• Текст документа
  • Статус
  • Скан-копия
Оглавление
Поиск в тексте
Действующий


ГОСТ Р 55513-2013

Группа Д51

     
     
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛОКОМОТИВЫ

Требования к прочности и динамическим качествам

Locomotives. Requirements for strength and dynamic properties



ОКС 45.060.10
ОКП 31 8100
34 5100

34 5200

Дата введения 2014-07-01

     
     
Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (ОАО "ВНИКТИ") и Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (ОАО "ВНИИЖТ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 "Железнодорожный транспорт"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 августа 2013 г. N 536-ст

4 Настоящий стандарт может быть применен на добровольной основе для соблюдения требований технического регламента Таможенного союза ТР ТС 001/2011 "О безопасности железнодорожного подвижного состава"

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

     1 Область применения


Настоящий стандарт распространяется на локомотивы колеи 1520 мм, предназначенные для эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации со скоростями движения до 200 км/ч включ.

Настоящий стандарт устанавливает требования к прочности и жесткости узлов экипажной части локомотивов, динамическим качествам локомотивов, а также объем расчетов и виды испытаний по подтверждению показателей динамики и прочности.

2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 27.002-2009 Надежность в технике. Термины и определения

ГОСТ Р 52944-2008 Цикл жизненный железнодорожного подвижного состава. Термины и определения

ГОСТ 25.101-83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов

ГОСТ 25.502-79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

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

ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия

ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки

ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. 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 6996-66 (ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81) Сварные соединения. Методы определения механических свойств

ГОСТ 7871-75 Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

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

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

ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Технические условия

ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

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

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. 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 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

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

ГОСТ 22703-2012 Детали литые сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия

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

ГОСТ 23949-80 Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия

ГОСТ 24955-81 Подшипники качения. Термины и определения

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

ГОСТ 26388-84 Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образованию холодных трещин при сварке плавлением

ГОСТ 26389-84 Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения


В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 27.002, ГОСТ Р 52944, ГОСТ 16504, ГОСТ 23207, ГОСТ 24955, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 локомотив: Железнодорожный подвижной состав, предназначенный для обеспечения передвижения по железнодорожным путям поездов или отдельных вагонов.

3.2 конструкционная скорость: Наибольшая скорость движения, заявленная в технической документации на проектирование.

3.3 несущие конструкции: Конструкции локомотива, воспринимающие эксплутационные* нагрузки.

3.4 несущий элемент: Часть конструкции или деталь, воспринимающие эксплутационные* нагрузки.
________________
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.


3.5 экипажная часть локомотива: Конструкция, представляющая собой механическую повозку, обеспечивающую движение локомотива по рельсовой колее и предназначенную для установки силового и вспомогательного оборудования, приводов, тормозной системы.

3.6 базовая часть: Несущая составная часть конструкции локомотива, которая определяет срок службы локомотива и замена которой до списания локомотива невозможна или нецелесообразна.

Примечание - Базовыми частями локомотива являются рама тележки, промежуточные рамы (балки, брусья и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания, кузов (главная рама).

3.7 мягкое нагружение: Циклическое нагружение при постоянной амплитуде напряжений.

3.8 жесткое нагружение: Циклическое нагружение при постоянной амплитуде деформаций.

3.9 рамная сила: Поперечная горизонтальная сила взаимодействия колесной пары с рамой тележки или главной рамой экипажной части.

3.10 максимальная статическая нагрузка (осевая, на узел первой/второй ступени рессорного подвешивания): Статическая нагрузка, действующая от силы тяжести локомотива в полностью экипированном состоянии.

3.11 непогашенное ускорение: Доля поперечного горизонтального ускорения, действующая на локомотив при движении в кривой вдоль оси колесной пары, некомпенсированная возвышением наружного рельса.

3.12 надрессорное строение: Совокупность всех подрессоренных конструкций экипажной части.

3.13 галопирование: Вращательное колебание надрессорного строения вокруг горизонтальной поперечной оси.

Примечание - Колебания этого рода, сопровождаемые попеременным опусканием и подниманием то переднего, то заднего концов тележки или надрессорного строения, вызываются двусторонними неровностями верхнего строения пути (например, при расположении стыков не вразбежку, а друг против друга), резкими переходами в продольном профиле (например, от уклона к площадке), а также торможениями, когда появляются опрокидывающие моменты, разгружающие одни оси и нагружающие другие.

3.14 подпрыгивание: Поступательное колебание надрессорного строения вдоль вертикальной оси.

3.15 боковая качка: Вращательное колебание надрессорного строения вокруг горизонтальной продольной оси.

3.16 виляние: Вращательное колебание надрессорного строения вокруг вертикальной оси.

3.17 относ: Перемещение надрессорного строения вдоль горизонтальной поперечной оси.

3.18 макротрещина: Трещина, видимая невооруженным глазом.

4 Требования к динамическим качествам

4.1 Коэффициент горизонтальной динамики ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не более 0,30.

4.2 Коэффициент вертикальной динамики первой ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не более:

- 0,35 для пассажирского и грузопассажирского локомотива с конструкционной скоростью 160 км/ч и менее;

- 0,30 для пассажирского и грузопассажирского локомотива с конструкционной скоростью более 160 км/ч;

- 0,35 для грузового и маневрового электровоза;

- 0,40 для прочих локомотивов.

4.3 Коэффициент вертикальной динамики второй ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть, не более:

- 0,20 для пассажирских и грузопассажирских локомотивов;

- 0,25 для прочих локомотивов.

4.4 Коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не менее 1,40.

4.5 Показатель плавности хода в вертикальном направлении ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и показатель плавности хода в горизонтальном поперечном направлении ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должны быть, не более:

- 3,25 для пассажирских и грузопассажирских электровозов;

- 3,50 для пассажирских и грузопассажирских тепловозов (газотепловозов);

- 3,75 для прочих локомотивов.

4.6 Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов первой ступени рессорного подвешивания в случае отсутствия упругих упоров, ограничивающих вертикальные перемещения буксы относительно рамы тележки, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не менее 1,60.

В случае наличия упругих упоров коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не менее:

- 1,60 - при включении в схему нагружения упругого упора;

- 1,40 - до включения в схему нагружения упругого упора.

4.7 Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов второй ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не менее 1,40.

4.8 Должно быть обеспечено отсутствие взаимного касания элементов экипажной части, не предусмотренного конструкторской документацией.

4.9 При наличии в конструкции экипажной части ограничителей перемещений, предназначенных для функционирования в штатной эксплуатации, они должны иметь упругие упоры.

4.10 Конструкция экипажной части и узлов крепления оборудования локомотива должна обеспечивать отсутствие резонансных колебаний при движении локомотива и работе размещенных на кузове (главной раме) агрегатов.

При невозможности исключения резонансных колебаний должны быть применены конструктивные меры для снижения нагруженности несущих элементов экипажной части.

5 Требования к прочности, жесткости и ресурсу

5.1 Несущую способность элементов конструкции экипажной части оценивают при действии установленных настоящим стандартом расчетных нагрузок по допускаемым значениям:

- напряжений;

- деформаций;

- коэффициентов запаса сопротивления усталости;

- коэффициентов запаса устойчивости.

5.2 Напряжения в конструкциях при действии расчетных нагрузок в соответствии с 6.3 не должны превышать допустимых значений, приведенных в таблице 8.1.

5.3 Прочность кузова (главной рамы) при действии нормативной силы соударения (см. 6.3.4.1), приложенной по осям сцепных устройств, должна быть подтверждена результатами испытаний на соударение. При этом критерием прочности кузова (главной рамы) является непревышение напряжениями ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, соответствующими нормативной силе соударения, предела текучести примененного при изготовлении материала ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам:ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам .

5.4 Коэффициенты запаса сопротивления усталости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам для конструкций экипажной части, за исключением колесных пар, валов тягового привода, зубчатых колес и пружин рессорного подвешивания, должны быть не менее:

- для стальных конструкций - 2,0;

- для конструкций из алюминиевых сплавов - 2,2.

Выполнение данного требования на стадии проектирования проверяют по результатам расчетов математической модели, а при наличии опытного образца подтверждают результатами испытаний (см. 8.3).

5.5 Сопротивление усталости рам тележек и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания должно быть подтверждено отсутствием усталостных трещин после 10 млн. циклов нагружения на вибрационном стенде при нагружении согласно требованиям 8.3.7.

5.6 Коэффициент запаса устойчивости для элементов кузова (главной рамы) ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не менее 1,10 при расчетных режимах I и IV по 6.3.

5.7 Жесткость конструкции элементов экипажной части и узлов крепления оборудования должна обеспечивать выполнение требований 4.10.

5.8 Коэффициенты запаса прочности для пружин рессорного подвешивания должны быть не менее:

- по сопротивлению усталости для продольных нагрузок ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - 1,00;

- по сопротивлению усталости для комбинированных нагрузок ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - 1,00;

- по текучести для продольных нагрузок ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - 1,00;

- по текучести для комбинированных нагрузок ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - 1,00.

5.9 Расчетный ресурс подшипников, соответствующий 90% надежности, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен быть не менее:

- 3·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам км для подшипников буксовых узлов;

- 2·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам км для якорных подшипников тягового электродвигателя (ТЭД) при посадке шестерни на хвостовике вала якоря;

- 3·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам км для якорных подшипников ТЭД при разделении ведущей шестерни и вала якоря;

- 2·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам км для подшипников шестерни тягового редуктора;

- 5·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам км для опорных подшипников тяговых редукторов, подшипников зубчатого колеса (при передаче с полым валом) и моторно-осевых подшипников качения.

6 Расчет показателей динамики и прочности

6.1 Общие требования

6.1.1 При проектировании несущих конструкций экипажной части проводят:

- выбор материалов, размеров и конструктивных форм несущих элементов для заданных параметров нагружения;

- выбор характеристик рессорного подвешивания;

- оценку динамических качеств локомотива;

- анализ напряженно-деформированного состояния в наиболее нагруженных зонах для различных расчетных нагрузок;

- оценку прочности и сопротивления усталости;

- оценку ожидаемого ресурса.

