• Текст документа
  • Статус
  • Сканер копия
Оглавление
Поиск в тексте
Действующий


ГОСТ 31846-2012

Группа Д55

     
     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ

Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Special rolling stock. Requirements for bearing structure strength and for dynamic properties



МКС 45.060.10

Дата введения 2014-01-01

     
     
Предисловие


Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 41-2012 от 24 мая 2012 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Азербайджан

AZ

Азстандарт

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Грузия

GE

Грузстандарт

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Молдова

MD

Молдова-Стандарт

Российская Федерация

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикистан

Туркменистан

TM

Главгосслужба "Туркменстандартлары"

Узбекистан

UZ

Узстандарт

Украина

UA

Минэкономразвития Украины


4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2012 г. N 1169-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31846-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 53337-2009

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в ежемесячном указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты"

     1 Область применения


Настоящий стандарт устанавливает объем расчетов и испытаний для определения и оценки показателей динамики и прочности специального подвижного состава (далее - СПС), в т.ч. стреловых кранов (далее - КС) на железнодорожном ходу хозяйственного назначения, а также предназначенных для выполнения аварийно-восстановительных работ.

Настоящий стандарт определяет требования для обеспечения необходимых показателей динамики экипажных частей, прочности металлоконструкций главных рам, кузовов, кабин, рам тележек, шкворней, несущих конструкций рабочих органов, элементов рессорного подвешивания, тягового привода, колесных пар (колесных центров, бандажей, осей колесных пар и их соединений), букс, а также деталей крепления и страховки, которые необходимы для надежного соединения и удержания в транспортном положении рабочих органов, предохранения их от выхода за установленные габариты и падения на путь.

Настоящий стандарт не распространяется на составные части КС, находящиеся в ведении технадзора государств, упомянутых в предисловии как проголосовавших за принятие межгосударственного стандарта.

2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 398-2010 Бандажи черновые для железнодорожного подвижного состава. Технические условия

ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия

ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 1215-79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия

ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки

ГОСТ 1425-93 Рессоры листовые для подвижного состава железных дорог. Технические условия

ГОСТ 1452-2011 Пружины цилиндрические винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог. Технические условия

ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия

ГОСТ 1759.4-87* Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р ИСО 898-1-2011, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия

ГОСТ 4491-86 Центры колесные литые для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 4728-2010 Заготовки осевые для железнодорожного подвижного состава. Технические условия

ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия

ГОСТ 5520-79 Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия

ГОСТ 5582-75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия

ГОСТ 5583-78 (ИСО 2046-73) Кислород газообразный технический и медицинский. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 6331-78 Кислород жидкий технический и медицинский. Технические условия

ГОСТ 6713-91 Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения. Технические условия

ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки

ГОСТ 7350-77 Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия

ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава

ГОСТ 8050-85 Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия

ГОСТ 8479-70 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия

ГОСТ 8617-81 Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9045-93 Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия

ГОСТ 9466-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия

ГОСТ 9467-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы

ГОСТ 10052-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 10304-80 Заклепки классов точности В и С. Общие технические условия

ГОСТ 10791-2011 Колеса цельнокатаные. Технические условия

ГОСТ 10885-85 Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая. Технические условия

ГОСТ 14637-89 (ИСО 4995-78) Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия

ГОСТ 14955-77 Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия

ГОСТ 14959-79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия

ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия

ГОСТ 18855-94 (ИСО 281-89) Подшипники качения. Динамическая расчетная грузоподъемность и расчетный ресурс (долговечность)

ГОСТ 19281-89 (ИСО 4950-2-81, ИСО 4950-3-81, ИСО 4951-79, ИСО 4995-78, ИСО 4996-78, ИСО 5952-83) Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 19905-74 Упрочнение металлических изделий поверхностной химико-термической обработкой. Состав общих требований

ГОСТ 21354-87 Передачи зубчатые, цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет на прочность

ГОСТ 21357-87 Отливки из хладостойкой и износостойкой стали. Общие технические условия

ГОСТ 21631-76 Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ 22536.0-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 22703-91* Детали литые автосцепного устройства подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 22703-2012, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 23207-78 Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения

ГОСТ 26271-84 Проволока порошковая для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Общие технические условия

ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия

ГОСТ 30803-2002 Колеса зубчатые тяговых передач тягового подвижного состава магистральных железных дорог. Технические условия

ГОСТ 31334-2007 Оси для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия

ГОСТ 31847-2012 Колесные пары специального подвижного состава. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения


В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 транспортный режим: Движение СПС с конструкционной или максимально разрешенной скоростью своим ходом (для самоходных СПС), в составе поезда или с отдельным локомотивом.

3.2 рабочий режим: Выполнение СПС функций по его назначению (рабочих операций).

3.3 конструкционная скорость: Скорость, установленная техническим заданием, для движения СПС на прямом горизонтальном участке пути отличного или хорошего состояния.

3.4 назначенный срок службы: Календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от технического состояния.

3.5 назначенный ресурс: Суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена.

3.6 технический ресурс: Предельный износ или ухудшение физических свойств материалов элементов конструкции СПС до предельно допустимых значений, а также отказ одного или нескольких элементов, восстановление которых не предусмотрено нормативными документами.

3.7 несущие конструкции СПС: Конструкции, воспринимающие эксплуатационные нагрузки.

3.8 экипажная часть СПС: Конструкция, представляющая собой повозку, обеспечивающую движение СПС по рельсовой колее и предназначенную для установки силового и вспомогательного оборудования, рабочих органов, приводов, тормозной системы, средств обслуживания.

3.9 мягкое нагружение: Циклическое нагружение при постоянной амплитуде напряжений.

3.10 жесткое нагружение: Циклическое нагружение при постоянной амплитуде деформаций.

4 Требования к динамическим качествам, воздействию на путь, осевой нагрузке и развеске экипажа

4.1 Показатели динамических качеств, воздействия на путь, осевой нагрузки, развески экипажа приведены в таблице 1.


Таблица 1

Наименование показателя

Значение показателя

Рамные силы по отношению к статической нагрузке от колесной пары на рельсы ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, не более:

- для щебеночного балласта

0,4ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

- для гравийного и песчаного балласта

0,3ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Коэффициенты вертикальной динамики буксовой ступени рессорного подвешивания ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, не более:

- для служебных автомотрис

0,4

- для самоходного СПС

0,5

- для несамоходного СПС

0,7

Коэффициент запаса устойчивости от вкатывания колеса на головку рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, не менее

1,5

Коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, не менее

- наружу кривой

1,5

- внутрь кривой

1,2

Коэффициент конструктивного запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, не менее:

- для самоходного СПС

1,6

- для несамоходного СПС

1,8

Запас на относительные перемещения элементов экипажа

Отсутствие касания

Вертикальные ускорения кузова (главной рамы), не более:

- для служебных автомотрис

0,4ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

- для самоходного СПС

0,5ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

- для несамоходного СПС

0,7ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Горизонтальные ускорения кузова (главной рамы), не более:

- для служебных автомотрис

0,35ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

- для самоходного СПС

0,40ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

- для несамоходного СПС

0,45ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Показатель плавности хода в вертикальной и горизонтальной плоскостях ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, не более:

- для служебных автомотрис

3,75

- для самоходного СПС

3,85

- для несамоходного СПС

4,00

Напряжения в наружной и внутренней кромках подошвы рельсов, МПа, не более

240

Напряжения в шпале под подкладкой, МПа, не более

2,2

Напряжения в балласте под шпалой, МПа, не более:

- при щебеночном балласте

0,5

- при гравийном и песчаном балласте

0,3

Отклонение фактического значения силы тяжести от проектного значения, %, не более

3

Разность нагрузок по колесам колесной пары, %, не более

- для самоходного СПС, кроме СПС*

4

- для несамоходного СПС*

Разность нагрузок по приводным осям в одной тележке СПС, %, не более

3


* Для специального подвижного состава, применяющего в конструкции экипажной части тележки моделей 18-100, 18-101, 18-102, 18-522, 18-9800, УВЗ-10 м и другие тележки с опорой кузова на центральную пяту, в соответствии с приложением И.


5 Требования к прочности и ресурсу СПС

5.1 Создаваемые конструкции должны обеспечивать необходимую несущую способность и технический ресурс всех элементов, предназначенных для восприятия эксплуатационных нагрузок, в течение назначенного срока службы.

5.2 Несущую способность элементов конструкции оценивают по допускаемым значениям:

- напряжений;

- коэффициентов запаса сопротивления усталости;

- коэффициентов запаса долговечности.

5.3 При напряжениях за пределом упругости работу конструкции рассматривают в условиях квазистатического и малоциклового усталостного нагружений.

5.4 Несущие конструкции СПС и узлы крепления оборудования не должны подвергаться резонансным колебаниям во всем диапазоне скоростей движения. Частота их собственных колебаний должна быть больше частоты вынужденных колебаний экипажной части на рессорном подвешивании.

5.5 При назначении ресурса необходимо учитывать характерные особенности конструкции СПС, технологии изготовления и условий эксплуатации.

5.6 Назначенный ресурс может быть установлен вновь по мере его выработки. Возможность установления нового назначенного ресурса определяют с учетом деградационных свойств материала, результатов технической диагностики, исследований сопротивления усталости.

6 Расчет конструкций СПС на стадии проектирования

6.1 Общие требования к расчетам

6.1.1 При проектировании СПС и его узлов должны быть обеспечены ходовые качества, обеспечивающие безопасность движения в заданных условиях эксплуатации и комфортные условия для персонала (для самоходных и обитаемых СПС).

6.1.2 Для предварительной оценки ходовых качеств СПС или оптимизации его упруго-диссипативных характеристик на стадии проектирования используют лицензионные и аттестованные в установленном порядке программные комплексы, позволяющие путем компьютерного моделирования определить значения основных динамических показателей и по воздействию на путь, указанных в таблице 1 и разделе 7, при движении в прямых и кривых участках пути, с учетом и без учета неровностей пути с одновременным расчетом ускорения и перемещения произвольных точек любого элемента модели конструкции, коэффициентов динамики, усилий в тягах и поводках, рамных сил, сил взаимодействия в контакте "колесо-рельс", вертикальных нагрузок от колес на рельсы, значения фактора износа, коэффициентов безопасности.

Идентификацию моделей вновь проектируемых единиц СПС проводят путем сравнения результатов компьютерного моделирования с результатами натурных динамических и прочностных испытаний единиц СПС с аналогичной экипажной частью.

Правила проведения моделирования динамики экипажа приведены в приложении А.

6.1.3 На стадии проектирования СПС узлы экипажной части (главная рама, кузов, кабина, рама ходовых тележек, шкворневой узел, оси колесных пар, буксы), а также несущие конструкции рабочих органов должны быть рассчитаны на прочность под действием сочетаний нагрузок, указанных в 6.2.

6.1.4 На стадии создания несущих конструкций экипажной части и рабочих органов СПС проводят:

- предварительный выбор материалов, размеров и конструктивных форм несущих элементов для заданных параметров рабочего процесса;

- анализ номинальных, местных напряжений и деформаций в наиболее нагруженных зонах для различных сочетаний эксплуатационных нагрузок, определяющих формирование блока повреждающих циклов и характера нагружения;

- оценку статической прочности и сопротивления усталости;

- оценку ожидаемого ресурса.

6.1.5 Расчетам подвергают:

- опасные сечения крепежных деталей или предохранительных устройств (установочные элементы, кронштейны, оси, пальцы, крюки, фланцы, транспортные фиксаторы, стопоры рабочих органов и т.д.);

- места соединения крепежного или предохранительного узла с несущей металлоконструкцией (сварные швы, болты, заклепки и т.д.);

- узлы установки и крепления рабочих органов.

6.1.6 Для определения напряженно-деформированного состояния конструкций применяют программы, основанные на методе конечных элементов, позволяющие решать задачи как в линейной, так и в нелинейной постановке и оценить усталостную долговечность различных вариантов одной конструкции уже на стадии проектирования. Эти программы должны быть универсальными и совместимыми с другими расчетными и графическими программами. Они должны иметь необходимую библиотеку конечных элементов и возможность автоматического разбиения конструкций на конечные элементы. При этом рекомендуется применять трехмерные модели из объемных и оболочечных элементов, размер которых задают с учетом разницы (не более 10%) результатов между собой и с результатами экспериментальных исследований этой или аналогичной конструкции.

6.1.7 При необходимости выполняют расчет собственных частот проектируемой конструкции, чтобы не допустить их совпадения с основными частотами возбуждающих сил, действующих со стороны пути.

6.1.8 Объем расчетов в каждом конкретном случае выбирают индивидуально в зависимости от накопленного опыта по исследованиям аналогичных конструкций.

6.2 Расчетные нагрузки и режимы

6.2.1 Выделяют следующие группы нагрузок, действующих на СПС в процессе эксплуатации:

А - постоянно действующие статические нагрузки от сил тяжести брутто конструкции и установленного на ней оборудования и агрегатов, экипировочных материалов (воды, смазки и т.п.);

Б - нагрузки, обусловленные технологией ремонта: выкатка колесной пары, установка кузова на домкраты, подъем краном при погрузке для транспортирования, а также подъем груза при неработающих выдвижных опорах (у железнодорожных кранов) и аварийный подъем одной стороны СПС вместе с тележкой за лобовый брус;

В - нагрузки, возникающие при выполнении функций по назначению (рабочих операций);

Г - продольные нагрузки, действующие вдоль оси и через автосцепки;

Д - динамические нагрузки, возникающие при движении СПС в транспортном и рабочем режимах.

