрузка ко всей площади пола и определена по формуле
,(15)
гдеkдв - коэффициент вертикальной динамики.
Так как вагон длиннобазный, необходимо так же учесть и самоуравновешивающиеся вертикальные кососимметричные силы, определенные по формуле
,(16)
гдеz - вертикальное эквивалентное смещение одного колеса тележки, соответствующее вертикальному отводу одной рельсовой нитки, равному 3 мм; z=54 мм;
? - суммарный зазор в каждой паре скользунов, ?=5мм;
Свк - жесткость рессорного комплекта, Свк - 4250 кН/м,
Скр - жесткость конструкции на кручение, Скр - 40000 кН/м.
Кососимметричные силы прикладываем в скользунах.
Также на кузов вагона действует боковая центробежная сила (в виде распределенной нагрузки на боковую стену), определена по формуле
Рбок=0,075mгрg.(17)
3. Расчетная схема вагона и принятые допущения
Расчет производился методом конечных элементов с использованием расчетного пакета "Ansys" версия 13.0. Для расчета использовалась балочная конечно-элементная модель кузова крытого вагона. Расчетная модель включает 59420 элементов и 66220 узлов.
Для описания каркаса использовались стержневые конечные элементы типа ВЕАМ189, для описания обшивки - пластинчатые конечные элементы типа SHELL181.
Вид конечно-элементной модели кузова крытого вагона показан на рисунке 11.
В качестве кинематических граничных условий были приняты:
ограничение вертикальных и поперечных перемещений в шкворневых узлах рамы, ограничение вращения вокруг продольной оси;
ограничение продольных перемещений в плоскостях заднего и переднего упоров.
4 Расчет конструкции на прочность, анализ результатов
4.1. Расчет прочности при I режиме
.1.1 Динамическая нагрузка (I режим удар)
Рисунок 12 ? Кинематические и граничные условия
Рисунок 13 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне
а)
б)
Рисунок 14 - Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б) участок с максимальными напряжениями
Рисунок 15 ? Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене вагона (закрепление)
4.1.2 Квазистатическая нагрузка (I режим сжатие)
Рисунок 16 ? Кинематические и граничные условия модели
Рисунок 17 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне
4.1.3 Динамическая нагрузка (I режим рывок)
Рисунок 18 ? Кинематические и граничные условия модели
Рисунок 19 ? Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене (закрепление)
а)
б)
Рисунок 20 ? Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б) участок с максимальными напряжениями
4.1.4 Квазистатическая нагрузка (I режим растяжение)
Рисунок 21 ? Кинематические и граничные условия
Рисунок 22 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне
4.1.5 Выводы по I режиму
Максимальные напряжения возникают при динамическом силовом нагружении (удар-рывок) в зоне торцевой стены. Однако на практике данных напряжений не возникает, так как:
)металл обшивки начинает работать на растяжение;
)нагружается каркас конструкции.
В остальных узлах вагона рассчитанные напряжения не превышают допускаемого в 350 МПа.
Кроме того, из расчета видно, что напряжения в крыше от нагрузок расчетного режима - не возникают.
4.2 Расчет прочности при III режиме
4.2.1 Динамическая нагрузка (III режим, удар)
Рисунок 25 ? Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б), в) участки с максимальными напряжениями
Рисунок 26 - Распределение эквивалентных напряжений в торцевой стене вагона (закрепления)
.2.2 Квазистатическая нагрузка (III режим, сжатие)
Рисунок 27 ? Кинематические и граничные условия модели
Рисунок 28 ? Распределение эквивалентных напряжений в вагоне
4.2.3 Динамическая нагрузка (III режим, рывок)
Рисунок 31 ? Распределение эквивалентных напряжений в боковой стене а) общий вид; б), в) участки с максимальными напряжениями
Рисунок 32 ? Распределение эквивалентных напряжений в торц