6.1.2 Для оценки динамических качеств локомотива и выбора упруго-диссипативных характеристик рессорного подвешивания при проектировании используют программные комплексы, позволяющие путем компьютерного моделирования определить значения динамических показателей, указанных в разделе 4, при движении в прямых и кривых участках пути с учетом возвышения наружного рельса и неровностей пути, а также с одновременным расчетом ускорений, скоростей и перемещений заданных элементов конструкции.

Проверку правильности выбора расчетной математической модели выполняют путем сравнения результатов компьютерного моделирования с результатами динамико-прочностных испытаний локомотива, имеющего аналогичную экипажную часть.

6.1.3 Расчетам на прочность подлежат: кузов (главная рама), рамы тележек, промежуточные рамы (балки, брусья и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания, элементы связи кузова (главной рамы) с тележками (шкворень, тяги и др.), пружины рессорного подвешивания, корпуса букс, узлы крепления оборудования. Они должны быть рассчитаны на действие нагрузок, приведенных в 6.3.

6.1.4 Для расчетов на прочность следует применять трехмерные модели, выполненные из объемных и оболочечных элементов. Тип конечных элементов и размеры сетки назначают, исходя из условий согласования результатов конечно-элементного расчета с результатами аналитического решения или натурного эксперимента (тензометрирования).

Сходимость результатов расчета проверяют методом последовательного сгущения сетки.

В зонах концентраций напряжений следует использовать сетку из линейных, но более мелких, или из нелинейных (билинейных) конечных элементов.

6.2 Расчет показателей динамики

6.2.1 Коэффициент горизонтальной динамики


Коэффициент горизонтальной динамики ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют как отношение значения динамической составляющей рамной силы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, полученного по приведенному в данном пункте алгоритму, к максимальной вертикальной статической осевой нагрузке ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Значение динамической составляющей рамной силы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют путем исключения квазистатической составляющей динамического процесса рамных сил ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. Это выполняют, как правило, с использованием математического фильтра. При этом частота, отделяющая квазистатическую составляющую от динамической, должна быть не выше 80% от низшей собственной частоты колебаний локомотива на рессорном подвешивании.

Значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют как среднее арифметическое из трех максимальных амплитуд ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, за исключением полученных при движении по стрелочным переводам.

Максимальные амплитуды динамических составляющих рамных сил ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют как половинное значение размахов, получаемых при обработке динамических процессов методами "дождя" или полных циклов по ГОСТ 25.101.

При проектировании за значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают расчетные нагрузки, при испытаниях - фактические нагрузки, полученные при поколесном взвешивании.

При проектировании расчет и оценку коэффициента горизонтальной динамики ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам осуществляют для всех осей локомотива.

6.2.2 Коэффициент вертикальной динамики первой ступени рессорного подвешивания


Коэффициент вертикальной динамики первой ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют как отношение значения динамической составляющей вертикальной силы в первой ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам к максимальной статической нагрузке в первой ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Значение динамической составляющей вертикальной силы определяют в порядке, аналогичном изложенному в 6.2.1 для определения динамической составляющей рамной силы.

Показатель ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют для узлов первой ступени рессорного подвешивания. При этом используют значения максимальных статических нагрузок (сил), приходящихся на каждый конкретный узел первой ступени рессорного подвешивания.

6.2.3 Коэффициент вертикальной динамики второй ступени рессорного подвешивания


Коэффициент вертикальной динамики второй ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют как отношение значения динамической составляющей вертикальной силы во второй ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам к максимальной статической нагрузке во второй ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Значение динамической составляющей вертикальной силы определяют в порядке, аналогичном изложенному в 6.2.1 для определения динамической составляющей рамной силы.

Показатель ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют для узлов второй ступени рессорного подвешивания. При этом используют значения максимальных статических нагрузок (сил), приходящихся на каждый конкретный узел второй ступени рессорного подвешивания.

6.2.4 Коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса


Коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (6.1)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (6.2)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.3)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - промежуточные величины, введенные для упрощения записи основной формулы;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент трения между гребнем набегающего колеса и рельсом;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент трения между поверхностью катания ненабегающего колеса и рельсом;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - угол наклона образующей гребня колеса к горизонтальной плоскости, рад (рисунок 6.1);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - рамная сила, действующая на колесную пару со стороны подрессоренных масс локомотива, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила тяжести подрессоренной части локомотива, приходящаяся на шейку оси колесной пары, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила тяжести неподрессоренных частей, приходящаяся на колесную пару, кН, вычисляют по формуле 9.9 (см. 9.3.1.4);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - вертикальные динамические силы в первой ступени рессорного подвешивания (с учетом квазистатических составляющих) соответственно на набегающем и ненабегающем колесах колесной пары, кН (при обезгрузке ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0 и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам 0);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - половина расстояния между точками приложения вертикальных нагрузок к шейкам оси колесной пары, м;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - поперечное расстояние между точкой приложения вертикальной нагрузки на шейку оси на набегающем колесе и точкой контакта на его гребне, м;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - поперечное расстояние между точкой приложения вертикальной нагрузки на шейку оси на ненабегающем колесе и точкой контакта на его поверхности катания, м;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - радиус колеса по кругу катания, м;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - расстояние между точками контакта с рельсами набегающего и ненабегающего колес, м.

Рисунок 6.1 - Схема сил, действующих на колесную пару

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


НК - набегающее колесо; ННК - ненабегающее колесо.

Рисунок 6.1 - Схема сил, действующих на колесную пару



Расстояние ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (6.4)


Принимают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,25.

Набегающее на рельс колесо определяют по направлению действия рамной силы, то есть рамная сила направлена от ненабегающего колеса к набегающему.

При вычислении показателя ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам используют мгновенные значения динамических процессов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в один момент времени.

При проектировании данный показатель рассчитывают для всех колесных пар локомотива. При проведении динамико-прочностных испытаний этот показатель рассчитывают для крайних колесных пар локомотива.

Оценку соответствия локомотива требованию 4.4 выполняют по наименьшему из всех вычисленных значений данного показателя.

6.2.5 Показатели плавности хода


Для оценки показателей плавности хода ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам используют временные зависимости ускорений контрольной точки кабины машиниста, получаемые либо при проведении моделирования динамики движения экипажной части, либо путем их непосредственной регистрации при проведении испытаний. Контрольная точка ускорений для определения показателей ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам располагается на полу кабины машиниста позади опорной стойки кресла машиниста, смотря по направлению движения, на минимально возможном расстоянии от оси стойки кресла машиниста.

Для расчета показателей плавности хода используют динамические процессы виброускорений, полученные при движении локомотива по прямым участкам пути и по кривым участкам с радиусом не менее 600 м (не менее 1000 м для скоростного движения). Длительность измерений в каждом диапазоне скоростей должна быть не менее 200 с.

Показатели плавности хода ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам для каждого ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-го диапазона скоростей движения для вибрации, действующей соответственно в вертикальном и в горизонтальном поперечном направлениях, вычисляют по формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (6.5)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.6)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - вертикальное и горизонтальное поперечное средние квадратические корректированные виброускорения в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-ом диапазоне скорости движения, м/сГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Виброускорения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, м/сГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, вычисляют по формулам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (6.7)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.8)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - значение нижней граничной частоты диапазона измерения плавности хода, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,5 Гц;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - значение верхней граничной частоты диапазона измерения плавности хода, принимают равной частоте вращения колеса при конструкционной скорости движения, но не менее 20 Гц;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - значения нормированной амплитудно-частотной характеристики корректирующего фильтра;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - функции спектральной плотности вертикального и горизонтального поперечного виброускорений в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-том диапазоне скорости движения, мГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам/(сГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам·Гц).

Значения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.9)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - частота колебаний, Гц.

Допускается разбивать время измерения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам виброускорений при движении с данной скоростью на отрезки продолжительностью ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, каждому из которых соответствуют свои средние квадратические значения корректированных виброускорений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определенных на неперекрывающихся участках пути. В этом случае средние квадратические значения корректированных виброускорений для ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-го диапазона скорости движения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, м/сГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, вычисляют по формулам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.10)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.11)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - продолжительность ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-го отрезка времени ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-того диапазона скорости движения, с;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - суммарное время движения со скоростями, входящими в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-тый диапазон скоростей движения, с.

При проведении динамико-прочностных испытаний показатели плавности хода контролируют для скоростей движения от половины конструкционной скорости до конструкционной скорости с шагом от 10 до 20 км/ч.

6.2.6 Коэффициенты конструктивного запаса пружинных комплектов рессорного подвешивания

Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов первой ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в случае отсутствия упругих упоров, ограничивающих вертикальные перемещения буксы относительно рамы тележки, и при отсутствии в конструкции рессорного подвешивания ограничения сжатия вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.12)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - максимальная сила, соответствующая допускаемому конструкцией пружинного комплекта сжатию, при которой существует запас хода пружин 3 мм до замыкания витков любой из них, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - максимальная статическая нагрузка на пружинный комплект для первой ступени рессорного подвешивания, кН.

В случае отсутствия упругих упоров и при наличии в конструкции первой ступени рессорного подвешивания ограничения деформации сжатия (за исключением ограничения вследствие замыкания витков лимитирующей пружины) коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.13)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила, под действием которой наступает ограничение деформации сжатия в первой ступени, кН ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

При наличии упругого упора, ограничивающего вертикальные перемещения буксы относительно рамы тележки, расчет коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам выполняют дважды с целью проверки выполнения требований 4.6.

При проверке требования 4.6 до включения в схему нагружения упругого упора коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.14)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила, соответствующую нагрузке на комплект рессорного подвешивания в момент включения в схему нагружения упругого упора.

При проверке требования 4.6 при включении в схему нагружения упругого упора коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют:

- по формуле (6.12) при отсутствии в конструкции первой ступени рессорного подвешивания ограничения сжатия;

- по формуле (6.13) при наличии в конструкции первой ступени рессорного подвешивания ограничения сжатия (за исключением ограничения вследствие замыкания витков лимитирующей пружины).

Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов второй ступени рессорного подвешивания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам рассчитывают в порядке, аналогичном приведенному в данном пункте порядку расчета коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам для случая отсутствия упругих упоров, ограничивающих вертикальные перемещения буксы относительно рамы тележки. При этом используют формулы, аналогичные формулам (6.12) и (6.13).

Расчет максимальных сил ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам выполняют по лимитирующей пружине соответственно первой или второй ступени рессорного подвешивания с учетом конструктивных особенностей установки пружин, таких как наличие нижних (верхних) подкладок под (на) пружины, отставания включения в работу пружинного комплекта одной или нескольких пружин и других упругих элементов, работающих параллельно с пружинным комплектом.

При расчете ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам используют номинальные значения геометрических размеров пружин.

Высоту полностью сжатой цилиндрической винтовой пружины с круглым сечением прутка, изготовленной по ГОСТ 1452, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, мм, вычисляют по одной из формул:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам35 мм; (6.15)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам35 мм, (6.16)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число рабочих витков пружины;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - номинальный диаметр прутка, из которого изготовлена пружина, мм.

Расчет ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам должен содержать конструктивную схему рессорного подвешивания в состоянии без нагрузки, позволяющую проследить порядок включения в работу всех учитываемых жесткостей при нагружении комплекта.

6.3 Расчетные режимы для оценки прочности

6.3.1 Для оценки прочности по допускаемым напряжениям по отношению к пределу текучести материала используют расчетные режимы I-IV.

Для оценки сопротивления усталости используют расчетный режим III, служащий для учета как статических, так и динамических сил.

Режим I включает:

- режим la для учета максимальных продольных квазистатических сил;

- режим 1б для учета максимальных продольных ударных сил.

Режим II включает:

- режим IIа для учета сил, действующих при движении в кривых участках пути с максимальным разрешенным непогашенным ускорением;

- режим IIб для учета сил, действующих при трогании;

- режим IIв для учета сил, действующих при экстренном торможении.

Примечание - Максимальное разрешенное непогашенное ускорение задают в технических требованиях на локомотив применительно к особенностям полигона эксплуатации и конструктивному исполнению экипажной части (например, принудительному наклону кузова (главной рамы)).


Режим III предназначен для учета сил, действующих при движении с конструкционной скоростью по прямым участкам пути.

Режим IV предназначен для учета сил, обусловленных технологией ремонта и производством аварийно-восстановительных работ и возникающих:

- при подъеме кузова (главной рамы) на двух диагонально расположенных домкратах;

- при подъеме локомотива за узел автосцепного устройства;

- при выкатке колесной пары.

6.3.2 При расчетах на прочность экипажной части локомотива должны быть учтены следующие силы:

- собственная сила тяжести (вес) экипажной части и сила тяжести (вес) размещенного на нем оборудования;

- инерционные, упругие и диссипативные силы, вызванные колебаниями локомотива при его движении;

- силы, возникающие при работе тяговых двигателей и других механизмов, установленных на локомотиве;

- силы, связанные с тягой локомотива и торможением поезда;

- силы, возникающие при движении локомотива в кривых участках пути;

- силы соударения;

- силы, возникающие при ремонтно-аварийных работах.

Перечисленные статические и динамические силы принимают действующими статически и подразделяют по схемам их приложения на вертикальные, продольные, горизонтальные поперечные и кососимметричные.

6.3.3 К расчетным вертикальным силам относят:

- собственную силу тяжести экипажной части локомотива;

- силы тяжести размещенного на нем оборудования;

- вертикальные динамические силы, возникающие при движении локомотива;

- дополнительные вертикальные силы, возникающие на опорах кузова (главной рамы) при действии продольных и горизонтальных поперечных нагрузок в рассматриваемом режиме.

6.3.3.1 Под силой тяжести экипажной части локомотива понимают суммарную силу собственной тяжести элементов и оборудования полностью экипированного локомотива.

Действие этой силы рассматривают:

- при опирании кузова (главной рамы) на тележки (схема опирания 1);

- при подъемке кузова (главной рамы) двумя домкратами, установленными по диагонали локомотива на поддомкратные опоры (схема опирания 2);

- при аварийной подъемке локомотива с тележкой за лобовый брус или узел автосцепного устройства (схема опирания 3).

При аварийной подъемке за узел автосцепного устройства учитывают сумму силы тяжести полностью оборудованного и экипированного кузова (главной рамы) и силы тяжести поднимаемой тележки, имеющей связь с кузовом (главной рамой).

При выкатке колесных пар из-под тележки, находящейся под локомотивом, должны быть рассмотрены два случая:

- выкатка средней колесной пары трехосной тележки;

- выкатка крайней колесной пары трехосной или двухосной тележек.

6.3.3.2 Динамическую вертикальную силу от колебаний тележки на первой ступени рессорного подвешивания определяют умножением силы тяжести ее подрессоренной массы и силы тяжести полностью оборудованного и экипированного кузова (главной рамы), приходящейся на тележку, на максимальное значение показателя ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Динамическую вертикальную силу для кузова (главной рамы) и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания вычисляют умножением силы тяжести полностью оборудованного и экипированного кузова (главной рамы) (для промежуточных рам, балок, брусьев - с учетом их силы тяжести) на максимальное значение показателя ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

В качестве максимальных значений показателей ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают увеличенные на 20% значения этих показателей, полученные в результате математического моделирования движения локомотива, но не выше максимально допустимых значений этих показателей по 4.2 и 4.3.

Допускается принимать значения показателей ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам по экспериментальным данным, полученным для конструкций с аналогичной экипажной частью.

6.3.3.3 Дополнительную вертикальную силу, прикладываемую к опорам кузова (главной рамы) в результате действия продольной силы инерции полностью оборудованного и экипированного кузова (главной рамы), ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.17)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила инерции кузова (главной рамы), кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - расстояние от центра тяжести кузова (главной рамы) до плоскости опор на тележку, м;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - база кузова (главной рамы), м.

Примечание - Дополнительные вертикальные силы нагружают одну тележку и разгружают другую.

6.3.3.4. Дополнительные силы на опоры кузова (главной рамы), опоры тягового двигателя, опоры тягового редуктора, узлы передачи силы тяги при трогании с места рассчитывают исходя из условий равновесия экипажной части при реализации максимальной силы тяги, определяемой по 6.3.4.2.

6.3.3.5 Дополнительную вертикальную силу, действующую на опоры кузова (главной рамы) при торможении, вызванную моментом пары сил, одна из которых - продольная сила инерции локомотива, вторая - суммарная касательная сила торможения на ободе колес, необходимо рассчитывать исходя из условий равновесия экипажной части.

6.3.4 Продольные силы представляют собой силы взаимодействия между локомотивом и вагонами при их движении в поезде и выполнении маневров, силы тяги и торможения и возникающие при тяге и торможении продольные силы инерции. Продольные силы прикладывают к автосцепным устройствам, элементам связи колесных пар с тележками и тележек с кузовом (главной рамой).

6.3.4.1 Значения продольных сил, прикладываемых к автосцепным устройствам, устанавливают в соответствии с таблицей 6.1. При этом, как правило, выбирают минимальные, а в случае предъявления специальных требований заказчика - максимальные значения продольных сил.


Таблица 6.1

В килоньютонах

Тип локомотива

Значения продольных сил для расчетного режима

la*

1б**

Минимальные

Максимальные

Минимальные

Максимальные

Пассажирский

±2000

±2500

-2000

-2500

Все, кроме пассажирского

±2500

±3000

-2500

-3000

* Одновременное приложение сил к упорам автосцепных устройств.

** Поочередное приложение сил к упорам переднего и хвостового автосцепных устройств.

Примечание - Знак "+" соответствует растяжению, знак "-" - сжатию.


6.3.4.2 Продольные силы тяги и торможения определяют, рассматривая равновесие экипажной части в целом и отдельных ее узлов.

Максимальную силу тяги, приходящуюся на одну колесную пару в режиме трогания с места, определяют из условия полной реализации сцепления колес с рельсами. Коэффициент сцепления принимают равным 0,35. Допускается принимать иное значение в соответствии с техническим заданием на локомотив, но не менее 0,30.

6.3.4.3 Силы, действующие на раму тележки со стороны тормозной системы, определяют силой нажатия на тормозные колодки (при колодочном тормозе) или диск (при дисковом тормозе) и их коэффициентом трения.

Значения, направления и точки приложения этих сил определяют, исходя из конструкции тормозной системы.

6.3.4.4 Продольные силы инерции, действующие на отдельные узлы и элементы локомотива, считают приложенными к центрам их масс.

Продольные силы инерции, действующие на кузов (главную раму) при соударениях локомотива с единицами подвижного состава, вычисляют через продольное ускорение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам полностью оборудованного и экипированного кузова (главной рамы). При этом принимают, что тележка имеет продольное ускорение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. Ускорение кузова (главной рамы) ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, м/сГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, вычисляют с учетом силы, приложенной к упорам автосцепных устройств, и сил инерции присоединенных масс тележек, по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.18)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила, приложенная к упорам автосцепных устройств, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число тележек под секцией локомотива;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - масса тележки, т;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - общая масса секции локомотива, т.

При расчете продольной силы инерции тележки при торможении следует учитывать инерцию вращающихся частей. Для этого массу тележки увеличивают на добавочную величину ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, т, вычисляемую по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (6.19)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число колесных пар в тележке;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - момент инерции колесной пары относительно поперечной оси, т·мГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число ТЭД в тележке;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - момент инерции тягового двигателя относительно поперечной оси, т·мГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - передаточное отношение редуктора;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - минимально допустимый в эксплуатации диаметр колеса по кругу катания, м.

6.3.4.5 Продольную динамическую силу при движении локомотива с конструкционной скоростью в прямом участке пути рассчитывают, исходя из ускорения приведенной массы тележки вдоль оси пути. Допускается при отсутствии достоверных данных это ускорение принимать равным ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

6.3.5 Горизонтальные поперечные силы определяются динамической составляющей рамной силы и силами, соответствующими непогашенному ускорению, действующими по направлению оси колесной пары и поперечных осей, проходящих через центры масс тележки и кузова (главной рамы).