6.2.2 Для рам тележек статическая нагрузка (группа А) включает в себя силы тяжести рамы и надтележечного строения, обрессоренных частей привода и оборудования, установленного на раме тележки. Силы тяжести для нагружения этого вида определяют по весовой ведомости и конструкторской документации.

6.2.3 Нагрузки группы Б включают в себя обязательные нагрузки для СПС всех типов и специальные:

- к обязательным нагрузкам относят выкатку колесных пар, установку СПС на домкраты, аварийный подъем одной стороны вместе с тележкой за лобовый брус или автосцепку;

- к специальным нагрузкам относят подъем груженого СПС при погрузке и выгрузке с железнодорожного подвижного состава, работу без выдвижных опор (аутригеров) и т.п. Необходимость расчета на специальные нагрузки определяют в зависимости от конструкции СПС, назначения и условий эксплуатации, требований заказчика.

6.2.4 Нагрузки группы В (далее - рабочие нагрузки) определяют характером рабочих операций, выполняемых СПС. Значения и схемы приложения рабочих нагрузок, в т.ч. сил распора боковых стенок (для снегоуборочных и других подобных машин), определяют по конструкторской документации.

6.2.4.1 Силы распора сыпучего груза ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам принимают как давление груза на поверхность боковых стенок, которое вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (1)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент вертикальной динамики рессорного подвешивания при движении СПС в груженом состоянии;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - насыпная плотность груза;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - ускорение свободного падения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние от поверхности груза до точки, в которой определяют давление;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - угол естественного откоса сыпучего груза. При движении с конструкционной скоростью ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равен нулю.

6.2.4.2 Значение коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют экспериментально или оценивают по экспериментальным данным для аналогичных узлов аналогичных конструкций при соответствующей скорости движения. При отсутствии экспериментальных данных коэффициент вертикальной динамики можно рассматривать как случайную функцию ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вида

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (2)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент вертикальной динамики;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - среднее значение коэффициента вертикальной динамики;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - параметр распределения, принимают равным 1,136;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - доверительная вероятность. Рекомендуется в расчетах на прочность принимать равной 0,97.

Коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для СПС на вагонных тележках вычисляют, как квантиль функции ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (3)


Среднее значение коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам при скорости движения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам менее 55 км/ч вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (4)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, для элементов кузова принимают равным 0,05, для обрессоренных частей тележки - 0,1, для необрессоренных частей тележки - 0,5;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - скорость движения при расчетном режиме, м/с.

При скорости движения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам более 55 км/ч среднее значение коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (5)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке и группе тележек под одной половиной экипажа;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб рессорного подвешивания, м.

При скорости движения менее 30 км/ч ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам принимают равным нулю.

При двухступенчатом рессорном подвешивании при определении коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для рамы тележки учитывают прогиб первой ступени, для кузова - полный статический прогиб двух ступеней.

Коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке и группе тележек под одним концом экипажа, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (6)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - число осей в тележке и группе тележек под одним концом экипажа.

Для бестележечных экипажей (в жесткой раме) коэффициент ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествампринимают равным числу осей под одним концом экипажа.

6.2.4.3 Конструкции СПС, на которые при выполнении рабочих операций действуют статические нагрузки, рассчитывают на статическую прочность. При этом наряду с нагрузками группы В учитывают постоянно действующие статические нагрузки группы А.

6.2.4.4 Конструкции СПС, воспринимающие в рабочем режиме переменные циклические нагрузки, рассчитывают на сопротивление усталости. Метод расчета определяют по числу циклов, которое СПС воспринимает за назначенный срок службы.

6.2.4.5 При необходимости элементы экипажной части СПС по нагрузкам рабочего режима проверяют на жесткость, а сжатые элементы - на устойчивость в соответствии с требованиями норм, применяемых в вагоностроении.

6.2.5 Рамы СПС рассчитывают на восприятие статических продольных нагрузок, действующих вдоль оси автосцепок (группа Г). Эти нагрузки включают в себя сжимающие и растягивающие силы, возникающие между единицами подвижного состава при различных режимах движения поезда и при соударениях во время маневровой работы. Эти нагрузки должны определять условия транспортирования СПС, возможность включения в состав поезда, место расположения в поезде и пропуска через сортировочные горки.

6.2.5.1 По условиям транспортирования должны быть установлены две группы СПС:

первая - СПС, транспортируемые в составе грузовых поездов без ограничения места его установки в состав и пропускаемые (без роспуска) через сортировочные горки;

вторая - СПС, транспортируемые своим ходом, отдельным локомотивом, следующие в хвосте грузовых поездов без подталкивания, и в составе поездов массой не более 1000 т и длиной до 400 м.

6.2.5.2 СПС первой группы в части восприятия продольных сил и устойчивости в составе поезда проектируют с учетом требований к грузовым вагонам. Остальные требования устанавливают в соответствии с настоящим стандартом.

6.2.5.3 Для СПС второй группы с собственной массой до 30 т продольная сила должна быть равна его удвоенной силе тяжести, от 30 до 70 т - (±1000) кН, от 70 до 100 т - (+1000) кН и минус 1500 кН, от 100 до 200 т - (+1500) кН и минус 2000 кН.

6.2.5.4 Для вновь проектируемых СПС расчетное продольное усилие должно быть указано в техническом задании и соответствовать требованиям 6.2.5.2 и 6.2.5.3.

6.2.6 Экипажную часть СПС рассчитывают на систему сил (группа Д), возникающих при работе, движении в составе поезда или своим ходом, при реализации силы тяги и торможении, при вписывании в кривые участки пути, а также на кососимметричные нагрузки. Для СПС, включаемых в состав грузовых поездов без ограничения места расположения, учитывают боковые силы при взаимодействии с другим подвижным составом на кривых участках пути.

6.2.6.1 Вертикальные динамические нагрузки определяют умножением статических вертикальных нагрузок на коэффициент динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.2.6.2 Нагрузки, возникающие при тяге и торможении, определяют с учетом типа примененной тормозной системы, силы нажатия тормозных колодок, конструкции тележек и экипажа в целом, в том числе систем передачи силы тяги.

6.2.6.3 Нагрузки, действующие при вписывании СПС в кривую, определяют по результатам динамического вписывания при движении в кривой радиусом 600 м при непогашенном ускорении 0,7 м/сГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.2.6.4 Кососимметричные нагрузки, представляющие собой систему взаимно уравновешенных вертикальных сил, приложенных со стороны рессорного подвешивания к раме тележки или действующих между опорами кузова на тележки, учитывают только для жестких рам или других конструкций, где они возникают. Кососимметричные нагрузки состоят из четырех равных по значению вертикальных сил, из которых две, расположенные по диагонали, действуют вверх, а две другие - вниз и могут возникать в двух- или трехосных тележках со стороны букс на раму тележки при несбалансированном рессорном подвешивании и между кузовом и тележкой, если имеются четыре "жесткие" опоры кузова. Причиной появления кососимметричной нагрузки может быть неодинаковая жесткость отдельных рессор (пружин), неодинаковые стрелы их прогиба, разность установочных размеров, а также неровности пути и другие аналогичные причины.

6.2.6.5 Нагрузку, приложенную к одной буксе двухосной тележки, возникающую от вертикального смещения одного колеса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (7)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - вертикальное эквивалентное смещение одного колеса, вызванное местными неровностями пути и колес и отклонениями в размерах буксовых узлов и подвешивания, с учетом вертикального отвода рельсовой нитки в переходном отрезке кривой;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между центрами буксовых опор колесной пары;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между кругами катания колеса одной колесной пары, принимают равным 1,58 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость буксовых пружин (над одной буксой);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость рамы тележки при кососимметричной нагрузке (на 1/4 рамы).

Вертикальное смещение одного колеса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (8)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - база тележки (расстояние между крайними колесными парами).

В двухосных экипажах кососимметричную нагрузку учитывают только для главной рамы СПС.

6.2.7 Узлы крепления рабочих органов рассчитывают для следующих нагрузок:

- вертикальных статических от сил тяжести удерживаемого (установленного) оборудования и динамических, вызванных ускорениями оборудования при колебаниях движущегося СПС;

- поперечных горизонтальных инерционных сил, возникающих при движении СПС;

- продольных горизонтальных инерционных сил, возникающих вследствие соударения при движении поезда, в процессе торможения, во время маневров;

- ветровой нагрузки.

6.2.8 Элементы типа растяжек и строп, которые изготавливают из стальных канатов, цепей, прутка, полос, а также детали резьбовых соединений (болты, шпильки, стяжки) рассчитывают на продольные нагрузки (растяжение).

6.2.9 Скобы, крюки, кронштейны, проушины, рычаги и т.п. рассчитывают на изгиб и изгиб с продольной нагрузкой.

6.2.10 Стопорные детали (штыри, пальцы, упоры), а также детали соединения (заклепки, сварные швы, болты) рассчитывают на срез и смятие.

6.2.11 Узлы крепления рабочих органов рассчитывают на действие нагрузок групп В и Д.

6.2.11.1 Нагрузки группы В определяют по 6.2.4.

6.2.11.2 Нагрузки группы Д для узлов, устанавливаемых на раме СПС, рассчитывают при двух режимах движения:

а) трогание с места, осаживание или экстренное торможение при малых скоростях движения, соударения при маневровой работе. Расчетная нагрузка, полученная суммированием сил тяжести удерживаемого (установленного) оборудования и элементов крепления с возникающей при этом силой инерции, прикладывается к центру тяжести закрепляемого узла в виде двух составляющих вертикальной ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и продольной ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Вертикальную составляющую ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (9)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести удерживаемого (установленного) оборудования;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - нормативное продольное усилие в данном режиме (см. 6.2.5.2 и 6.2.5.3);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - вес СПС;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние от центра тяжести СПС до оси автосцепки (по вертикали);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние от среднего поперечного сечения СПС до центра тяжести удерживаемого (установленного) оборудования (вдоль продольной оси СПС);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - база СПС.

Продольную составляющую нагрузку ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (10)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - продольное ускорение.

Для оборудования, установленного на главной раме на уровне и ниже автосцепки (1050 мм от головки рельса) продольное ускорение ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равняется 3ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, на уровне крыши (до 5300 мм от головки рельса) - 1,5ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, на промежуточных уровнях продольное ускорение ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам изменяется линейно от 3ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам до 1,5ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

б) движение с заданной скоростью. Расчетная нагрузка состоит из вертикальной, продольной и боковой составляющих.

Вертикальную составляющую ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (11)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести удерживаемого (установленного) оборудования;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент вертикальной динамики, определяют экспериментально или по формуле (3).

Продольную составляющую нагрузки вычисляют по формуле (10). Для оборудования, установленного на главной раме на уровне и ниже автосцепки (1050 мм от головки рельса), продольное ускорение ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам принимают равным 0,6ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, на уровне крыши (5300 мм от головки рельса) равным 0,3ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

Боковую составляющую нагрузки ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (12)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расчетное ускорение, принимают равным 1ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.2.12 Узлы крепления оборудования, установленного на обрессоренных частях тележки, рассчитывают с учетом сил инерции, исходя из ускорений в вертикальном направлении, равных 1,5ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ускорений в продольном направлении, равных 3ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.2.13 Узлы крепления оборудования, установленного на необрессоренных частях тележки, рассчитывают с учетом сил инерции, исходя из ускорений в вертикальном направлении равных 15ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, в продольном направлении равных 3ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.2.14 Предохранительные устройства рассчитывают на нагрузку, равную удвоенной силе тяжести предохраняемого оборудования.

6.2.15 Колесные пары и оси должны соответствовать ГОСТ 30803, ГОСТ 31334.

6.2.16 Пружины рессорного подвешивания должны соответствовать ГОСТ 1452.

6.3 Оценка прочности главных рам, рам тележек, несущих конструкций рабочих органов, элементов крепления и предохранительных устройств

6.3.1 У главных рам, рам тележек, несущих конструкций рабочих органов, элементов крепления оценивают статическую прочность и сопротивление усталости в транспортном и рабочем режимах, а также статическую прочность при восприятии нагрузок в ремонтно-технологическом режиме.

При оценке статической прочности напряжения при расчетных режимах сравнивают с допускаемыми значениями.

Оценку сопротивления усталости проводят при значениях напряжений, изменяющихся по симметричному циклу или приводящихся к нему, следующими способами:

- по коэффициенту запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по отношению к пределу выносливости детали ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, если число циклов нагружения элемента конструкции ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам в процессе эксплуатации равно или выше базового числа ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равного (от 5 до 10)·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, соответствующего перелому кривой усталости;

- по коэффициенту запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по отношению к ограниченному пределу выносливости детали ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, если за назначенный срок службы конструкции число циклов нагружения меньше базового числа ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

- по вероятности разрушения при ограниченной (заданной) долговечности.

Значения пределов выносливости получают по результатам испытаний на усталость натурных деталей или определяют по пределам выносливости соответствующих материалов ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам с учетом концентрации напряжений в детали.

В таблице 2 приведены классы нагруженности конструкций в зависимости от числа циклов нагружения.


Таблица 2 - Классы нагруженности конструкций

Класс нагруженности

Н1

Н2

Н3

Н4

Число циклов нагружения

До 2·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

От 2·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам до 2·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

От 2·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам до 2·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Св. 2·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Характер нагружения

Квазистатическое малоцикловое

Усталостное малоцикловое

Смешанное малоцикловое

Многоцикловое



В таблице 3 приведены значения пределов выносливости для типовых сварных соединений из наиболее употребляемых материалов отечественного и импортного производства в зависимости от числа циклов нагружения (базы испытаний), установленных классом нагруженности от Н1 до Н4 и степени влияния концентрации напряжений. В таблице Б.1 (приложение Б) приведены типовые примеры соединений деталей, вызывающих соответствующую степень концентрации.


Таблица 3

Класс нагруженности

Значения пределов выносливости, МПа, для


материала без сварного шва


Ст3 (аналог St 37)

Ст09Г2 (аналог St 52)


190, 140, 93

220, 190, 93


сварного соединения из


Ст3 (аналог St 37)

Ст09Г2 (аналог St 52)


степень влияния концентрации


К0

К1

К2

К3

К4

К0

К1

К2

К3

К4

Н1

180

180

180

180

180

270

270

250-270

180-250

110-150

Н2

170

160

150

110

65

170-240

150-210

130-180

90-130

55-75

Н3

120

110

90

65

40

120

110

90

65

40

Н4

170,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,

-,


130,

95,

70,

55,

-,

-,

-,

-,

-,

-,


84

75

63

45

27

84

75

63

45

27

Примечания

1 Через запятую указаны значения пределов выносливости для изгиба, растяжения - сжатия, изгиба с кручением соответственно.

2 К0 - незначительное влияние концентрации, К1 - умеренное влияние концентрации, К2 - среднее влияние концентрации, К3 - сильное влияние концентрации, К4 - особенно сильное влияние концентрации.



Справочные данные по основным характеристикам наиболее применяемых металлов приведены в таблице В.1 (приложение В).

6.3.2 Главная рама (кузов). Транспортный режим

6.3.2.1 Продольное нагружение по оси автосцепок

Режим соответствует условиям, возникающим при соударениях во время маневровой работы и переходных режимах движения в поезде. Определяют сумму напряжений от нормативных продольных нагрузок на растяжение и сжатие (группа Г) и сил тяжести (группа А). Условие прочности вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (13)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел текучести материала.

Для СПС, предназначенного для транспортирования и ускоренной выгрузки снега, загрязненного щебня и других сыпучих материалов (типа засорителей), наряду с силами тяжести СПС и оборудования необходимо учитывать максимальную силу тяжести перевозимого груза.

6.3.2.2 Движение с конструкционной скоростью

Определяют сумму напряжений от действия нагрузок группы А с добавлением переменных напряжений, определяемых при конструкционной (транспортной) скорости, и напряжений от нагрузок группы Г. Продольную силу принимают 0,5 от силы группы Г. Условие прочности вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (14)*


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент вертикальной динамики (формула 3).
________________
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

6.3.2.3 Коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (15)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости стандартного образца при симметричном цикле нагружения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент концентрации, учитывающий понижение сопротивления усталости;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - амплитуда напряжений цикла;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, характеризующий чувствительность металла к асимметрии цикла;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - среднее напряжение цикла.

Коэффициент, характеризующий чувствительность металла к асимметрии цикла ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (16)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости при отнулевом цикле.

При расчетах на сопротивление усталости деталей из малоуглеродистой конструкционной и литой стали (в том числе и сварных) ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам следует принимать для растянутых волокон (ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам более 0) равным 0,3 и для сжатых (ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам менее 0) равным 0.

За среднее напряжение цикла принимают напряжения от нагрузок группы А, определенные расчетным или экспериментальным путем, с учетом квазистатических сил, возникающих при тяге, торможении или движении в кривой.

Амплитуду напряжений цикла определяют экспериментально при движении СПС с транспортной скоростью. На стадии проектирования амплитуду напряжений цикла рассчитывают по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (17)


Значение коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле (3). Значение коэффициента концентрации напряжений вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (18)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - эффективный коэффициент концентрации напряжений, учитывающий форму детали и свойства материала;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий неоднородность материала детали, присущую прокату, штамповке, литью. Для проката, поковки и штамповки ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равен 1,1, для литья ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам изменяется от 1,2 до 1,3;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий внутренние напряжения в детали. При наибольшем линейном размере в поперечном сечении детали до 250 мм ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равен 1,0, от 250 до 1000 мм ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам изменяется пропорционально наибольшему линейному размеру в сечении от 1,0 до 1,2;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров детали. Значение его для образца диаметром 10 мм равно 1,0, с увеличением линейного размера в поперечном сечении детали до 200 мм ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам снижается от 0,76 до 0,60. При дальнейшем увеличении линейного размера в поперечном сечении детали ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам снижается менее интенсивно;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий состояние поверхности детали.

Значение эффективного коэффициента концентрации напряжений ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для различных форм геометрических концентраторов принимают по справочным данным или определяют через теоретический коэффициент концентрации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. В этом случае ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (19)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - теоретический коэффициент концентрации.

Для малоуглеродистых сталей типа Ст3 коэффициент ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам может быть принят ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам0,7, для низколегированных сталей ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам1.

При оценке прочности узлов по максимальным амплитудам напряжений цикла (т.е. в зоне концентрации напряжений) ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам принимают равным 1.

Ориентировочные значения эффективного коэффициента концентрации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для сварных элементов из стали Ст3 приведены в таблице 4.


Таблица 4

Характеристика соединения

Вид соединения

Коэффициент концентрации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Балка прямоугольного сечения, сваренная из:

а) штампованных П-образных элементов;

б) двух швеллеров

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

1,0

Балка прямоугольного сечения, сваренная из:

а) штампованных П-образных элементов;

б) двух швеллеров

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

1,1

Балка двутаврового сечения

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

а) 1,0

б) 1,1

Сопряжение двух балок:

a) ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам50 мм и более;

б) ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам50 мм и менее;

в) под прямым углом

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

а) От 1,3 до 1,5

б) От 1,6 до 2,0

в) 2,1

Соединение двух балок прерывистым сварным швом

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

От 1,7 до 2,1

Балка прямоугольного сечения, сваренная из листового проката

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

1,1

Балка замкнутого сечения (два швеллера или двутавра, объединенные верхним и нижним листами)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

1,1

Приварка стойки (кронштейна) или ребер (показано пунктиром) к горизонтальному листу балки, примыкание под прямым углом

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

2,1

Приварка к полкам балки накладки с обваркой по периметру:

а-а) прямоугольной формы;

б-б) вытянутой языкообразной формы

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

а-а
От 1,6 до 2,1

б-б
От 1,5 до 1,7

Вварка втулки:

а) сварка встык с разделкой кромок свариваемых элементов;

б) соединение внахлест

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

а) От 1,4 до 1,6

б) От 1,7 до 2,1



Значение коэффициента в зависимости от состояния поверхности детали ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам приведены в таблице 5.


Таблица 5 - Значения коэффициента, учитывающего состояние поверхности детали ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Обработка поверхности

Значение ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Полированная поверхность (образец)

1

Станочная обработка с обеспечением шероховатости

0,9

Грубая обработка на станке, обдирка, прокат

От 0,85 до 0,8

Стальное литье (после тщательной обработки пескоструйным аппаратом)

0,8



Если определено фактическое значение предела выносливости детали, полученное в результате натурных стендовых испытаний, коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (20)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости натурной детали, определенный экспериментально;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент снижения предела выносливости, представляют собой отношение предела выносливости образца к пределу выносливости детали.

При большой асимметрии цикла (когда ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам менее 0,2) проверяют условие по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (21)

6.3.2.4 Для оценки долговечности рекомендуется использовать линейную гипотезу суммирования усталостных повреждений.

Суммарное число циклов до разрушения вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (22)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - число циклов, соответствующее точке перелома кривой усталости;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - показатель степени наклонной ветви кривой усталости;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости детали;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - амплитуда цикла нагружения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - отношение числа циклов амплитуды ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам к суммарному числу циклов.

Показатель степени наклонной ветви кривой усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам при проектных расчетах вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (23)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, равный:

- от 12 до 20 для деталей из углеродистой стали;

- от 20 до 35 для деталей из легированной стали.

Коэффициент ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам уточняется по результатам испытаний детали на усталость.

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент концентрации напряжений, учитывающий понижение сопротивления усталости, определяемый по формуле (18).

При расчетах используется безразмерный параметр - предельный коэффициент нагруженности ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (24)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальная ступень напряжений в предельном блоке нагружения, соответствующем разрушению при числе циклов ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

Предельный блок нагружения пропорционален действующему блоку. Тогда выражение (22) можно записать в виде формулы

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (25)


График уравнения вторичной кривой усталости в относительных координатах приведено на рисунке 1.

Рисунок 1 - График уравнения вторичной кривой усталости в относительных координатах

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

1 - первичная кривая усталости; 2 - закон рассеяния кривой усталости; 3 - зона амплитуд, вызывающих относительное повреждение детали; 4 - вторичная кривая усталости, соответствующая действующему блоку нагружения; 5 - предельный блок нагружения, пропорциональный действующему блоку, соответствующий заданному числу циклов ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам; 6 - действующий блок нагружения; 7 - закон рассеяния действующего блока нагружения


Рисунок 1 - График уравнения вторичной кривой усталости в относительных координатах



Число циклов до разрушения, полученное по формуле (22) соответствует 50% вероятности. Если требуется задать уровень напряжений меньший, чем заложен в формулу (22), то при том же числе циклов получают меньшую вероятность разрушения. Разброс разрушений определяют по разбросу пределов выносливости детали и воздействующих на нее напряжений, распределенных по нормальному закону. Тогда квантиль нормального распределения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, соответствующий вероятности разрушения, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (26)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - относительный коэффициент запаса;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент вариации предела выносливости детали;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент вариации максимальной ступени напряжений в блоке нагружения.

Относительный коэффициент запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (27)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предельный коэффициент нагруженности, соответствующий точке на вторичной кривой усталости с абсциссой ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, определяемый по формуле (24);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - действительный коэффициент нагруженности;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальная ступень напряжений в действующем блоке нагружения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальная ступень напряжений в предельном блоке нагружения.

Коэффициент вариации предела выносливости детали вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (28)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - среднее квадратическое отклонение предела выносливости.

Коэффициент вариации максимальной ступени напряжений в блоке нагружения вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (29)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - среднее квадратическое отклонение максимальных напряжений.

Действительный коэффициент нагруженности ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (30)


Значения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам показаны на рисунке 1.

По таблицам функций нормального распределения в зависимости от квантиля определяют вероятность разрушения. В таблице 6 в качестве примера приведены значения относительного коэффициента запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, соответствующего вероятности разрушения.


Таблица 6

Вероятность разрушения

Относительный коэффициент запаса

0,1

1,28

0,05

1,38

0,03

1,45

0,02

1,51

0,01

1,61

0,001

1,96

Примечание - Приведенные данные рассчитаны для коэффициентов вариации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам0,15, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам0,1.



Для транспортного режима рекомендуется принимать вероятность разрушения, равную 0,02.

6.3.3 Главная рама (кузов) и несущие конструкции рабочих органов. Рабочий режим

6.3.3.1 СПС, применяемых для перевозки тяжелых грузов, предназначенный для механизации погрузочно-разгрузочных работ, проверяют на действие вертикальной нагрузки, включающей в себя собственную массу СПС и максимальную массу груза. Оценку прочности проводят по допускаемым напряжениям по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (31)

6.3.3.2 Для СПС, применяемых как тяговые единицы, определяют сумму напряжений при действии нагрузок групп А и В и сил тяги при движении своим ходом со скоростью до 10 км/ч. Оценку прочности проводят по допускаемым напряжениям по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (32)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - напряжения от сил тяги при движении своим ходом;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел текучести материала.

6.3.3.3 Для несущих элементов главных рам снегоуборочных машин (кроме боковых стенок) определяют напряжения, возникающие при движении СПС со снегом со скоростью, разрешенной при движении груженой машины к месту выгрузки (не более 50 км/ч). Учитывают напряжения от постоянной статической нагрузки группы А, сил от рабочих нагрузок (в данном случае веса снега группы В), напряжения от нагрузок группы Г и динамическую добавку, определяемую через коэффициент динамики. Коэффициент динамики определяют при соответствующей скорости. Оценку прочности проводят по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (33)


Оценку прочности для боковых стенок с учетом распора проводят по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (34)

6.3.3.4 Прочность конструкций СПС (главная рама, элементы рабочих органов и их креплений), воспринимающих в рабочем режиме переменные нагрузки, оценивают по сопротивлению усталости. Коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле (15), при этом он должен быть не менее 1,3. Статическую ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и динамическую ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам составляющие цикла определяют из фактических напряжений, возникающих в рабочем режиме.

Если значение предела выносливости определено путем стендовых испытаний на усталость натурной детали, коэффициент запаса сопротивления усталости определяют по формуле (20). При этом коэффициент запаса сопротивления усталости должен быть не менее 1,2.