6.3.5.1 Центробежную силу определяют отдельно для кузова (главной рамы) и тележек при максимальном разрешенном непогашенном горизонтальном поперечном ускорении. Равнодействующую центробежной силы считают приложенной в центре тяжести кузова (главной рамы) или тележки. Действие этой силы вызывает перераспределение вертикальных нагрузок на опоры кузова (главной рамы).

6.3.5.2 Рамные силы, действующие от колесной пары на раму тележки, определяют умножением максимальной вертикальной статической осевой нагрузки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам на максимальное значение показателя ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

В качестве максимального значения показателя ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают увеличенное на 20% значение этого показателя, полученное в результате математического моделирования движения локомотива, но не выше максимально допустимого значения этого показателя по 4.1.

Допускается принимать значения рамных сил по экспериментальным данным, полученным для конструкций с аналогичной экипажной частью.

6.3.6 Вертикальные кососимметричные силы, представляющие собой систему взаимно уравновешенных сил, приложенных со стороны рессорного подвешивания к раме тележки, учитывают только при расчетах тележек, имеющих конструкцию, способную воспринимать эти силы (с замкнутым контуром, Н-образную и т.п.). Они состоят из четырех равных по абсолютной величине вертикальных сил, из которых две, расположенные по диагонали, действуют вверх, а две другие - вниз. Они могут возникать в двух- или трехосных тележках и действуют со стороны букс на раму тележки. В случае трехосных тележек принимают, что нагрузка на пружинный комплект средней колесной пары остается неизменной.

Значения кососимметричных сил принимают равными 10% от вертикальной нагрузки на буксовый узел.

6.3.7 Вертикальные инерционные силы со стороны масс ТЭД, возникающие при колебаниях рамы тележки с учетом дисбаланса вращающихся частей двигателя, могут быть определены экспериментальным путем или по результатам специального расчета тележки с учетом упругости рамы. При отсутствии надежных экспериментальных или расчетных данных эти силы принимают, исходя из вертикального ускорения, равного ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

6.3.8 При проведении расчетов следует учитывать силы, возникающие при работе механизмов, установленных на локомотиве. Для расчетного режима III напряжения от действия этих сил суммируют с напряжениями от действия динамических нагрузок.

6.3.9 При расчетах конструкций, подвергаемых деформациям при сборке (монтаже), учитывают возникающие при этом усилия (например, усилия от запрессовки, горячей посадки и т.п.).

6.3.10 Сочетания сил, действующих на экипажную часть в соответствии с расчетными режимами, представлены в таблицах 6.2 и 6.3.


Таблица 6.2 - Сочетания сил при расчетных режимах нагружения кузова (главной рамы)

Расчетные силы

Сочетание сил для расчетного режима

la

IIа

III

IV

Силы тяжести

по 6.3.3.1, схема опирания 1

по 6.3.3.1, схемы опирания 2, 3

Вертикальные динамические силы при движении

-

-

по 6.3.3.2

по 6.3.3.2

-

Продольные силы на упорах автосцепных устройств

по 6.3.4.1

по 6.3.4.1

-

-

-

Продольные силы инерции

-

по 6.3.4.4

-

-

-

Центробежная сила

-

-

по 6.3.5.1

-

-



Таблица 6.3 - Сочетания сил при расчетных режимах нагружения тележки

Расчетные силы

Сочетания сил для расчетного режима


IIа

IIб

IIв

III

IV

Силы тяжести

по 6.3.3.1, схема опирания 1

Вертикальные динамические силы при движении

-

по 6.3.3.2

-

-

по 6.3.3.2

-

Дополнительные вертикальные силы на опорах кузова (главной рамы) от действия продольной силы инерции кузова (главной рамы)

по 6.3.3.3

-

-

-

-

-

Дополнительные вертикальные силы на опорах кузова (главной рамы) при трогании с места

-

-

по 6.3.3.4

-

-

Дополнительные силы на опорах ТЭД и тягового редуктора при трогании с места

-

-

по 6.3.3.4

-

-

-

Вертикальные инерционные силы со стороны масс ТЭД

-

по 6.3.7

-

-

по 6.3.7

-

Дополнительные вертикальные силы на опорах кузова (главной рамы) при торможении

-

-

-

по 6.3.3.5

-

-

Силы тяги

-

-

по 6.3.4.2

-

-

-

Силы, действующие со стороны тормозной системы

-

-

-

по 6.3.4.3

-

-

Продольные силы инерции

по 6.3.4.4

-

-

по 6.3.4.4

по 6.3.4.5

-

Центробежная сила

-

по 6.3.5.1

-

-

-

-

Рамные силы

-

по 6.3.5.2

-

-

по 6.3.5.2

-

Кососимметричные силы со стороны букс

-

по 6.3.6

-

-

-

-


6.3.11 Дополнительно к расчетным режимам I-IV узлы связи кузова (главной рамы) с тележкой, передающие силу тяги, рассчитывают при действии инерционных сил, вызванных продольными ускорениями тележки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. При этом напряжения в элементах узлов связи кузова (главной рамы) с тележкой не должны превышать значения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

6.3.12 Дополнительно к расчетным режимам I-IV элементы крепления съемного оборудования, расположенного на кузове (главной раме), рассчитывают для каждого из следующих случаев нагружения:

- действие вертикальной нагрузки, вызванной вертикальными ускорениями ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам2 в конце секции локомотива и линейно убывает до значения 0,5 в середине секции локомотива;

- совместное действие силы тяжести оборудования и инерционных сил, вызванных продольными ускорениями ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

- совместное действие силы тяжести оборудования и инерционных сил, вызванных горизонтальными поперечными ускорениями ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Для каждого из этих случаев напряжения в элементах крепления оборудования не должны превышать ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

6.3.13 Прочность узлов крепления демпферов рессорного подвешивания оценивают для расчетного режима III по условию ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и по допускаемым коэффициентам запаса сопротивления усталости по 8.3.

Динамические силы, действующие со стороны демпферов, определяют по результатам математического моделирования движения экипажной части.

7 Общие требования к испытаниям. Виды испытаний


Испытаниям по определению показателей динамики подвергают локомотив в целом.

Испытаниям по определению показателей прочности подвергают как локомотив в целом, так и отдельные узлы его экипажной части.

Виды испытаний для оценки показателей динамики и прочности конструкций приведены в таблице 7.1.


Таблица 7.1

Наименование показателя

Условное обозначение показателя

Вид испытаний

Стендовые

Динамико-
прочностные

Коэффициент горизонтальной динамики

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

+

Коэффициент вертикальной динамики первой ступени рессорного подвешивания

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

+

Коэффициент вертикальной динамики второй ступени рессорного подвешивания

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

+

Коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

+

Показатели плавности хода в вертикальном и горизонтальном поперечном направлениях

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

+

Отсутствие взаимного касания элементов экипажной части, не предусмотренного конструкторской документацией

-

-

+

Коэффициенты запаса сопротивления усталости конструкций экипажной части, за исключением колесных пар, валов тягового привода, зубчатых колес и пружин рессорного подвешивания

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

+

Сопротивление усталости рам тележек и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания

-

+*

-

Прочность кузова (главной рамы) при действии нормативной силы соударения, приложенной по оси сцепного устройства

-

-

+

* Проводят вибрационные испытания в соответствии с 8.3.7.

8 Оценка прочности

8.1 Общие положения

8.1.1 Оценку прочности проводят:

- при проектировании;

- при испытаниях опытного образца;

- при введении конструктивных или технологических изменений, влияющих на прочность;

- при изменении нагруженности.

Значения показателей прочности должны удовлетворять требованиям раздела 5.

8.1.2 Оценку прочности проводят по следующим предельным состояниям:

- появление остаточных деформаций при статическом нагружении, возникающих в результате превышения предела текучести материала ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

- возникновение макротрещин при циклическом (много- и малоцикловом) нагружении;

- потеря устойчивости (несохранение первоначальной формы конструкции или ее элемента вследствие их недостаточной жесткости);

- недопустимое изменение геометрии и размеров деталей вследствие накопления пластических деформаций.

8.2 Методы расчета и оценки прочности

8.2.1 Методы оценки прочности определяют в зависимости от условий работы рассматриваемого элемента и достижения его предельного состояния.

8.2.2 Кузова (главные рамы), рамы тележек, промежуточные рамы (балки, брусья и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания, пружины рессорного подвешивания, узлы связей и узлы передачи сил тяги и торможения оценивают как по допускаемым напряжениям, так и по сопротивлению усталости.

8.2.3 Оценку прочности по допускаемым напряжениям (выполнение требования 5.2) проводят расчетным путем для случаев наиболее невыгодного возможного сочетания одновременно действующих нормативных нагрузок в соответствии с расчетными режимами по 6.3.

Полученные в результате расчета суммарные напряжения не должны превышать допускаемых значений, установленных в таблице 8.1 для соответствующих расчетных режимов.


Таблица 8.1 - Допускаемые напряжения для элементов кузова (главной рамы) и тележки

Расчетный режим

Допускаемое напряжение для элементов

кузова (главной рамы)

тележки

Режим I

la

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам*

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Режим II

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Режим III

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Режим IV

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

* При проведении испытаний используют значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Примечание - ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - условный предел текучести материала, который принимают по справочным данным или определяют по ГОСТ 1497.


8.2.4 Оценку сопротивления усталости конструкций экипажной части (за исключением колесных пар, валов тягового привода, зубчатых колес и пружин рессорного подвешивания) выполняют путем расчета коэффициентов запаса сопротивления усталости по 8.3.

При проектировании оценку сопротивления усталости допускается выполнять по другим апробированным методикам.

Для рам тележек и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания дополнительно выполняют оценку сопротивления усталости по критерию отсутствия усталостных трещин после 10 млн. циклов нагружения на вибрационном стенде в соответствии с 8.3.7.