Для СПС, несущие элементы которых при выполнении рабочих операций воспринимают переменные нагрузки, изменяющиеся с высокой частотой (порядка от 10 до 20 Гц и выше), и за назначенный срок службы имеют от 5·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам до 10·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам циклов нагружения, запас сопротивления усталости должен быть не менее 2.

6.3.3.5 В случае, когда при небольшом числе циклов нагружения (до 10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам), нагрузки и вызываемые ими напряжения превышают предел выносливости и достигают предела текучести, и в зонах концентрации напряжений наряду с упругими возникают пластические деформации оценка по номинальным напряжениям недостаточна. Зависимости между напряжениями и деформациями для расчетов в упругопластической области получают экспериментально или аппроксимацией реальных диаграмм деформирования. Коэффициенты деформаций ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и концентрации напряжений ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формулам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

при ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам,

(35)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

при ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам,

(36)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

при ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам,

(37)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

при ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам,

(38)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - теоретический коэффициент концентрации напряжений в предположении упругого деформирования;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - показатель упрочнения материала в упругопластической области (0ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам1);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение интенсивности номинальных напряжений, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (39)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - номинальные напряжения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел текучести материала.

Для малоуглеродистых и низколегированных сталей характеристика упрочнения материала ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам в упругопластической области равняется 0,3.

Уравнение кривой усталости при мягком нагружении вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (40)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости и предел прочности материала;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - число циклов до разрушения на уровне предела выносливости и предела прочности материала;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - показатель степени наклонной ветви кривой малоцикловой усталости, определяется по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (41)


Малоцикловая прочность при жестком нагружении определяется характеристиками пластичности статического разрушения, а зависимость долговечности от значения пластической деформации вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (42)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение пластической деформации в цикле нагружения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - число циклов до разрушения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - показатель наклона кривой усталости;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - константа уравнения, определяется по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (43)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент поперечного сужения.

Размах циклической деформации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле (Коффина)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (44)


То же ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по формуле (Мэнсона)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (45)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - константы, характеризующие интенсивность протекания процесса при циклическом упругопластическом деформировании и зависящие от степени исходного нагружения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - модуль упругости материала.

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - характеризует пластическую составляющую, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - характеризуют упругую составляющую размаха циклической деформации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Параметры диаграмм циклического деформирования некоторых сталей в стабильном состоянии приведены в таблице 7.


Таблица 7

Сталь ВСт3

Сталь 09Г2

Сталь 10ХСНД

Сплав АМГ 61

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, %

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, МПа

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, %

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, МПа

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, %

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, МПа

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, %

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, МПа

0,2

332

0,05

105

0,05

105

0,2

140

0,3

458

0,10

210

0,10

210

0,3

211

0,4

515

0,15

303

0,15

315

0,4

275

0,5

553

0,20

363

0,20

415

0,5

319

0,6

583

0,25

435

0,25

485

0,6

350

0,7

610

0,30

482

0,30

535

0,7

372

0,8

635

0,35

520

0,35

585

0,8

389

0,9

658

0,40

548

0,40

631

0,9

401

1,0

682

0,45

569

0,45

669

1,0

410

1,1

701

0,50

585

0,50

703

1,1

418

1,2

718

0,55

594

0,55

730

1,2

425

1,3

733

0,60

610

0,60

756

1,3

431

1,4

747

0,65

620

0,65

779

1,4

437

1,5

761

0,70

629

0,70

800

1,5

442

1,6

775

0,75

635

0,75

816

1,6

447

1,7

787

0,80

644

0,80

833

1,7

451

1,8

800

0,85

650

0,85

849

1,8

455

1,9

811

0,90

657

0,90

863

1,9

460

2,0

821

1,00

671

1,00

877

2,0

464

2,1

832

1,10

684

1,10

890

2,1

467

2,2

842

1,20

693

1,20

903

2,2

471

2,3

852

1,30

704

1,30

916

2,3

474

2,4

862

1,40

715

1,40

929

2,4

477

2,5

871

1,50

724

1,50

940

2,5

480

2,6

880

1,60

733

1,60

-

-

-

Примечание - ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - напряжение, соответствующее размаху деформации ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.



В таблице 8 приведены константы, характеризующие интенсивность протекания упругопластического деформирования.


Таблица 8

Материал

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, %

ВСт3

0,636

0,015

0,654

0,170

50

09Г2

0,340

0,011

0,653

0,142

50

10ХСНД

0,400

0,015

0,653

0,140

50

АМГ61

0,060

0,007

0,400

0,100

12


6.3.4 Рама тележки. Транспортный режим

Для оценки прочности рам тележек при статических нагрузках в транспортном режиме проверяют следующие сочетания.

6.3.4.1 Трогание с места. Определяют сумму напряжений от нагрузок группы А ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, от максимальной силы тяги при трогании ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и кососимметричной нагрузки ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Условие прочности вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (46)

6.3.4.2 Движение в тяговом режиме по кривой. Определяют сумму напряжений от нагрузок группы А ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам с добавлением динамических напряжений, определенных при транспортной скорости, от сил тяги ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, от нагрузок, возникающих при движении в кривой ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и кососимметричной нагрузки ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Условие прочности вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (47)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент динамики, вычисляемый по формуле (3).

6.3.4.3 Торможение в кривой. Суммируют напряжения от нагрузок группы А (с учетом динамических), торможения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, движения по кривой ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и кососимметричной нагрузки ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Условие прочности вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (48)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент динамики (см. формулу 3).

При суммировании напряжений, возникающих при движении в кривой и от кососимметричной нагрузки, им присваивают такие же знаки, как у напряжений для режима нагружения постоянной статической нагрузкой группы А.

6.3.4.4 Коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле (15). При движении в прямой в режимах тяги или торможения среднее напряжение цикла ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяется соответственно как

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (49)


ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (50)


Для оценки принимают большее значение.

При движении в кривой учитывают также статическую составляющую напряжений от вписывания в кривую.

Для приближенных расчетов можно принять ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам приблизительно равным ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Амплитуду напряжений ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле (17).

Коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам должен быть не менее 1,5.

Если для рамы тележки известен предел выносливости, то коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют по формуле (20). В этом случае коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для транспортного режима должен быть не менее 1,4.

Если для рамы тележки установлен ограниченный срок службы, то расчет проводят на долговечность (см. 6.3.2.4). Вероятность разрушения принимают не более 0,02.

6.3.5 Рама тележки. Рабочий режим

6.3.5.1 В рабочем режиме для оценки статической прочности рамы тележки напряжения от постоянной статической нагрузки группы А суммируются с динамической составляющей напряжений. Допускаемое напряжение - 0,55ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Условие прочности вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (51)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение амплитуд переменных напряжений от рабочих нагрузок.

6.3.5.2 Коэффициент запаса сопротивления усталости вычисляют по формуле 15. Значения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют по фактическим значениям напряжений рабочего режима. Допускаемый коэффициент запаса сопротивления усталости [ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам] принимают равным 1,5.

6.3.5.3 Если для рамы тележки известен предел выносливости, то коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле 20. В этом случае допускаемый коэффициент запаса сопротивления усталости [ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам] принимают равным 1,4.

6.3.5.4 Расчет на долговечность проводят по методике, изложенной в 6.3.2.4. Вероятность разрушения должна быть не более 0,02.

6.3.6 Главные рамы и рамы тележек. Ремонтно-технологические режимы

6.3.6.1 Оценку прочности в этих режимах проводят сравнением полученных значений напряжений с допускаемыми значениями, равными 0,9ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.3.7 Элементы крепления оборудования и предохранительные устройства. Транспортный режим

6.3.7.1 При оценке прочности элементов крепления оборудования на главной раме значения напряжений, полученных от нагрузок [см. 6.2.11.2 (перечисление а)], сравнивают с допускаемыми значениями, равными 0,9ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.3.7.2 При оценке прочности элементов крепления оборудования на главной раме значения напряжений, полученных от нагрузок [см. 6.2.11.2 (перечисление б)], сравнивают с допускаемыми значениями, равными 0,65ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, сопротивление усталости - с коэффициентом запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам не менее 1,5.

6.3.7.3 При оценке статической прочности элементов крепления оборудования на раме тележки значения напряжений в них сравнивают с допускаемыми значениями напряжений, равными 0,55ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, сопротивление усталости - с коэффициентом запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам не менее 1,5.

6.3.7.4 При оценке долговечности вероятность разрушения принимают равной 0,02.

6.3.8 Элементы крепления оборудования и предохранительные устройства. Рабочий режим

6.3.8.1 При оценке значений статической прочности напряжения в элементах крепления рабочих органов под действием статических нагрузок, возникающих при выполнении рабочих операций, сравнивают с допускаемыми значениями по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам (52)


Допускаемые значения напряжений:

- ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для элементов на главной раме;

- ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам для элементов на раме тележки.

6.3.8.2 В зависимости от характера действующих нагрузок в рабочем режиме (высокой частоте нагружения, непрерывной работе) проводят оценку значения сопротивления усталости по формуле (15). Минимальное значение запаса сопротивления усталости должно быть:

1.3 - для элементов на главной раме;

1,5 - для элементов на раме тележки.

6.3.8.3 Предохранительные устройства оценивают по допускаемым значениям напряжений, равным 0,9ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.3.8.4 Расчет на прочность соединений (сварных, болтовых, заклепками) деталей крепления и предохранительных устройств рабочих органов СПС проводят в соответствии с действующими нормами расчета.

6.3.9 Детали рессорного подвешивания рассчитывают на действие нагрузок А, Г и Д. Оценку сопротивления усталости пружин проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 1452.

6.3.10 Оценку сопротивления усталости колесных пар с буксами и осей проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 30803.

6.3.11 Оценку сопротивления усталости колес с дисковыми центрами проводят согласно нормативным документам.

6.4 Оценка прочности узлов тягового привода и тяговой трансмиссии

6.4.1 Подвески тяговых электродвигателей и осевых редукторов

6.4.1.1 На подвески тяговых электродвигателей и осевых редукторов действуют нагрузки: от реактивных усилий при реализации тяги; высокочастотные нагрузки от осевых редукторов и тяговых передач; усилия, связанные с относительными перемещениями подрессоренных и неподрессоренных частей (рамы СПС) в вертикальной и поперечно-горизонтальной плоскостях, в том числе при прохождении кривых малого радиуса, оговоренного в технических условиях на СПС.

6.4.1.2 При расчетах на прочность рассматривают сечения с учетом концентраторов напряжений (ступенчатый переход, резьба хвостовика, шпоночные канавки и т.п.) и действующих статических, квазистатических и динамических нагрузок растяжения-сжатия, изгибающих моментов, возникающих при поперечных перемещениях колесной пары относительно рамы тележки.

Оценку относительных деформаций резиновых и резинометаллических амортизаторов проводят:

- при работе амортизаторов на сжатие;

- при работе амортизаторов на сдвиг.

Значения относительных деформаций сжатия ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам должны быть:

- от 0,05 до 0,1 - при действии стационарных динамических нагрузок;

- от 0,1 до 0,15 - при действии статических и квазистатических нагрузок со случайными и эпизодическими кратковременными динамическими нагрузками.

Значения относительных деформаций сдвига ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам должны быть:

- от 0,1 до 0,15 - при действии стационарных динамических нагрузок;

- от 0,2 до 0,3 - при действии статических и квазистатических нагрузок со случайными или регулярными кратковременными динамическими нагрузками, следующими с интервалами во времени.

6.4.1.3 Оценку запасов прочности стержня подвески тягового электродвигателя или осевого редуктора и валов осевых редукторов, выполняют по формуле (15).

6.4.2 Карданные валы

6.4.2.1 При оценке прочности карданных валов для тяговых трансмиссий СПС должны быть учтены:

- уровень максимальных вращающих моментов, передаваемых валом;

- максимальные частоты вращения карданного вала при конструкционной скорости движения;

- углы излома осей валов в шарнирах карданного вала.

6.4.2.2 При оценке несущей способности карданных валов должна использоваться кинематическая схема трансмиссии, значения параметров силовой установки СПС, допускаемые длительные и предельные крутящие моменты, при передаче которых возможны пластические деформации элементов карданных валов.

6.4.2.3 Запас прочности карданного вала при максимальной частоте вращения вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (53)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальная частота вращения карданного вала, минГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - критическая частота вращения карданного вала, минГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

6.4.2.4 Критическую частоту вращения карданного вала вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (54)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, равный 1,22·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам мм·минГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - наружный диаметр трубы вала, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - внутренний диаметр трубы вала, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между центрами шарниров, мм.

6.4.2.5 Максимальный угол излома осей валов в шарнирах вычисляют по таблице 9.


Таблица 9 - Зависимость максимального рабочего угла излома осей валов в шарнирах от частоты вращения вала

Наименование показателя

Значение показателя

Частота вращения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, минГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

5000

4500

3500

3000

2500

2000

1500

Угол излома осей ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

3°30'

3°50'

5°00'

5°45'

6°55'

8°40'

11°30'



Минимальные углы излома осей валов в шарнирах карданного вала должны быть не менее 1° во избежание бринеллирования поверхностей цапф крестовины и стаканов игольчатых подшипников. Максимальный угол излома осей в шарнирах карданного вала в горизонтальной плоскости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам с учетом прохождения тележкой экипажа СПС кривых участков пути минимального радиуса, определенного техническими условиями на СПС конкретного типа вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (55)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - строительный угол излома осей в шарнирах в горизонтальной плоскости;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - угол излома осей в шарнирах, обусловленный прохождением СПС кривых участков пути, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (56)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояния от оси шкворневого узла тележки до оси шарнира карданного вала вдоль оси СПС и в поперечном горизонтальном направлениях, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояния между осями шарниров в продольном и поперечном направлениях, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - угол поворота тележки в кривой в горизонтальной плоскости, град.