8.2.5 Узлы передачи силы от сцепных устройств, шкворни и другие элементы связи кузова (главной рамы) с тележками, а также концевые части рамы кузова, в которых могут возникать упруго-пластические деформации под воздействием эксплуатационных нагрузок при числе циклов нагружения до 10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, рекомендуется рассчитывать на малоцикловую усталость по 8.4.

Оценку прочности при этом следует проводить как по критериям малоциклового нагружения, так и по критерию разрушения (образование макротрещин) вследствие накопления усталостных повреждений.

Для оценки несущей способности при малоцикловом нагружении рассчитывают коэффициенты запаса прочности, которые не должны быть ниже заданных в 8.4.2.3.

8.2.6 Для сжатых элементов кузова (главной рамы), обшивки необходимо проверить возможность потери как общей, так и местной устойчивости для режимов I и IV. Коэффициенты запаса устойчивости должны быть не ниже заданных в 5.6.

Выполнение данного требования подтверждают расчетом.

8.2.7 Прочность пружин рессорного подвешивания по критериям, установленным в 5.8, подтверждают расчетом по 9.4.2.

8.2.8 Прочность конструкции путеочистителя должна быть обеспечена по условию ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при нагружении согласно приложению А.

8.3 Оценка запаса сопротивления усталости

8.3.1 Оценку прочности по коэффициенту запаса сопротивления усталости несущих элементов проводят, в зависимости от имеющейся информации о характеристиках сопротивления усталости объекта и его нагруженности:

- при отсутствии представительной гистограммы распределения амплитудных значений напряжений, характеризующих нагруженность объекта при эксплуатации - по 8.3.2;

- при известном фактическом значении предела выносливости натурной детали - по 8.3.3;

- при наличии представительной гистограммы динамических напряжений - по 8.3.5.

Условия получения представительной гистограммы динамических напряжений приведены в 8.3.5.1.

8.3.2 При отсутствии представительной гистограммы распределения амплитудных значений напряжений, характеризующих нагруженность объекта при эксплуатации, коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.1)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости стандартного образца при растяжении-сжатии с симметричным циклом нагружения, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - амплитуда напряжений (максимальных в зоне концентрации) цикла, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, характеризующий влияние асимметрии цикла; принимают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,3 при ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0 при ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - среднее напряжение цикла, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - теоретический коэффициент концентрации напряжений;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, характеризующий понижение предела выносливости конструкции по отношению к пределу выносливости стандартного образца (коэффициент концентрации).

Предел выносливости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают по справочным данным или определяют экспериментально по ГОСТ 25.502 на круглых образцах диаметром 7,5 мм или 10 мм.

Для несущих элементов с высотой сечения до 100 мм включительно, работающих на изгиб, а также для зон элементов несущей конструкции, имеющих местную деформацию изгиба листа, коэффициенты запаса сопротивления усталости рассчитывают по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.2)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости при изгибе с симметричным циклом нагружения, полученный по результатам испытаний стандартных образцов или принятый по справочным данным.

Допускается использовать следующие эмпирические зависимости:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - для прокатной стали;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - для литых сталей и алюминиевых сплавов.

8.3.2.1 Значение коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают равным:

- 1,4 - для зон концентрации на границах сварных швов (кроме стыковых), в выточках и переходах с радиусами не более 150 мм;

- 1,1 - на границах сварных стыковых швов;

- 1,0 - для других зон.

8.3.2.2 За среднее напряжение цикла ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам как при проведении испытаний, так и при расчете принимают напряжения, возникающие от постоянно действующих вертикальных статических нагрузок ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, т.е. ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

8.3.2.3 При испытаниях амплитуду напряжений цикла ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют на основании экспериментальных данных, полученных при проведении динамико-прочностных испытаний. Значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют в порядке, аналогичном изложенному в 6.2.1 для динамической составляющей рамной силы.

При проектировании расчетную амплитуду напряжений цикла ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют методом решения задачи вынужденных колебаний динамической модели экипажной части.

8.3.2.4 Значения коэффициента концентрации ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.3)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий влияние неоднородности материала детали; для проката, поковки и штамповки принимают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,1, для литых деталей принимают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,25;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий влияние внутренних напряжений в детали, принимаемый в зависимости от ее наибольшего поперечного размера равным:

1,0 - при размере до 250 мм;

от 1,0 до 1,2 - при размере от 250 до 1000 мм, пропорционально размеру;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий состояние поверхности детали и в зависимости от способа обработки принимаемый равным:

- 1,0 - для полированной поверхности;

- 0,9 - для поверхности после чистовой станочной обработки;

- 0,8 - для поверхностей после черновой станочной обработки, поверхностей с окалиной и поверхностей стальных литых деталей после пескоструйной обработки;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, учитывающий влияние размерного фактора и выбираемый в зависимости от наибольшего поперечного размера сечения детали ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - корректирующий коэффициент, используемый для зон сварных соединений, зон выточек и переходов с радиусами менее 10 мм сварных несущих конструкций экипажной части, за исключением сварных несущих конструкций надрамного строения кузова (боковые стенки кузова, крыша кузова, кабина машиниста, торцевая стенка, перегородки и др.).

Значение коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам выбирают равным:

- 0,8 - при высоте сечения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам до 100 мм включ.;

- 0,75 - при высоте сечения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам св. 100 до 250 мм включ.;

- 0,7 - при высоте сечения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам св. 250 мм.

Значение корректирующего коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают равным:

- 1,4 - для сплавов на основе алюминия;

- 1,0 - для углеродистых прокатных сталей марок Ст15, Ст20 по ГОСТ 1050, Ст3сп по ГОСТ 380;

- 1,2 - для низколегированных прокатных сталей марок 09Г2,09Г2Д, 09Г2С, 09Г2СД по ГОСТ 19281;

- 1,2 - для коррозионно-стойких прокатных сталей.

Для других марок прокатных сталей коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют экспериментально. Для этого проводят стендовые вибрационные испытания типового сварного образца в соответствии с методом, приведенным в приложении Б.

8.3.3 Если определено фактическое значение предела выносливости натурной детали по результатам стендовых испытаний на усталость, коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.4)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости детали, определенный экспериментально, МПа;

При известном пределе выносливости детали при асимметричном цикле нагружения коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам может быть вычислен по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.5)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости детали при асимметричном цикле нагружения, МПа.

8.3.4 Коэффициенты запаса сопротивления усталости, вычисленные по формулам (8.1), (8.2), (8.4), (8.5), не должны превышать значений, приведенных в 5.4.

8.3.5 При наличии представительной гистограммы динамических напряжений расчет на усталость выполняют вероятностными методами, исходя из предпосылки, что амплитуда переменных напряжений является случайной величиной.

8.3.5.1 Представительную гистограмму динамических напряжений получают путем статистической обработки схематизированных случайных процессов, записанных в ходе динамико-прочностных испытаний локомотива с выполнением следующих условий:

- испытания проведены в послеремонтном (или в начале ввода в эксплуатацию) и в предремонтном (включая предельный износ по кругу катания колес) состояниях экипажной части локомотива;

- для каждого из состояний экипажной части локомотива испытания проведены при состояниях пути, характерных для сезонов зима и лето;

- для каждого из состояний экипажной части локомотива (послеремонтное и предремонтное) и состояний пути (зима и лето) испытания проведены на различных участках с суммарной протяженностью не менее 2000 км при движении по прямым участкам пути, кривым и стрелочным переводам (включая съезды на боковой путь);

- при испытаниях реализованы эксплуатационные режимы движения (тяга, выбег, служебное торможение) с различными скоростями вплоть до конструкционной или максимальной эксплуатационной;

- регистрация напряжений осуществлялась непрерывно при движении локомотива.

Примечания

1 Послеремонтное состояние экипажной части локомотива - состояние при пробеге локомотива не более 10% от межремонтного (между капитальными ремонтами) пробега с момента изготовления или последнего капитального ремонта локомотива.

2 Предремонтное состояние экипажной части локомотива - состояние при пробеге локомотива не менее 50% от межремонтного (между капитальными ремонтами) пробега с момента изготовления или последнего капитального ремонта локомотива.


Достижение требуемой суммарной протяженности участка (не менее 2000 км) путем многократного движения локомотива по одному и тому же пути недопустимо. Допускается снижение суммарной протяженности участка в случае, если в технических условиях на локомотив установлен ограниченный участок его эксплуатации (обращения), протяженность которого с учетом движения по различным путям не достигает 2000 км.

8.3.5.2 Коэффициент запаса сопротивления усталости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.6)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости детали, МПа при базовом числе циклов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - эквивалентная амплитуда динамических напряжений, МПа.

Примечание - Под эквивалентной амплитудой динамических напряжений следует понимать амплитуду напряжений условного симметричного цикла, эквивалентную по повреждающему действию реальному режиму эксплуатационных напряжений за расчетный срок службы детали.

8.3.5.3 При аппроксимации кривой усталости наклонной и горизонтальной прямыми линиями эквивалентную амплитуду динамических напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, МПа, вычисляют по формуле, полученной на основании гипотезы линейного суммирования повреждений:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.7)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - показатель степени в уравнении кривой усталости в амплитудах напряжений (нагрузок);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - суммарное число циклов действия динамических напряжений, определяют по результатам обработки схематизированных случайных процессов;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - базовое число циклов (для стальных конструкций ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - доля времени, приходящаяся на эксплуатацию в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-том интервале скоростей (значения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают по таблице 8.3);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - принятое соответственно число разрядов амплитуд напряжений в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-том интервале скоростей и число разрядов скоростей движения;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - средняя доля протяженности прямых (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1), кривых участков пути (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам2) и стрелок (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам3) в общей длине железнодорожных линий, по которым предполагают эксплуатацию испытуемого локомотива;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - амплитуда напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-того уровня, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - частота (вероятность) появления амплитуд напряжений с уровнем ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-том интервале скоростей движения локомотива.


Таблица 8.3* - Рекомендуемые значения долей времени ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам
___________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Интервал скорости движения, м/с

Средняя скорость интервала, м/с

Пассажирские локомотивы

Грузовые локомотивы

Конструкционная скорость, м/с (км/ч)

55,5
(200)

44,4
(160)

38,9
(140)

38,9
(140)

33,3
(120)

27,8
(100)

25
(90)

0-12,5

6,25

0,01

0,02

0,03

0,02

0,03

0,05

0,08

12,5-15,0

13,75

0,02

0,05

0,06

0,06

0,07

0,12

0,17

15,0-17,5

16,25

0,03

0,07

0,08

0,07

0,09

0,15

0,22

17,5-20,0

18,75

0,04

0,09

0,10

0,10

0,12

0,20

0,30

20,0-22,5

21,25

0,06

0,11

0,12

0,13

0,16

0,25

0,18

22,5-25,0

23,75

0,07

0,13

0,13

0,14

0,19

0,15

0,05

25,0-27,5

26,25

0,09

0,15

0,13

0,13

0,16

0,06

-

27,5-30,0

28,75

0,12

0,13

0,12

0,11

0,10

0,02

-

30,0-32,5

31,25

0,13

0,09

0,10

0,10

0,06

-

-

32,5-35,0

33,75

0,12

0,06

0,06

0,07

0,02

-

-

35,0-37,5

36,25

0,10

0,04

0,05

0,05

-

-

-

37,5-40,0

38,75

0,07

0,03

0,02

0,02

-

-

-

40,0-42,5

41,25

0,05

0,02

-

-

-

-

-

42,5-45,0

43,75

0,03

0,01

-

-

-

-

-

45,0-47,5

46,25

0,02

-

-

-

-

-

-

47,5-50,0

48,75

0,02

-

-

-

-

-

-

50,0-52,5

51,25

0,01

-

-

-

-

-

-

52,5-55,0

53,75

0,01

-

-

-

-

-

-



Для сети железных дорог общего пользования принимают:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,87 - для прямых участков пути;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,11 - для кривых участков пути;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,02 - для стрелочных переводов.

Значения показателя степени кривой усталости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам для локомотивных конструкций рекомендуется принимать:

8 - для гладких, чисто обточенных и шлифованных валов и осей с галтелями без поверхностного упрочнения;

18 - для гладких, чисто обточенных и шлифованных валов и осей с галтелями с упрочненной накаткой поверхностью;

4 - для сварных конструкций из проката без упрочняющей обработки швов;

6 - для сварных конструкций из проката с механической или аргонно-дуговой обработкой швов;

4 - для деталей с нормализацией;

5 - для деталей с закалкой и отпуском.

8.3.5.4 В случае, когда кривая усталости аппроксимирована двумя наклонными прямыми линиями, для вычисления коэффициента запаса сопротивления усталости используют уравнение:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.8)*


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - суммарное число циклов действия напряжений, удовлетворяющих условию ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - суммарное число циклов действия напряжений, удовлетворяющих условию ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - показатели наклона левой и правой ветвей кривой выносливости.
_________________
* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Задачу нахождения коэффициента запаса ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам решают методом последовательных приближений:

а) задают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,8 для первого шага приближения (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1).

б) подставив значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в уравнение (8.8), находят ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

в) вычисляют ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам по формуле (8.6), подставив в нее значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

г) сравнивают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, и, если значения отличаются более, чем на 5%, то повторяют цикл вычислений, начиная с перечисления б), для следующего шага приближения, причем ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, и т.д.; в случае, если значения не отличаются более, чем на 5%, расчет прекращают, считая результатом ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

8.3.6 В качестве минимально допустимого значения коэффициента запаса сопротивления усталости, рассчитанного по 8.3.5, рекомендуется принимать 2,2.

8.3.7 Для оценки сопротивления усталости рам тележек и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания проводят стендовые вибрационные испытания на базе 10 млн. циклов нагружения. Испытаниям подвергают один образец.

К объекту испытаний прикладывают статические и динамические (циклические) нагрузки. Значения статических нагрузок принимают равными силам тяжести устанавливаемого на объект испытаний оборудования, включая полностью оборудованный и экипированный кузов (главную раму).

Значения основных динамических (циклических) нагрузок - динамических составляющих вертикальных сил от веса надрессорного строения (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - для рамы тележки; ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - для промежуточной рамы (балки, бруса) и динамических составляющих рамных сил ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают по результатам динамико-прочностных испытаний конкретного типа локомотива, конструкции которого подлежат стендовым вибрационным испытаниям. При отсутствии результатов динамико-прочностных испытаний конкретного типа локомотива за значения циклических нагрузок принимают увеличенные на 20% значения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (см. 6.2.1-6.2.3), полученные по результатам математического моделирования движения соответствующего локомотива, но не более значений, вычисленных умножением максимально допустимых значений показателей по 4.1-4.3 на соответствующие статические нагрузки.

Объекты испытаний, нагружаемые в эксплуатации вертикальными силами от веса надрессорного строения и рамными силами, при испытании нагружают этими силами одновременно.

Испытания рам тележек и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания выполняют в следующих случаях:

- при разработке новой конструкции;

- при модернизации конструкции;

- при смене изготовителя;

- при замене материала для изготовления конструкции;

- при изменении технологии изготовления, влияющей на прочность конструкции;

- при увеличении нагрузок более чем на 10,0% по сравнению с ранее реализованными при проведении стендовых вибрационных испытаний.

Если в конструкции локомотива применяют рамы тележек, промежуточные рамы (балки, брусья и т.п.), изготовленные разными предприятиями, испытаниям подлежат конструкции всех изготовителей.

8.4 Рекомендации по расчету на прочность при малоцикловом нагружении

8.4.1 Расчет на малоцикловую усталость

8.4.1.1 Расчет при малоцикловом нагружении выполняют для тех зон конструкций, где могут возникать локальные упругопластические деформации, циклическое изменение которых приводит к разрушению квазистатического, либо усталостного типа.

8.4.1.2 Расчет на прочность при малоцикловом нагружении элементов конструкций для заданных условий эксплуатации (число циклов, асимметрия цикла и т.д.) проводят по деформационно-кинетическим критериям малоцикловой прочности, основанных на суммировании усталостных и квазистатических повреждений.

8.4.1.3 При расчете малоцикловой долговечности и оценке накопления повреждений используют:

- значения местных упругопластических деформаций в максимально напряженных зонах конструкции;

- кривую малоцикловой усталости конструкционного материала ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

- диаграмму статического и циклического деформирования.

Местные деформации в элементах конструкций определяют расчетным путем или по результатам измерений деформаций на моделях и на натурных конструкциях при эксплуатационных нагрузках.

При расчете местных деформаций используют диаграммы циклического деформирования, получаемые по данным испытаний лабораторных образцов, или расчетные диаграммы деформирования, построенные по диаграммам статического деформирования.

Параметры диаграмм циклического деформирования некоторых сталей в стабильном состоянии приведены в таблице 8.4.


Таблица 8.4 - Параметры диаграмм циклического деформирования

Сталь Ст3сп ГОСТ 380

Сталь 09Г2
ГОСТ 19281

Сталь 10ХСНД
ГОСТ 19281

Сплав 1561

Размах деформаций
ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, %

Размах напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, МПа

Размах деформаций
ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, %

Размах напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, МПа

Размах деформаций
ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, %

Размах напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, МПа

Размах деформаций
ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, %

Размах напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности 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

430

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

-

-

-

-



Кривую малоцикловой усталости, выражающую зависимость долговечности от циклической упругопластической деформации, строят по результатам испытаний серии образцов.

При жестком нагружении кривую описывают уравнением Мэнсона - Коффина

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.9)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - размах пластической деформации в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-том цикле нагружения;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - константы кривой усталости.

При мягком нагружении уравнение кривой усталости представляют в виде

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.10)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - показатель степени наклона левой ветви кривой малоцикловой усталости, определяемый через характеристики материала ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (предел прочности) и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (предел выносливости);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число циклов до разрушения на уровне предела выносливости и предела прочности материала соответственно.

Для учета влияния упругой и пластической составляющих деформации при жестком нагружении во всей малоцикловой области используют кривую усталости в виде

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.11)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - пластическая деформация в ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-том цикле нагружения;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - модуль упругости материала, МПа.

Первое слагаемое в уравнении (8.11) характеризует пластическую, второе - упругую составляющую циклической деформации.

При смешанном нагружении (во всем мало- и многоцикловом диапазоне) следует использовать универсальное уравнение кривой усталости

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.12)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - нагрузка, соответствующая пределу текучести материала рассматриваемого элемента конструкции;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предельная нагрузка для этого же элемента в упругопластической области;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число циклов нагружения в малоцикловой области;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число циклов в единичном (годовом) блоке нагружения.

Примечание - В уравнении (8.12) коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам учитывает снижение предела выносливости материала под действием неупругих деформаций, а коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам учитывает долю малоцикловых нагрузок в действующем эксплуатационном блоке.


Коэффициенты ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам уравнений кривых малоцикловой усталости (8.9), (8.11) и (8.12) определяют по результатам испытаний образцов при малоцикловом нагружении с симметричным циклом деформаций.

При отсутствии результатов испытаний коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают равным 0,5-0,6, а коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.13)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент сужения, характеризующий сужение поперечного сечения образца и выраженный в относительных единицах.

Для сталей с пределом прочности не более 1200 МПа значение коэффициента сужения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.14)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент сужения, определяемый по результатам испытания на разрыв стандартных образцов и соответствующий разрыву образца.

8.4.1.4 При отсутствии экспериментальных данных о значениях местных напряжений и деформаций в зонах концентрации (при возникновении упругопластических деформаций) в расчет вводят коэффициенты концентрации деформаций ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, которые определяют с погрешностью в запас прочности по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.15)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - приведенный теоретический коэффициент концентрации напряжений, т.е. определенный по соответствующим коэффициентам концентрации для каждой из составляющих главных напряжений;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент концентрации напряжений в упругопластической области (при упругих деформациях ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам).

Коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при известных максимальной местной деформации цикла ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам или амплитуды местной деформации ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют соответственно по формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (8.16)

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.17)

где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - условный предел текучести материала.