6.4.2.6 Угол поворота тележки в кривой в горизонтальной плоскости вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (57)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между осями шкворневых отверстий СПС, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между осями колесных пар тележки, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - радиус кривой, мм;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальный зазор между гребнями колес и боковыми гранями рельсов, мм. При максимальной ширине колеи 1548 мм максимальный зазор между гребнями колес и боковыми гранями рельсов ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам должен быть 61 мм.

Максимальный угол излома осей в шарнирах карданного вала вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (58)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - строительный угол излома осей в шарнирах в вертикальной плоскости.

Значение ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам не должно превышать 80% значения угла излома в шарнирах, определяемого конструктивными элементами вала и указанного в каталоге на карданный вал.

6.4.3 Подшипниковые узлы колесно-редукторных (КРБ) и колесно-моторных блоков (КМБ)

6.4.3.1 Расчет номинальной долговечности подшипников проводят исходя из 90% надежности их работы без появления признаков контактной усталости металла на рабочих поверхностях колец и тел качения.

Номинальную долговечность подшипников буксовых узлов и опор осевых редукторов ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, в км пробега СПС вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (59)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - диаметр среднеизношенных колес по кругу катания;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - обобщенный коэффициент, характеризующий совместное влияние качества металла деталей подшипника и условий эксплуатации на долговечность подшипника;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение динамической грузоподъемности выбранного подшипника;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - показатель степени (для роликовых подшипников ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равен 10/3, для шариковых подшипников ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равен 3).

Номинальную долговечность подшипников ведущей шестерни тяговых редукторов, в км пробега СПС, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (60)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - передаточное число осевого редуктора.

Значения обобщенного коэффициента ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам при расчете долговечности подшипников принимают в соответствии с данными справочника-каталога.

Значение динамической грузоподъемности ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют для:

- стандартных типоразмеров подшипников - по справочнику-каталогу;

- для нестандартных и опытных подшипников - по данным завода-изготовителя подшипников или по ГОСТ 18855.

Значение обобщенного коэффициента, характеризующего совместное влияние качества металла деталей подшипника и условий эксплуатации на долговечность подшипника ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, принимают:

- от 0,5 до 0,6 - для роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами;

- от 0,3 до 0,4 - для сферических двухрядных роликовых подшипников;

- от 0,6 до 0,7 - для подшипников с коническими роликами;

- от 0,7 до 0,8 - для шариковых подшипников (кроме сферических).

При расчете подшипников, изготовленных из стали электрошлакового переплава, обеспечении гидродинамической пленки масла между контактирующими поверхностями колец и роликов и отсутствии повышенных перекосов в узле значения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам допускается принимать увеличенными в 1,5-2 раза.

В случае возможности обводнения или загрязнения смазки, повышенных перекосов в узлах, попадания в подшипник смазки из других узлов, переполнения или возможного недостатка смазки значения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам должны быть снижены.

6.4.3.2 Для расчета номинальной долговечности подшипников предварительно рассчитывают эквивалентную динамическую нагрузку на них по формулам и правилам расчета эквивалентной нагрузки на подшипники по ГОСТ 18855.

6.4.3.3 Подшипники буксовые роликовые с короткими цилиндрическими роликами, воспринимающие помимо радиальной и осевую нагрузку (направленную вдоль оси колесной пары) торцами роликов и бортами колец, подлежат проверке на соответствие допускаемой осевой грузоподъемности действующим осевым силам.

6.4.3.4 В случае применения подшипников с короткими цилиндрическими роликами в буксовом узле (для тележек с упругой связью с рамой) расчетные значения действующих осевых сил рекомендуется принимать равными:

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - горизонтальная осевая нагрузка, действующая на один подшипник и возникающая при движении СПС с максимальной конструкционной скоростью в прямых участках пути, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - вертикальная сила, действующая на подшипник;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - горизонтальная осевая нагрузка, действующая на один подшипник и возникающая при движении специального подвижного состава с максимальной допустимой скоростью при вписывании в кривые.

6.4.3.5 Значение расчетной долговечности подшипников СПС должно составлять:

- 1,5·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам км пробега - буксового узла колесной пары и опорных осевых подшипников тягового редуктора;

- 1,0·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам км пробега - ведущего вала тяговых редукторов.

Если для СПС отдельного типа установлен пробег до капитального ремонта от 0,5 до 0,7·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам км, то значения расчетной долговечности подшипников буксового узла принимают равным 0,7·10ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам км пробега.

7 Оценка динамических качеств и динамических показателей

7.1 Правила оценки ходовых качеств

7.1.1 При оценке ходовых качеств СПС должны быть определены:

- рамные силы ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

- коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

- коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

- коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам;

- вертикальные и горизонтальные (поперечные) ускорения кузова (главной рамы) ВУ и ГУ;

- коэффициент конструктивного запаса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

Для самоходного СПС должны быть определены также показатели плавности хода в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

7.1.1.1 Рамные силы - это поперечные горизонтальные силы, действующие на колесную пару от подрессоренных масс экипажа. Расчетным путем рамную силу определяют методами математического моделирования системы "экипаж - путь". В кривых участках пути рамную силу допускается определять вписыванием в кривые.

При испытаниях рамные силы определяют в зависимости от конструкции экипажа:

а) при челюстной конструкции буксового узла при наличии осевых разбегов в буксах (свободных или упругих) измерение рамных сил проводят посредством мессдозы (приложение Г). При скольжении оси в буксовом подшипнике возникает сила трения, которую суммируют с силой, зафиксированной посредством мессдозы. Коэффициент трения при вращении оси рекомендуется принимать равным 0,1. Рамную силу ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам при измерении ее мессдозой вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (61)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила, воспринимаемая мессдозой;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статическая нагрузка на шейку оси.

б) при применении в буксах упругих осевых упоров рамную силу ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (62)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила предварительной затяжки пружины;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - деформация пружины;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость пружины.

При наличии жестких осевых упоров в буксах отсутствует скольжение оси в подшипниках в момент соприкасания торца оси и упора, поэтому

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам (63)

в) при отсутствии осевых разбегов в буксах возможно также измерение значений рамных сил по значениям напряжений в челюстных кронштейнах. Проводят анализ конструкции кронштейнов для нахождения места их наибольшей возможной деформации от рамных сил, в этом месте наклеивают тензорезисторы (приложение Д). Значение рамной силы ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (64)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - измеренные значения напряжений слева и справа;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - соответствующие коэффициенты перевода напряжений в силы;

г) при бесчелюстных буксах, упруго связанных с рамой, измерение значений рамных сил выполняют измерением поперечных (горизонтальных) перемещений букс относительно рамы.

При отсутствии разбегов букс относительно осей измеряют перемещение одной из букс данной колесной пары. Значение рамной силы вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (65)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость упругих буксовых связей слева и справа;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - измеренное перемещение.

При наличии разбегов необходимо измерять перемещение каждой буксы оси. Значение рамной силы вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (66)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - измеренные перемещения слева и справа.

д) На двухосных трехэлементных тележках (типа ЦНИИ-ХЗ, модели 18-100) или трехосных тележках (типа УВЗ-10А, моделей 18-102 и 18-522) грузовых вагонов, примененных для СПС, значения рамных сил измеряют тензорезисторами, наклеенными на боковые рамы (приложение Д). Значение рамной силы оси вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (67)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - измеренные значения напряжений на левой и правой боковых рамах;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - соответствующие коэффициенты перевода значений напряжений в силы.

7.1.1.2 Коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам характеризует вертикальное силовое воздействие на элементы экипажа и путь от колебаний надрессорного строения. Расчетным путем его определяют методами математического моделирования системы "экипаж-путь". Допускается определять коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по эмпирическим формулам:

- для самоходного СПС по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (68)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - скорость движения, км/ч;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб рессорного подвешивания, мм (при двухступенчатом рессорном подвешивании за значение ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам принимают сумму статических прогибов обеих ступеней);

- для несамоходного СПС на вагонных тележках типов 18-100, УВЗ-9М, УВЗ-10А и пр. по формуле 3.

При испытаниях коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют в зависимости от конструкции рессорного подвешивания:

а) при комбинированном рессорном подвешивании (приложение Ж) значения коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (69)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - динамический прогиб пружины;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб пружины.

Для такой конструкции буксового узла коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют по значениям напряжений в рессорной подвеске с учетом только значений напряжений от продольных сил. Коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (70)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение динамического напряжения в подвеске;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение статического напряжения в подвеске.

б) при бесчелюстных буксах жесткость упругого элемента (пружины) суммируется с жесткостью упругих связей (обычно это буксовые поводки (поводок), удерживающих буксу в раме.

Если центр силы упругого элемента рессорного подвешивания смещен от центра буксы (например, как у рессорного подвешивания путевой машины МПТГ), необходимо определить значение упругой силы, действующей по оси буксы, а затем определить коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по формуле 69.

в) коэффициент вертикальной динамики подрессоренных масс экипажа на тележках типа ЦНИИ-ХЗ или УВЗ-10А определяют по напряжениям в надрессорной балке. Статические напряжения определяют аналогично статическим напряжениям в рессорных подвесках. Коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (71)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение динамического напряжения, измеренное с левой или правой стороны тележки;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение статического напряжения с левой или правой стороны тележки.

Коэффициент вертикальной динамики неподрессоренных масс трехэлементной тележки определяют по значениям напряжений на верхнем поясе боковой рамы.

г) в экипаже с рессорным подвешиванием, состоящим из листовых рессор, коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют измерением значений напряжений в подвесках или серьгах. Допускается определение коэффициента вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам по измеренному прогибу рессоры с учетом ее силы трения, предварительно определив статический прогиб. В этом случае коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (72)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - измеренный динамический прогиб рессоры;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб рессоры;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент относительного трения рессоры, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (73)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение силы трения рессоры при статической нагрузке ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам на нее.

Значение силы трения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам определяют по диаграмме рессоры. На стадии проектирования силу трения рессоры ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (74)


Коэффициент относительного трения вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (75)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент трения между листами рессоры для сохранившейся смазки листов, принимается равным 0,3;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - общее число листов в рессоре;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - толщина листа рессоры;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - длина рессоры по опорным точкам.

д) в экипаже с упругими элементами рессорного подвешивания и установленными параллельно фрикционными демпферами коэффициент динамики вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (76)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - замеренный динамический прогиб упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - значение силы трения в фрикционном демпфере, которую определяют на стенде или расчетом.

е) в экипаже с упругими элементами рессорного подвешивания и установленными параллельно гидравлическими демпферами коэффициент вертикальной динамики ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (77)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - измеренный динамический прогиб упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент сопротивления (параметр) гидродемпфера;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - круговая частота вынужденных колебаний. Учитывая, что при движении экипажа апериодические неровности возмущают колебания экипажа с собственной частотой, собственную частоту колебаний подпрыгивания вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (78)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость упругого элемента;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - масса упругого элемента.

В приложении Е приведен график зависимости коэффициента ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам от коэффициента демпфирования ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

7.1.1.3 Коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

На колесную пару, катящуюся по рельсовой колее, действуют вертикальные и горизонтальные силы. При одновременном их действии возможно вкатывание (вползание) гребня набегающего колеса на головку рельса с последующим сходом СПС с рельсов. В качестве критерия оценки такой ситуации используют коэффициент запаса устойчивости от вкатывания колеса на головку рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, представляющий собой предельно допустимое отношение указанных сил, действующих на набегающее колесо. Коэффициент запаса устойчивости от вкатывания колеса на головку рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам СПС с колесными парами, имеющими локомотивный профиль колес, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам (79)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести обрессоренных частей, приходящаяся на шейку оси колесной пары (далее - КП);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести необрессоренных частей, приходящаяся на КП;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между точками приложения вертикальных сил к шейкам оси КП;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между точкой приложения вертикальной силы на шейку оси на набегающем колесе (НК) и точкой контакта на гребне;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между точкой приложения вертикальной силы на шейку оси на ненабегающем колесе (ННК) и точкой контакта на его поверхности катания;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент трения между гребнем набегающего колеса и рельсом;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент трения между поверхностью катания ненабегающего колеса и рельсом (ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, принимают равными 0,25);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициенты вертикальной динамики в первой ступени подвешивания на набегающем и ненабегающем колесах КП соответственно (при обезгрузке ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам не менее 0);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - рамная сила;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - радиус колеса по кругу катания;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - параметр, определяемый по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (80)


ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - угол между образующей рабочей поверхности реборды и горизонтальной плоскостью (рисунок 2).

Рисунок 2 - Расчетная схема для формул (81) и (82)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам


Рисунок 2 - Расчетная схема для формул (81) и (82)



Коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам СПС с вагонным профилем колес вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (81)


Расчеты проводят по компьютерным программам с подстановкой в формулы сил тяжести и размерных характеристик экипажа, а также значений динамических сил, полученных в результате расчета (см. 7.1.1.1 и 7.1.1.2) или проведения ходовых динамических испытаний единицы СПС.

7.1.1.4 Коэффициент запаса устойчивости колесной пары от "выжимания"

Другой опасный случай сочетания вертикальных и горизонтальных сил может возникнуть при "выжимании" СПС с нагрузкой на ось ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам менее 10 тс или шкворневую базу ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам менее 4000 мм, продольными силами при транспортировании ее в поезде. Значение коэффициента запаса устойчивости колесной пары от схода с рельсов при "выжимании" ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам (82)*

________________
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - угол между образующей гребня колеса и горизонтальной плоскостью;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент трения между колесом и рельсом, принимают равным 0,25;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - вертикальная нагрузка от тележки на рельсы;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расчетные значения квазистатических продольных сжимающих сил, длительно действующие (более 3 с) на автосцепки СПС в поезде, определяют с учетом условий движения поезда, когда единицы подвижного состава (далее - ЕПС), прицепленные впереди от проверяемого СПС по ходу движения, в т.ч. тяговый локомотив, производят торможение на уклоне, а прицепленные в хвостовой части СПС ЕПС "накатываются" на нее, создавая продольную силу;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - продольная критическая сила;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент перекоса;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - суммарный свободный поперечный разбег рамы кузова СПС относительно оси пути по шкворню (у двухосного экипажа - по колесной паре). При определении суммарного свободного поперечного разбега ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам учитывают максимальные значения износа гребней колес, уширения колеи, перемещения кузова относительно тележки (при упругой поперечной связи) и колесной пары относительно рамы (при упругой поперечной связи из условия ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам0,4);

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - половина длины между упорными плитами автосцепок;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - половина длины по осям автосцепок;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - длина автосцепки, для автосцепки СА-З принимают равной 1 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - высота рабочей плоскости пятника над уровнем головки рельса;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние от оси автосцепки до плоскости головок рельсов;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние от шарнира шкворня до плоскости головок рельсов;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - возвышение наружного рельса в кривой, принимают от 0 до 0,15 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - база СПС;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - радиус кривой, принимают для расчетов 250 м. В прямых участках пути принимают равным бесконечности.

В формуле верхние знаки соответствуют установке I, когда набегающее колесо вкатывается на наружный рельс, нижние - установке II, когда набегающее колесо вкатывается на внутренний рельс.

Вертикальную нагрузку от тележки на путь вычисляют с учетом ее обезгрузки при эксцентричном действии продольных сил (для двухосного экипажа - от колесной пары на рельсы) по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (83)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - вертикальная статическая нагрузка от тележки на путь;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - разность уровней осей сцепленных автосцепок, принимают равной 0,1 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость рессорного подвешивания в вертикальной плоскости одной тележки (при двухосном экипаже - колесной пары).

Остальные обозначения - по формуле (82).

Коэффициент ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (84)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - продольные критические силы.

Расчетные значения квазистатических продольных сжимающих сил вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (85)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - число ЕПС в поезде, прицепленных к хвостовой части СПС;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - средний уклон, принимают равным 30‰;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести одной ЕПС.

Продольные критические силы, вычисляют по формулам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (86)


ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (87)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - жесткость рессорного подвешивания в горизонтальной (поперечной) плоскости одной тележки (при двухосном экипаже - колесной пары).

Допускаемое значение коэффициента запаса устойчивости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам колесной пары против схода с рельсов СПС при "выжимании" принимают равным 1,2.

Для определения места установки СПС в поезде находят максимальную сжимающую СПС продольную силу из условия, что ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам будет не менее 1,2. Затем определяют допускаемое значение силы тяжести части поезда из ЕПС, которые можно прицепить к СПС.

7.1.1.5 Коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания

При расчете запаса устойчивости от опрокидывания необходимо учитывать, что при движении СПС по кривому участку пути с максимальным непогашенным ускорением на него действует центробежная сила, которая при сочетании с ветровой нагрузкой, продольными сжимающими силами и поперечными колебаниями кузова на рессорах, создает момент, опрокидывающий СПС наружу кривой.

При движении СПС по кривой с малой скоростью в составе поезда в режиме тяги с учетом ветровой нагрузки, сил тяжести от возвышения наружного рельса создается момент, опрокидывающий СПС внутрь кривой.

Устойчивость СПС от опрокидывания оценивают на стадии проектирования расчетным путем.

При опрокидывании наружу кривой рассматривают движение единицы подвижного состава с максимальной скоростью в составе поезда в кривой радиусом 650 м с возвышением наружного рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равным 0 в режиме торможения поезда.

Устойчивость экипажа СПС от опрокидывания внутрь кривой проверяют при движении ее в кривой радиусом 300 м с возвышением наружного рельса ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам равным 150 мм.

Коэффициент запаса устойчивости СПС от опрокидывания вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (88)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статическая вертикальная сила давления колеса на рельс с учетом обезгрузки при действии вертикальных составляющих продольных сил, действующих на кузов (главную раму) через автосцепку;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - динамическая вертикальная сила давления колеса на рельс, вызванная действием поперечных сил с учетом перемещений центров тяжести кузова и тележек;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - допускаемый коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания при опрокидывании наружу кривой - 1,5, при опрокидывании внутрь кривой - 1,2.

Статические силы давления колеса на рельс ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (89)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести экипажа;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - число осей экипажа;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - вертикальная составляющая продольной силы, действующая на экипаж через автосцепку.

Динамические силы давления колеса на рельс ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (90)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - поперечная составляющая продольной силы, действующая на экипаж через автосцепку;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - боковые силы, действующие на кузов и тележку, зависящие от поперечных составляющих сил тяжести, возникающих вследствие возвышения наружного рельса;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести кузова и тележки;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - высота от уровня головок рельсов до центров тяжести кузова и тележки;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - высота от уровня головок рельсов до геометрических центров боковых проекций кузова и тележки;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - суммарное смещение центра тяжести тележки в поперечной плоскости от ее продольной оси относительно осей колесных пар за счет зазоров в буксах, челюстях;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - суммарное смещение центра тяжести кузова в поперечной плоскости от его продольной оси;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - расстояние между кругами катания колес;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - высота от уровня головок рельсов до продольной оси автосцепок, принимается равной 1,050 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - силы бокового давления ветра на кузов и тележку.

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (91)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - возвышение наружного рельса, принимают максимальным, равным 0,15 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - радиус кривой;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - скорость движения экипажа.

Значения боковых сил, действующих на тележку, в случае опрокидывания наружу кривой вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (92)


Значения боковых сил, действующих на кузов, в случае опрокидывания внутрь кривой (при отсутствии центробежных сил) вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (93)


Значения боковых сил, действующих на тележку, в случае опрокидывания внутрь кривой (при отсутствии центробежных сил) вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (94)


Значения вертикальной ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и поперечной ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам составляющих продольной силы, действующей на экипаж через автосцепку, вычисляют по формулам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам (95)


ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (96)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - продольные силы, действующие на кузов через автосцепку. Значения ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам принимают для расчетов в зависимости от места установки СПС в поезде, от направления действия (сжатия или растяжения), конструкции экипажа и осевой нагрузки;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - разность уровней продольных осей сцепленных автосцепок, принимается 0,1 м;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - длина жесткого стержня, образованного двумя сцепленными автосцепками;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - длина экипажа по осям автосцепок.

Силы бокового давления ветра на кузов и тележку вычисляются по формулам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (97)


ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (98)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - удельное давление ветра, принимается равным 500 Па;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - площади боковых поверхностей кузова и тележки.

7.1.1.6 Коэффициент конструктивного запаса рессорного подвешивания ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам вычисляют по формулам

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (99)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - минимальное расстояние по вертикали между буксой и подрессоренной частью тележки или между элементами главной рамы и тележки;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статический прогиб рессорного подвешивания;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальный прогиб пружины;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам,


ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - высота пружины в свободном состоянии;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - минимальная высота пружины.

Примечание - Если пружины имеют ограничители прогиба, замыкание которых произойдет до достижения минимальной высоты пружины ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, принимают прогиб пружины до замыкания ограничителей ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.


Коэффициент конструктивного запаса рессорного подвешивания ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам используют также для проверки прочности рессор (подвесок, серег и т.д.), работающих в вертикальном направлении. Наибольшую вертикальную силу ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, действующую на указанную деталь рессорного подвешивания, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (100)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - статическая сила, действующая на данную деталь.

7.1.1.7 Запас на относительные перемещения элементов экипажа

Характеристики рессорного подвешивания, изложенные в приложении Ж, должны исключать возможность жестких ударов кузова, тележек и колесных пар при их взаимных перемещениях во время движения СПС до конструкционной скорости.

7.1.1.8 Вертикальные и горизонтальные (поперечные) ускорения кузова (главной рамы)

Вертикальные (ВУ) и горизонтальные (ГУ) ускорения при расчетах определяют методами компьютерного моделирования.

При испытаниях ускорения измеряют над колесными парами у двухосного экипажа и у шкворня (пяты) тележечного.

7.1.1.9 Показателями плавности хода СПС в вертикальной и горизонтальной плоскости оценивают динамические качества СПС, исходя из условий физиологического воздействия ускорений и частот колебаний на организм человека, на работоспособность электронного оборудования, сохранность груза.

7.2 Показатели воздействия на путь


Оценку воздействия СПС на путь проводят расчетным путем с использованием значений рамной силы и коэффициента вертикальной динамики, полученных компьютерным моделированием или при ходовых динамических испытаниях.

В результате расчета определяют:

- максимальные вероятные нагрузки на шпалы;

- максимальные вероятные напряжения в шпалах под подкладкой;

- максимальные вероятные напряжения в балласте под шпалой.

Показатели определяют для каждой градации скорости движения и каждой конструкции пути.

В необходимых случаях проводятся испытания по воздействию на путь.

8 Общие требования к испытаниям

8.1 Стендовые и ходовые прочностные испытания

8.1.1 Главные рамы, несущие кузова (в том числе кабины), рамы тележек и тягового привода подвергают стендовым испытаниям на прочность в рабочем и транспортном режимах от статических нагрузок в вертикальном и продольном направлениях, испытаниям в рабочем и транспортном режимах, а также при соударениях.

8.1.2 Детали крепления и несущие конструкции рабочих органов испытывают под действием нагрузок, возникающих на СПС в рабочем режиме, а также от нагрузок, возникающих при маневрах и движении в транспортном состоянии.

8.1.3 СПС, предъявляемый к испытаниям, должен быть изготовлен в соответствии с конструкторскими чертежами. Перед началом работ его осматривают, при необходимости измеряют, проверяют качество сварных соединений и наличие элементов крепления и страховки от падения на путь деталей рабочих органов и механической части привода.

8.1.4 Стендовым испытаниям на прочность от статических нагрузок группы А, подвергают несущие металлоконструкции рам (кузовов):

- при опирании на тележки или колесные пары;

- при выкатке колесных пар;

- при подъеме за автосцепку или лобовый брус для имитации дополнительных нагрузок, возникающих при сходе СПС с рельс (режим аварийный).

Эти испытания главных рам (кузовов), полувагонов, платформ выполняют без установленного на них оборудования. Для создания испытательных нагрузок используют специальные мерные грузы. Схема нагружения нагрузками группы А должна соответствовать развеске СПС.

8.1.5 Колесную пару и ее элементы подвергают стендовым испытаниям на статические вертикальные и боковые нагрузки.

8.1.6 Элементы рессорного подвешивания испытывают в соответствии с ГОСТ 1452.

8.1.7 Стендовым испытаниям на прочность от нагрузок по оси автосцепок (группа Г) подвергают главную раму (кузов), платформу, вагон или отдельные узлы (шкворневой узел, кабину и др.). При этом имитируют нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации (при тяге, торможении, соударениях при маневрах и движении в составе поезда). По согласованию с заказчиком стендовые испытания на прочность от продольных нагрузок могут быть проведены на полностью собранном СПС.

8.1.8 Стендовые испытания на усталость проводят для получения показателей сопротивления усталости конструкции (детали), которые вместе с данными о нагрузках в эксплуатации, используют для оценки долговечности. По результатам этих испытаний отрабатывают элементы конструкции (формы и размеры деталей, сопряжения и способы их соединения и пр.) для уменьшения в них концентрации напряжений, повышения технологичности, а также определяют необходимость и вид упрочнения. Объем стендовых испытаний на усталость определяют наличием данных по характеристикам сопротивления усталости элементов конструкции СПС.

8.1.9 При натурных ходовых испытаниях на прочность несущие конструкции и элементы крепления рабочих органов испытывают под действием нагрузок группы Д (см. 6.2.1), возникающих при движении СПС в результате колебаний масс на рессорном подвешивании при взаимодействии колес с рельсами и от вибрации оборудования и конструкции. СПС приводят в транспортное состояние и осуществляют движение по прямым, кривым участкам пути и стрелочным переводам на боковой путь с конструкционной или максимально разрешенной скоростью (транспортный режим). Отдельно реализуют режим прохода кривой малого радиуса, оговоренного техническими условиями на конкретный СПС. Испытания проводят на полностью оборудованном и готовом к эксплуатации СПС.