Если в зонах концентрации расположены сварные швы, то в формулах (8.16), (8.17) значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают наименьшим из значений для металла шва и для основного металла.

Значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, уточненное с учетом упрочнения материала в упругопластической области, вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.18)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - приведенное напряжение без учета концентрации напряжений, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - условный предел текучести, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, зависящий от ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и показателя упрочнения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при статическом нагружении (нулевой цикл).

Коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам выбирают по таблице 8.5.


Таблица 8.5 - Значения коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Значение коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при показателе упрочнения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

0,30

0,25

0,18

0,13

0,07

0,04

0

1,5

0,26

0,32

0,35

0,44

0,48

0,53

0,64

2,0

0,32

0,38

0,45

0,50

0,55

0,60

0,70

3,0

0,31

0,37

0,43

0,50

0,56

0,65

0,70

5,0

0,29

0,35

0,42

0,51

0,57

0,68

0,75

Примечание - Для промежуточных значений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам , не указанных в таблице, значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют путем линейной интерполяции табличных данных.



Показатель ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам выбирают по таблице 8.6 в зависимости от коэффициента сужения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и отношения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.


Таблица 8.6 - Значения показателя ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Значения показателя упрочнения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам при коэффициенте сужения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

10

20

30-60

0,30

0,29

0,27

0,35

0,50

0,21

0,17

0,19

0,70

0,11

0,11

0,12

0,90

0,05

0,06

0,07

0,95

0,02

0,03

0,04

1,00

0

0

0


8.4.1.5 Если эксплуатационные местные деформации (напряжения) в конструкции определены (экспериментально или расчетным путем), то независимо от циклических свойств металла разрушающие амплитуды напряжений (деформаций) для конструкции при заданном числе циклов до разрушения (или число циклов до разрушения при заданной разрушающей амплитуде деформаций) вычисляют по уравнениям деформационного критерия разрушения:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (8.19)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.20)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - амплитуда местных условных упругих приведенных напряжений по гипотезе наибольших касательных напряжений, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - модуль упругости, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент относительного сужения поперечного сечения, %;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сопротивление разрыву в шейке, определяемый как разрушающее напряжение в шейке по данным испытаний, МПа;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент безопасности по напряжениям;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент безопасности по числу циклов (по долговечности);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - характеристики кривой малоцикловой и многоцикловой усталости соответственно;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент асимметрии цикла условных упругих напряжений;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент асимметрии цикла деформаций.

Примечания

1 Уравнения (8.19), (8.20) справедливы как для малоцикловой области, так и для многоцикловой (10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествамГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам) и позволяют учесть асимметрию цикла деформаций (напряжений), нестационарность нагружения, уменьшение пластичности при технологических и монтажных операциях или деформационном старении, наличие сварных швов и др.

2 Коэффициент безопасности по напряжениям для заданного режима нагружения определяют соотношением

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам,


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - разрушающая амплитуда местных напряжений, устанавливаемая для эксплуатационного числа циклов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - амплитуда местных напряжений в наиболее нагруженной при эксплуатации зоне рассчитываемого на прочность элемента конструкции.

3 Коэффициент безопасности по долговечности определяют соотношением

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам,


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - разрушающее число циклов для эксплуатационных уровней напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - эксплуатационное число циклов нагружения за расчетный срок службы, определяемое по результатам обработки схематизированных случайных процессов, зарегистрированных при динамико-прочностных испытаниях опытного образца локомотива или локомотива, имеющего аналогичную экипажную часть.

8.4.2 Оценка прочности при малоцикловом нагружении

8.4.2.1 По уравнениям (8.9)-(8.11) определяют число циклов нагружения до разрушения для элементов, подвергающихся в эксплуатации нагружению в малоцикловом диапазоне.

8.4.2.2 Элементы конструкций, подвергающиеся в эксплуатации смешанному нагружению от сил тяги, торможения, инерции тележек при соударениях (узлы передачи силы от сцепных устройств, шкворневые узлы, элементы связи кузова (главной рамы) с тележками), рассчитывают на долговечность по уравнению кривой усталости (8.12) или уравнениям (8.19) и (8.20).

При расчете по уравнениям (8.19) и (8.20) для заданных коэффициентов безопасности строят соответствующие кривые, после чего сопоставляют действующие в эксплуатации амплитуды и числа циклов с допустимыми.

8.4.2.3 Значения коэффициентов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают с учетом типа конструкций, условий их эксплуатации и ответственности, опыта проектирования и изготовления, точности расчетов и задания исходной информации, рассеяния характеристик нагруженности и механических свойств.

Для элементов конструкций с высокой концентрацией напряжений принимают


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам2,0,

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам3,0.

Если испытанию при эксплуатационных нагрузках подвергают натурные конструкции или полномасштабные модели, то значения коэффициентов запаса должны удовлетворять условиям


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,25,

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам 2,1.

8.5 Расчет долговечности (ресурса) несущих элементов металлоконструкций локомотивов

8.5.1 Расчеты несущих конструкций локомотивов на циклическую долговечность выполняют:

- для оценки ожидаемого ресурса при проектировании;

- для оценки возможности продления назначенного срока службы (расчет остаточного ресурса);

- при изменении нагруженности.

8.5.2 Расчет долговечности (ресурса) проводят на основе гипотезы линейного суммирования повреждений.

Необходимыми исходными данными для расчета долговечности являются:

- результаты исследования напряженно-деформированного состояния детали, полученные расчетным либо экспериментальным путем;

- блок эксплуатационных нагрузок (например, в течение одного года работы, одного км пробега), полученный по результатам математического моделирования либо по результатам динамико-прочностных испытаний опытного образца локомотива и представленный в виде ступенчатой функции распределения амплитуд динамических напряжений, заданной парой чисел ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - амплитуда напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-го уровня, отнесенная к максимальному напряжению блока; ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - доля напряжений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-го уровня в общем блоке;

- параметры кривой усталости (предел выносливости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, точка перелома ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и показатели степени наклона прямых, аппроксимирующих кривую усталости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам).

8.5.3 Если кривая усталости аппроксимирована наклонной и горизонтальной прямыми линиями, т.е. ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0, то напряжения менее ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в расчете не учитывают и используют уравнение

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.21)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - суммарное число циклов за срок службы детали;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число циклов, соответствующее точке перелома кривой усталости;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - параметр, корректирующий линейную гипотезу накопления повреждений при нерегулярном нагружении, для локомотивных конструкций принимают равным 0,5-1,0;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент перегрузки.

Примечания:

1 Согласно корректированной линейной гипотезе накопления повреждений условие разрушения имеет вид

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

2 Коэффициент перегрузки определяется соотношением

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам,


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - максимальное напряжение в предельном блоке нагружения, который подобен действующему и вызывает разрушение при числе циклов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.


Уравнение (8.21) позволяет определить медианное (соответствующее вероятности разрушения 50%) число циклов.

8.5.4 Для расчета долговечности, соответствующей вероятности разрушения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, используют формулу

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.22)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - квантиль нормального распределения, соответствующая вероятности разрушения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, %;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - относительный коэффициент запаса;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициенты вариации нормально распределенных величин предела выносливости ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и максимального напряжения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в действующем блоке нагружения.

Коэффициенты вариации при расчете принимают равными 0,10-0,15.

Относительный коэффициент запаса вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (8.23)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - действительный коэффициент нагруженности детали.

8.5.5 Для кривой усталости, аппроксимируемой двумя наклонными прямыми линиями с показателями наклона ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, используют уравнение, аналогичное уравнению (8.21):

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (8.24)


В этом случае при расчете учитывают все напряжения из блока нагружения.

8.5.6 Порядок расчета:

- по уравнениям (8.21) или (8.24) строят кривую зависимости суммарного числа циклов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам от коэффициента перегрузки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

- по этой кривой для заданного срока службы, выраженного суммарным числом циклов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, определяют соответствующее значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

- вычисляют значения действительного коэффициента нагруженности ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и относительного коэффициента запаса ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам по (8.23);

- по формуле (8.22) вычисляют значения квантилей ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, и по таблице нормального закона распределения определяют вероятность разрушения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам или безотказной работы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

8.5.7 Рассчитанная вероятность разрушения базовой части ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в течение назначенного срока службы должна быть не более 10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (0,01%).

8.5.8 Расчет может быть выполнен в обратном порядке, т.е., задавшись вероятностью разрушения детали ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,0001, по уравнениям (8.21) или (8.24), формулам (8.22) и (8.23) определяют долговечность ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, соответствующую этой вероятности.

Пример расчета долговечности приведен в приложении В.

9 Требования к прочности и динамическим качествам узлов экипажной части

9.1 Корпус тягового опорно-осевого редуктора

9.1.1 Корпус тягового редуктора должен быть рассчитан на воздействие:

- перекоса подвески редуктора;

- тягового (тормозного) момента, низкочастотных крутильных колебаний и фрикционных автоколебаний при боксовании локомотива;

- колебаний неподрессоренных масс;

- динамических сил со стороны деталей зубчатой передачи.

9.1.2 Для снижения влияния динамических сил со стороны деталей зубчатой передачи и неподрессоренных масс на корпус и другие детали редуктора необходимо выполнение следующих условий:

- корпус редуктора не должен иметь локальных зон (кронштейн крепления подвески, горловина масломерного щупа и другие выступающие детали), частота свободных колебаний которых при скоростях движения локомотива от 50 км/ч до конструкционной скорости равна:

а) частоте пересопряжения зубьев зубчатой передачи;

б) двойной частоте пересопряжения зубьев зубчатой передачи;

- установка стаканов подшипников и лабиринтных крышек в корпусе редуктора должна быть беззазорной (для моноблочных корпусов допускается применение скользящей посадки);

- резьбовое крепление стаканов подшипников и лабиринтных крышек должно быть раздельным.

9.2 Расчет на прочность элементов тягового привода

9.2.1 При расчете на прочность зубчатой передачи тягового привода проводят расчеты по ГОСТ 21354:

- активных поверхностей зубьев на контактное сопротивление усталости (контактную выносливость);

- зубьев на сопротивление усталости при изгибе.