8.1.10 Натурным испытаниям на соударение подвергают полностью оборудованный, экипированный СПС. Этим испытаниям предшествуют статические испытания главной рамы (кузова) или их расчеты. Соударение осуществляют путем накатывания испытуемой единицы СПС на подпор или вагона-бойка, разгоняемого до заданной скорости, на испытуемую единицу СПС, находящуюся в голове подпора. Измеряют силу удара в автосцепку, скорость набегания СПС или вагона-бойка и напряжения в элементах объекта.

8.1.11 Натурные испытания на прочность в рабочем режиме проводят для получения данных о фактической нагруженности несущих конструкций и мест крепления рабочих органов, а также в случаях, когда рабочие нагрузки имеют характерные особенности (большие значения, переменные с высокой частотой, ударно-импульсного характера и др.), способные вызвать высокие уровни напряжений в элементах конструкции или, если такие напряжения получены в элементах рабочих органов при других видах испытаний. Испытаниям в рабочем режиме подвергают СПС, полностью оборудованный, в работоспособном состоянии и выполняющим свои функции в соответствии с нормативными документами.

8.2 Поколесное взвешивание


Отклонение фактического значения силы тяжести СПС от значения, указанного в техническом задании (ТЗ) на конкретный СПС, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (101)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - фактическая сила тяжести СПС, представляет сумму сил тяжести, действующих от каждого колеса на рельс;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - сила тяжести СПС, указанная в ТЗ.

Разность нагрузок по колесам колесной пары, %, по осям в одной тележке и по сторонам вычисляют из выражения

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (102)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - наибольшие и наименьшие значения сил тяжести, действующих на рельс, соответственно по колесам колесной пары, по осям в одной тележке и по сторонам.

Оценку результатов взвешивания "разность нагрузок по колесам колесной пары" СПС на трехэлементных тележках (типа ЦНИИ-ХЗ) и подобных им проводят по нормам допустимого поперечного и продольного смещения груза в вагонах (см. ЦМ-943).

Оценка развески СПС приведена в приложении И.

8.3 Ходовые динамические и по воздействию на путь испытания


Опытные образцы СПС подвергают ходовым динамическим испытаниям.

8.3.1 При динамических испытаниях определяют и дают оценку динамическим качествам и воздействию на путь СПС как повозки.

8.3.2 При проведении ходовых динамических испытаний измеряют следующие динамические показатели:

- рамные силы;

- напряжения в элементах конструкции;

- вертикальные и горизонтальные ускорения главной рамы над колесными парами для двухосного экипажа или у шкворня пяты для тележечного экипажа;

- вертикальные и горизонтальные деформации упругих элементов рессорного подвешивания экипажа;

- угловые перемещения тележек относительно главной рамы в продольной поперечной плоскости.

8.3.3 На основе измеряемых параметров рассчитывают следующие показатели:

- коэффициенты вертикальной динамики;

- показатели плавности хода (для самоходного СПС и с обслуживающим персоналом);

- коэффициент устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса;

- напряжения в элементах верхнего строения пути.

8.3.4 В необходимых случаях для более полного исследования динамических качеств экипажа СПС одновременно с ходовыми испытаниями проводят испытания по воздействию на путь в кривых участках пути и стрелочных переводах. В пути измеряют следующие показатели:

- кромочные напряжения в подошве рельсов;

- боковые силы;

- горизонтальные и вертикальные нагрузки на рельсы и шпалы.

Полный объем измеряемых и рассчитываемых параметров определяют рабочей методикой испытаний с учетом степени новизны и назначения СПС конкретного вида.

9 Применяемые материалы и допускаемые напряжения

9.1 Материалы, применяемые при изготовлении конструкций СПС, и сварочные материалы должны соответствовать требованиям, установленным в нормативных документах на них. При отсутствии сертификата качества изготовитель конструкции должен провести испытания этих материалов на соответствие требованиям, установленным в нормативных документах на применяемые материалы.

При отсутствии сертификата качества на сталь, ее химический состав следует определять проведением химического анализа по ГОСТ 7565 и ГОСТ 22536* и контролем механических свойств по ГОСТ 1497.
________________
* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 22536.0-87. - Примечание изготовителя базы данных.

9.2 Требования к материалам, применяемым при изготовлении конструкций СПС

9.2.1 Технические требования на металлопрокат и отливки для кузовов, рам, тележек и других металлоконструкций СПС приведены в таблице В.1 (приложение В).

Химический состав и механические свойства сталей, применяемых при изготовлении конструкций, должны соответствовать требованиям ГОСТ 380, ГОСТ 535, ГОСТ 977, ГОСТ 1050, ГОСТ 14637, ГОСТ 19281.

9.2.2 Качество поверхности листового проката должно удовлетворять требованиям ГОСТ 14637, ГОСТ 16523, сортового и фасонного - ГОСТ 535.

9.2.3 Допускаемые нормы искривления проката должны соответствовать значениям, приведенным в таблице К.1 (приложение К).

9.2.4 При искривлениях проката, превышающих значения, указанные в таблице К.1, правку проводят только в горячем состоянии при температуре не выше 900 °С (с окончанием процесса правки при температуре не ниже 700 °С). Охлаждение после правки необходимо осуществлять на воздухе при температуре не ниже 0 °С.

9.2.5 При правке элементов из коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей не должно быть повреждения поверхности металла.

9.2.6 Искривление листового и профильного проката, поступающего на заготовительные операции, не должно превышать значений, приведенных в таблицах К.1 и К.2 (приложение К).

9.2.7 Литые несущие детали СПС должны быть изготовлены из низколегированных сталей марок 20ГЛ, 20ГФЛ, 20ДТЛ, нелегированных 15Л, 20Л, 25Л по ГОСТ 977 или других марок по согласованию с заказчиком. Отливки следует применять только после термической обработки, обеспечивающей получение равномерной и мелкозернистой структуры.

Содержание марганца в сварных деталях должно быть не более 1,4%, углерода - не более 0,23%.

Для стали типа 20Г1ФЛ допускается максимальное содержание углерода до 0,25% с гарантированной ударной вязкостью при температуре минус 60 °С - 2,5 кГм/смГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, при содержании углерода не более 0,24% содержание марганца допускается до 1,5%.

9.2.8 Технические требования и технические условия на поковки из конструкционной и легированной стали по ГОСТ 8479 и ГОСТ 4543.

9.2.9 В конструкциях СПС допускается применение соединений из коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей с низколегированными и углеродистыми сталями 09Г2,09Г2Д, 09Г2С, 09Г2СД, 10ХНДП, 15ХСНД по ГОСТ 19282*; Ст3сп, Ст5сп по ГОСТ 380; 16Д по ГОСТ 6713; сталь 15, сталь 20 по ГОСТ 1050.

________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 19281-89, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

9.3 Сварочные материалы

9.3.1 Электроды для ручной дуговой сварки сталей должны соответствовать требованиям ГОСТ 9466 и ГОСТ 9467.

9.3.2 Сварочная проволока, применяемая при автоматической под флюсом и механизированной (под флюсом и в среде защитных газов) сварке конструкций должна соответствовать требованиям ГОСТ 2246, сварочная самозащитная порошковая проволока - ГОСТ 26271.

9.3.3 Флюс, применяемый для сварки конструкций, должен соответствовать требованиям ГОСТ 9087.

9.3.4 Требования к защитным газам, применяемым при сварке конструкций, должны соответствовать требованиям ГОСТ 8050 (для углекислого газа) и ГОСТ 10157 (для аргона).

9.3.5 Требования к газам, применяемым при резке сталей, должны соответствовать ГОСТ 5583, ГОСТ 6331 (для кислорода) и ГОСТ 5457 (для ацетилена).

9.4 Требования к материалам для рессор и пружин

9.4.1 Рессоры, пружины должны быть изготовлены из углеродистых и легированных сталей: 65Г, 55С2, 65С2А, 60С2, 60С2А, 60С2ХФА ГОСТ 14959.

9.4.2 Листовые рессоры изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 1425 при обеспечении твердости термически обработанных листов 363...432 НВ или 40,5...46,5 ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

9.4.3 Пружины цилиндрические винтовые тележек и ударно-тяговых приборов СПС должны изготавливать в соответствии с требованиями ГОСТ 1452 из горячекатаного круглого проката легированной рессорно-пружинной стали по ГОСТ 14955.

9.5 Для изготовления несущих элементов экипажной части СПС сталей новых марок или иных материалов рекомендуется применять литые стали с содержанием углерода не более 0,23%.

9.6 Для изготовления амортизирующих элементов, прокладок (виброизолирующих и уплотнительных) и др. необходимо использовать резины, обладающие регламентированными свойствами. Оценку работоспособности резин проводят по допускаемым напряжениям и относительным деформациям, приведенным в таблицах Л.1 и Л.2 (приложение Л).

По согласованию с заказчиком разрешается использовать другие марки резин, отвечающих требованиям настоящего стандарта.

10 Оценка влияния остаточных напряжений на циклическую долговечность конструкций

10.1 Расчет коэффициента запаса сопротивления усталости сварного соединения с высокими остаточными напряжениями

10.1.1 При циклическом нагружении коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам сварного соединения с высокими растягивающими остаточными напряжениями вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (103)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости стандартного образца при симметричном цикле нагружения;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент концентрации, учитывающий понижение сопротивления усталости;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - амплитуда напряжений цикла;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - коэффициент, характеризующий чувствительность металла к асимметрии цикла;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - среднее напряжение цикла, вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (104)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - остаточные напряжения в сварном шве.

Все показатели, входящие в формулу (103), определяют по 6.3.2.3.

Значения остаточных напряжений в зоне концентрации напряжений вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (105)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - остаточные напряжения в сварном шве;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел текучести материала;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - теоретический коэффициент концентрации напряжений;

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - максимальные напряжения цикла.

Значения остаточных напряжений при отсутствии концентрации напряжений вычисляют по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. (106)


С возрастанием среднего напряжения цикла ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам амплитуды предельных напряжений ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам уменьшаются.

10.1.2 Для ориентировочных расчетов предел выносливости детали с учетом влияния остаточных напряжений можно определить по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (107)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - предел выносливости детали в исследуемой зоне, определенный экспериментально.

Коэффициент запаса сопротивления усталости в этом случае подсчитывают по формуле

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, (108)


где ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам - амплитуда напряжений цикла.

10.2 Способы предупреждения появления остаточных напряжений в сварных конструкциях СПС


Для предупреждения появления остаточных напряжений при проектировании конструкции должны быть выполнены следующие условия:

- число сварных швов и сечений должно быть минимально необходимым по условиям прочности;

- сечения элементов конструкции должны быть симметричными и составленными из минимального числа сварных швов;

- в местах соединения элементов конструкции, особенно в зоне действия максимальных напряжений, необходимо обеспечить плавность сопряжений поверхностей сечений;

- при приварке к растянутым поясам несущих конструкций деталей сварными швами, расположенными нормально к силовому потоку, следует назначать расстояние между швами не менее 50 мм;

- в растянутых поясах несущих конструкций следует закладывать двухсторонние угловые швы с полным проваром;

- в напряженных зонах конструкции число второстепенных деталей должно быть минимальным;

- стыковые продольные швы несущих элементов должны быть расположены в зоне нейтрального слоя общего поперечного сечения составного элемента (или в зоне центра тяжести);

- форма разделки кромок должна обеспечивать минимальный объем наплавленного металла при условии соблюдения прочности сварного соединения.

При изготовлении конструкции следует выполнять следующие условия:

- назначать способ сварки, который обеспечивает минимально возможную погонную энергию при наложении сварных швов;

- соблюдать рациональную технологию сварки (режим и последовательность наложения сварных швов);

- в случае необходимости применять обратную деформацию.

Сварка должна быть выполнена в следующем порядке:

- сварка стыковых швов в свободном состоянии, расположенных перпендикулярно к силовому потоку;

- сварка остальных стыковых швов;

- заварка угловых швов.

Места сварки элементов несущих конструкций, подвергаемые в процессе эксплуатации значительным по величине и продолжительности циклическим нагрузкам, должны быть подвергнуты упрочнению. Способ упрочнения устанавливают в конструкторской документации.

10.3 Требования к устранению (снижению) остаточных напряжений


Для устранения (снижения) остаточных напряжений используют:

- общую и локальную термическую обработку (высокий отпуск);

- предварительный и сопутствующий подогрев;

- поверхностное пластическое деформирование шва и околошовной зоны (низкочастотная и ультразвуковая обработка, обкатка роликами, наклеп многобойковым инструментом).

10.4 Методы упрочнения


Для сварных швов и околошовной зоны применяют следующие виды упрочнения:

- механическую обработку швов;

- аргонодуговую обработку швов;

- поверхностное пластическое деформирование.

Приложение А (рекомендуемое). Правила проведения моделирования динамики подвижного состава

Приложение А
(рекомендуемое)

А.1 Для оценки динамических качеств проектируемых экипажей специального подвижного состава проводят компьютерное моделирование. При моделировании используются программные комплексы типа Adams (США), Simpack (Германия), Универсальный Механизм УМ (Россия), имеющие специализированный модуль для железнодорожного подвижного состава. Можно применять и другие лицензионные программные комплексы, соответствующие требованиям 6.1.2.

Основные принципы моделирования должны быть следующие:

- составляют модель экипажа подвижного состава, которая представляется набором абсолютно твердых тел, связанных посредством шарниров и силовых элементов (буксовые узлы, пружины, рессоры, гасители, скользуны, боковые опоры);

- задают исходные данные: инерционные, геометрические и упругодиссипативные параметры экипажа, параметры пути (план пути, неровности, жесткостные характеристики), режим движения, метод вычисления;

- проводят расчет динамических показателей экипажа в соответствии с разделом 4, а также дополнительных показателей (углы поворота тележек, ускорения и другие) для каждой скорости движения и плана пути;

- по выходным значениям определяемых параметров проводят статистическую обработку.

А.2 Проведение моделирования приведено на примере моделирования нового перспективного СПС на универсальных двухосных тележках с использованием программного комплекса УМ.

Расчетная схема экипажа СПС включает в себя семь твердых тел (кузов, две рамы тележки, 4 колесные пары) и имеет 42 степени свободы.

В модели заданы следующие исходные параметры:

- масса кузова - 64000 кг;

- масса тележки - 14000 кг;

- неподрессоренная масса на колесную пару - 3500 кг;

- осевая нагрузка - 23 тс.

Жесткости буксовой ступени рессорного подвешивания:

- вертикальная на буксу - 1720 кН/м,

- поперечная на буксу - 2000 кН/м.

Жесткость центральной ступени в вертикальном направлении

- (на тележку) - 2640 кН/м.

Жесткость поперечной связи тележки с кузовом:

- в пределах зазора от 0 до 20 мм - 360 кН/м,

- в пределах зазора от 20 до 40 мм - 2100 кН/м.

Коэффициент демпфирования буксовой ступени в вертикальном направлении на буксу должен быть 70 кН·с/м.

Коэффициент демпфирования центральной ступени на тележку должен быть:

- в вертикальном направлении 108 кН·с/м;

- виляния 56 кН·с/м;

- бокового относа 56 кН·с/м.

Шкворневая база кузова 8 м.

Колесная база тележки 2,25 м.

Поперечное расстояние между вертикальными пружинами и демпферами должно быть:

- буксовой ступени 2,1 м;

- центральной ступени 2,2 м.

Радиус колеса по кругу катания 0,525 м.

Профиль колес: новый локомотивный по ГОСТ 11018.

Путевая структура: прямые и кривые участки пути, рельсы Р65, неровности (отклонения левого и правого рельсов в вертикальном и поперечном направлениях от продольной оси пути с шагом 1 м) и жесткостные характеристики (в вертикальном направлении 44 МН/м, в поперечном - 18 МН/м) должны соответствовать реальному железнодорожному пути удовлетворительного содержания.

Модель сил взаимодействия в контакте "колесо-рельс": использован алгоритм FASTSIM, основанный на линейной теории Калкера.

Основные выходные динамические показатели при расчетах следующие: рамные силы, вертикальные и горизонтальные ускорения в кабинах машиниста, коэффициенты вертикальной динамики буксовой и центральной ступеней рессорного подвешивания, углы поворота тележек относительно кузова.

Расчеты проводились при следующих режимах движения:

- в прямом участке пути со скоростями 80, 100, 120 и 130 км/ч (конструкционная скорость 120 км/ч);

- в кривой радиусом 600 м со скоростями 80, 100 и 110 км/ч;

- в кривой радиусом 300 м при скоростях движения 50 и 70 км/ч.

В прямых участках пути при скоростях до 130 км/ч получают следующие максимальные значения динамических показателей: вертикальные ускорения кузова СПС не превышали 0,33ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, коэффициенты динамики буксовой ступени - 0,24, центральной - 0,19; рамные силы - 34 кН (отношение рамной силы к осевой нагрузке составило 0,15), горизонтальные ускорения кузова - 0,23ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. Угловые перемещения тележек относительно кузова - 10 мрад.

При моделировании движения в кривой радиуса 600 м максимальные значения рамных сил составили - 59 кН, в кривой 300 м - 55 кН. Отношение рамной силы к статической нагрузке не превышало 0,26. В кривой 600 м при скорости 110 км/ч вертикальные ускорения кузова достигали 0,32ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, а горизонтальные ускорения - 0,36ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам. В кривой радиуса 300 м со скоростью 70 км/ч максимальные значения ускорений оказались ниже и составили, соответственно, 0,21ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам и 0,28ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам.

Значения коэффициентов вертикальной динамики в кривых участках пути в буксовой ступени не превышали 0,30, а в центральной ступени - 0,22. Максимальные значения угловых перемещений тележек в кривой 600 м достигали 15 мрад, в кривой 300 м - 23 мрад.

В результате проведенного моделирования в прямых и кривых участках пути максимальные расчетные значения основных динамических показателей экипажа СПС не превышали нормируемых значений.

Приложение Б (рекомендуемое). Степень влияния концентрации в сварных соединениях в зависимости от исполнения

Приложение Б
(рекомендуемое)



Таблица Б.1

Вид соединения

Описание исполнения

Концентратор напряжений К0 - незначительный

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Детали соединены стыковым швом специального качества в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали.

Детали соединены стыковым швом специального качества в продольном направлении к силе, действующей на соединяемые детали

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Листы стенок соединены стыковым швом специального качества в поперечном направлении

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Листы стенок и фасонные пояса из сортовой или прутковой стали (за исключением листовой стали) соединены стыковым швом (нормального качества)

Концентратор напряжений К1 - умеренный

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Детали соединены стыковым швом нормального качества в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Листы стенок соединены стыковым швом (нормального качества) в поперечном направлении

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Сплошная деталь, к которой в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали, приварены детали непрерывным угловым швом с двусторонней разделкой

Концентратор напряжений К2 - средний

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Детали из фасонной или прутковой стали (за исключением листовой), соединенные стыковым швом специального качества в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Сплошная деталь, к которой в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали, приварены детали непрерывным двусторонним угловым швом (специального качества) без разделки

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Сплошная деталь, к которой приварены ступицы угловым швом (специального качества)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Угловой шов с двусторонней разделкой специального качества при нагружении изгибом и срезом

Концентратор напряжений К3 - сильный

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Сплошная деталь, к которой в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали, приварены детали двусторонним угловым швом (нормального качества)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Сплошная деталь, к которой в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали, приварены детали двусторонним угловым швом (нормального качества)

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Сплошная деталь, к которой приварены продольные полосы прерывистым двусторонним угловым швом

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Шов с двумя симметричными скосами одной кромки с двусторонним угловым швом (нормального качества) в местах присоединения с изгибом и срезом

Концентратор напряжений К4 - особо сильный

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Детали разной толщины несоосно соединены стыковым швом нормального качества без разделки в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Листы поясов и стенок, к которым приварены поперечные ребра непрерывным односторонним угловым швом нормального качества в поперечном направлении к силе, действующей на соединяемые детали

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Детали, наложенные друг на друга, с отверстиями или прорезью, обваренные угловым швом

ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Присоединенные детали приварены угловым швом и нагружены изгибом и срезом


Приложение В (рекомендуемое). Основные механические характеристики металлов и их вероятностные параметры

Приложение В
(рекомендуемое)



Таблица В.1 - Основные механические характеристики металлов, применяемых в СПС

Наименование металла

Вид проката, термической обработки

Класс прочности, марка

Толщина, диаметр проката, мм

Предел текучести ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, Н/ммГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Временное сопротив-
ление ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, Н/ммГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Предел выносли-
вости ГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам, Н/ммГОСТ 31846-2012 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам

Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения по ГОСТ 6713

Лист

16Д

до 20

235

375

170


21-40

225

375

170


Сортовой, фасонный

16Д

до 20

235

375

170


21-40

235

375

170

Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества по ГОСТ 535, ГОСТ 380

Сортовой, фасонный

Ст3сп

до 10

255

380

180


10-20

245

370

170


Ст5сп

до 10

295

490

230


10-20

285

490

230


20-40

275

490

255

Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества по ГОСТ 14637, ГОСТ 380

Лист, полоса

Ст3сп

до 20

245

370

-


20-40

235

370

-


Ст5сп

до 20

285

490

-


20-40

275

490

-


40-100

265

490

-

Прокат для строительных стальных конструкций по ГОСТ 27772

Листовой широ-
кополосный, профили

С255
Ст3сп

2,0-3,9

255

380

-


4-10

245

380

-


10-20

245

370

-


20-40

235

370

-


Фасонный прокат

4-10

255

380

-


10-20

245

370

-


20-40

235

370

-


Листовой широ-
кополосный, профили

С285
Ст3сп

2,0-3,9

285

390

-


4-10

275

390

-


10-20

265

380

-


Фасонный прокат

4-10

285

400

-


10-20

275

390

-


Листовой широ-
кополосный, профили

С345
12Г2С
09Г2С

2,0-3,9

345

490

-


4-10

345

490

-


10-20

325

470

-


Фасонный прокат

4-10

345

490

-


10-20

325

470

-


20-40

305

460

-


Листовой широ-
кополосный, профили

С345К
10ХНДП

4-10

345

470

-



Фасонный прокат

4-10

345

470

-

Листовой широ-
кополосный, профили

С375
12Г2С

2,0-3,9

375

510

-


4-10

375

510

-


10-20

355

490

-


20-40

335

480

-


Фасонный прокат

4-10

375

510

-


10-20

355

490

-


20-40

335

480

-


Листовой широ-
кополосный, профили

С390
14Г2АФ

4-50

390

540

-


Нормализация


Листовой широ-
кополосный, профили

С440

4-30

440

590

-


16Г2АФ

30-50

410

570

-


Нормализация


Листовой широ-
кополосный, профили

С590
12Г2СМФ

10-36

590

685

-


Улучшение

Прокат из стали повышенной прочности по ГОСТ 19281

Сортовой, полосовой, фасонный

375, 15ГФ, 10Г2Б

до 10

375

510

235


Лист, гнутые профили

15ГФ, 10Г2Б

до 10

375

510

235


14Г2АФ

10-50

375

510

-


Сортовой, полосовой, фасонный

390, 10ХСНД

до 15

390

530

240


15Г2СФ

до 20

390

530

240


Лист, гнутые профили

12Г2Б

до 10

390

510

235


15Г2СФ

до 32

390

510

235


15Г2АФДпс

до 32

390

510

235

Прокат из стали повышенной прочности по ГОСТ 19281

Лист, гнутые профили

440, 16Г2АФ
18Г2АФпс

до 32

440

590

265

Прокат фасонный из низколегированной стали для вагоностроения по НД

Фасонный

390, 12Г2ФД

до 20

390

520

240

Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки по
ГОСТ 9045

Тонкий лист

08Ю

0,7-1,5

от 180

от 250

-


1,5-2,0

до 205

до 350

-


2,0-3,9

195

250

-

Прокат листовой из углеродистой низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением по
ГОСТ 5520

Лист

09Г2С

10-20

325

470

210


20-32

305

460

210

Прокат сортовой калиброванный со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали по ГОСТ 1050

Сортовой

08

до 80

196

320

-


10

205

330

-


15

225

370

-


20

245

410

190


25

275

450

200


30

295

490

220


35

315

530

240


40

335

570

250


45

355

600

270


50

375

630

280

Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая по ГОСТ 10885

Лист

Ст3сп+12Х1
8Н10Т

4-60

245

370

-

СтЗсп+08Х2
2Н6Т

245

370

-

20К+12Х18Н
10Т

245

400

-

20К+08Х22Н

245

400

-

09Г2+12Х18
Н10Т

305

440

-

09Г2С+12Х1
8Н10Т

325

470

-

10ХСНД+12
Х18Н10Т

390

510

-

Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали по ГОСТ 14959

Прутки и полосы

65Г

до 180

785

980

450


55С2

1175

1270

570


60С2

1175

1270

570


60С2А

1375

1570

700


60С2ХА

1325

1470

-


60С2ХФА

1470

1670

750

Отливки стальные по ГОСТ 977

Нормализация

20Л

-

216

412

165


25Л

235

441

175


30Л

255

471

190


20ГЛ

275

540

215


20ФГ

294

491

195


20Г1ФЛ

314

510

200


30ГСЛ

343

589

230


30ХГСФЛ

392

589

240


Закалка + отпуск

20ГЛ

-

334

530

-


30ГСЛ

392

638

-


32Х06Л

441

638

-


30ХГСФЛ

589

785

-

Отливки из хладостойкой и износостойкой стали по ГОСТ 21357

Нормализация

20ГЛ

-

300

500

-


20ФТЛ

320

520

-


30ХГ2СТЛ

600

700

-


Закалка + отпуск

20ГЛ

-

400

550

-


20ФТЛ

450

570

-


30ГЛ

490

660

-


30ХГ2СТЛ

650

750

-


30ХЛ

550

660

-


110Г13Л

400

800

-

Листы из алюминия и алюминиевых сплавов по ГОСТ 21631

Лист

АМг2

5,0-10,5

-

175

-


АМг3

5-6

80

185

-


То же

6,0-10,5

80

185

-


АМг5М

0,6-4,5

145

275

100


То же

4,5-10,5

130

275

100


АМг5

5-6

130

275

100


То же

6,0-10,5

130

275

100


АМг6М

до 10,5

155

315

110


АМг6

5,0-10,5

155

315

110


1915

5,0-10,5

195

315

-

Профили прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов по ГОСТ 8617

Прессованные профили

АМг2

Все размеры

59

147

-


АМг3, АМг5

78

176

-


АМг5М,

127

236

90


АМг6

127

255

90


АМг6М

157

314

110


1915

196

314

110


1915Т

216

343

120