Примечание - Фраза в скобках приведена в редакции ГОСТ 21354, однако термин "выносливость" является недопустимым по ГОСТ 23207.

9.2.2 Элементы тягового привода, передающие крутящий момент, должны быть рассчитаны на нагруженность:

- при совместном действии:

а) крутящего момента при трогании, в часовом режиме и в режиме реостатного (рекуперативного) торможения;

б) динамического крутящего момента;

в) сил, возникающих при радиальной расцентровке и осевом смещении валов;

- от фрикционных автоколебаний при боксовании локомотива.

9.2.3 Низкочастотные (от 1,5 до 20 Гц) динамические нагрузки на элементы тягового привода при проектировании определяют как результат математического моделирования движения локомотива.

9.2.4 При расчете на прочность деталей тягового привода (кроме зубчатой передачи) должны быть учтены два основных вида динамических нагрузок:

- общие для всего тягового привода низкочастотные (от 1,5 до 8,0 Гц) динамические моменты, обусловленные кинематическим возмущением при колебаниях экипажной части;

- высокочастотный динамический крутящий момент, рассчитываемый по 9.2.5.

9.2.5 Высокочастотный динамический крутящий момент определяется высшими гармониками собственных колебаний зубчатой пары.

Высокочастотный динамический крутящий момент на валу шестерни для прямозубой передачи ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, Н·м, рекомендуется вычислять по приближенной эмпирической формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.1)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - крутильная жесткость части вала между фланцем муфты и шестерней, Н·м/рад;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - динамический момент, обусловленный кинематическим возмущением при колебаниях экипажной части.

9.2.6 Крутильную жесткость рассчитывают методами общего машиностроения. При этом должны быть учтены параметры прессовых соединений, ступенчатое изменение диаметров валов, проточки и галтели.

9.2.7 Элементы тягового привода должны быть рассчитаны на сопротивление усталости в соответствии с 8.3.

9.3 Определение расчетного ресурса подшипников буксовых узлов

9.3.1 Буксовые узлы должны быть рассчитаны на ресурс примененных в них подшипников исходя из условий эксплуатации и ожидаемого уровня и характера приложения нагрузок.

Расчетный ресурс подшипника, соответствующий 90% надежности, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, км пробега, вычисляют по формулам

а) для роликовых подшипников:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (9.2)

б) для радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (9.3)

в) для упорных шариковых подшипников:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.4)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от специальных свойств подшипника и от условий его эксплуатации;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - диаметр среднеизношенного колеса по кругу катания, м;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - соответственно радиальная и осевая базовые динамические расчетные грузоподъемности подшипника, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - соответственно радиальная и осевая эквивалентные динамические нагрузки, кН.

Примечание - Диаметр среднеизношенного колеса по кругу катания - среднее значение диаметра колеса между номинальным и минимальным допустимым в эксплуатации значениями.

9.3.1.1 При расчете ресурса буксовых подшипников, эксплуатирующихся при обычных условиях (при отсутствии повреждений и перекосов, правильном способе смазывания, наличии защиты от проникновения инородных частиц, нагрузках, не превышающих предельные, эксплуатации в допустимом диапазоне температур) с применением типовой пластичной смазки в необходимом количестве, принимают следующие значения коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам:

- 0,55 - для подшипников радиальных роликовых с короткими цилиндрическими роликами;

- 0,35 - для подшипников радиальных роликовых сферических;

- 0,65 - для подшипников радиально-упорных роликовых конических;

- 0,75 - для подшипников радиальных или упорных шариковых.

Для подшипников, изготовленных из высококачественных сталей с особенно низким содержанием вредных примесей, газов, неметаллических включений, надежном обеспечении гидродинамической пленки масла между контактирующими поверхностями колец и роликов и отсутствии повышенных перекосов в узле, значение коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам может быть увеличено до двух раз.

9.3.1.2 В качестве базовой динамической радиальной расчетной грузоподъемности ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам используют данные изготовителя подшипников.

Для подшипников новых конструкций значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам также может быть определено по ГОСТ 18855.

9.3.1.3 Эквивалентную динамическую радиальную нагрузку ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формулам:

а) для радиально-упорных роликовых, а также радиальных и радиально-упорных шариковых подшипников

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (9.5)

б) для роликовых подшипников с короткими цилиндрическими роликами

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.6)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - радиальная и осевая нагрузки, постоянные по значению и направлению, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент вращения (при вращении внутреннего кольца ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1, наружного - ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,2);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент безопасности, учитывающий динамические условия работы подшипника (для буксовых подшипников локомотивов принимают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,4);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - температурный коэффициент подшипника (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,00 при рабочей температуре до 100 °С).

Примечание

1 Коэффициенты ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам зависят от соотношения радиальной и осевой нагрузок, а также параметра осевого нагружения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.


Значения коэффициентов ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам определяют по ГОСТ 18855. Допускается использовать данные изготовителя подшипников.

Эквивалентную динамическую осевую нагрузку для упорных шариковых подшипников ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формуле:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (9.7)

9.3.1.4 Радиальную нагрузку на один буксовый подшипник ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.8)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - максимальная осевая статическая нагрузка (на рельсы);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила тяжести (вес) неподрессоренных частей, приходящаяся на колесную пару, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число роликовых подшипников на оси, воспринимающих радиальную нагрузку (в двух буксах).

Силу ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.9)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила тяжести (вес) колесной пары;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила тяжести (вес) неподрессоренной части редуктора;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - сила тяжести (вес) деталей, не передающих нагрузку на подшипники (внутренние и упорные кольца подшипников двух букс, лабиринтные кольца, торцовые гайки или шайбы, дистанционные кольца, шариковые подшипники при их наличии).

Примечание - Под силой тяжести (весом) неподрессоренной части редуктора подразумевают сумму массы зубчатого венца, его ступицы и 2/3 общей массы нижней и верхней частей корпуса с учетом массы шестерни и половины массы муфты.

9.3.1.5 При отсутствии экспериментальных или расчетных данных допускается средние осевые нагрузки, действующие на буксовый подшипник при движении локомотива в прямых и кривых участках пути ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычислять по эмпирическим формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (9.10)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.11)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - коэффициент распределения осевой нагрузки между буксами колесной пары.

Значения коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам принимают равным:

- 0,5 - при равномерном распределении осевой (рамной) силы между правым и левым буксовыми узлами колесной пары;

- 1,0 - при восприятии осевой (рамной) силы одним буксовым узлом колесной пары.

При наличии данных об осевых нагрузках, полученных расчетным путем, или по результатам испытаний конкретных типов локомотивов осевую нагрузку в прямых и кривых участках пути вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.12)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ..., ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - нагрузки на подшипник при каждом режиме работы, кН;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, …, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - продолжительность работы при каждом режиме, % от общего цикла;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ..., ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - частота вращения при каждом режиме работы, минГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - средняя частота вращения при работе, минГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Частоту ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (9.13)

9.3.1.6 Эквивалентную динамическую радиальную нагрузку в случаях применения в буксовых узлах локомотива радиально-упорных подшипников (например, конических двухрядных кассетного типа или роликовых радиальных сферических двухрядных) вычисляют по (9.5).

Динамические эквивалентные нагрузки для прямых ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, и кривых ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, участков пути вычисляют по формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам; (9.14)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (9.15)


Динамическую эквивалентную радиальную нагрузку ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, с учетом процентного соотношения доли прямых и кривых участков пути на железных дорогах Российской Федерации (~80% (прямые участки пути, ~20% кривые участки пути), вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (9.16)


Динамические эквивалентные нагрузки в случаях применения в буксовых узлах локомотивов радиально-упорных и упорных шариковых подшипников, освобожденных от восприятия радиальных сил, вычисляют по формулам (9.5), (9.7). Осевую нагрузку на эти типы подшипников вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (9.17)

9.3.2 Расчетный ресурс буксовых подшипников локомотива должен соответствовать 5.9.

9.3.3 Пример расчета ресурса буксовых подшипников тепловоза 2ТЭ116 приведен в приложении Г.

9.4 Рекомендации по проектированию рессорного подвешивания

9.4.1 Для обеспечения устойчивости пружин круглого сечения, работающих на сжатие, отношение высоты нагруженной пружины, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, к ее периметру должно быть:

- не более 1,75 при шарнирном закреплении опорных витков (опирание на специальные шарнирные опоры;

- не более 3,5 при жестком закреплении опорных витков (опирание на жесткое основание).

9.4.2 Расчет цилиндрических стальных пружин проводят по нормативной документации [1].

9.4.3 Эффективность демпфирования оценивают по коэффициентам относительного демпфирования низкочастотных форм колебаний экипажной части ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, которые должны быть:

- (0,20-0,30) для гашения форм, характеризующих колебания галопирования и подпрыгивания кузова (главной рамы), а также вертикальных колебаний тележек;

- (0,30-0,40) для гашения форм, характеризующих горизонтальные колебания кузова (главной рамы) - виляния, относа;

- (0,10-0,20) для гашения формы колебаний, характеризующей боковую качку кузова (главной рамы).

9.4.4 При использовании в экипажной части гидравлических гасителей колебаний с линейной зависимостью силы от скорости характеристики гидродемпферов определяют в следующем порядке.

Коэффициент относительного демпфирования ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-ой формы колебаний экипажной части вычисляют по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.19)*

_________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - соответственно матрицы демпфирования и инерции динамической модели экипажной части, в которой кузов (главная рама) и подрессоренные массы тележек представляют собой твердые тела, соединенные между собой упругими и диссипативными связями;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - вектор-столбец, характеризующий ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-ю форму колебаний;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - собственная частота ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-й формы колебаний.

Примечание - Индекс ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам означает операцию транспонирования.


Частоты ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и вектор-столбцы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам находят из решения задачи о собственных значениях:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1, 2, ... ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.20)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - матрица жесткости динамической модели;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - число степеней свободы.

Задача нахождения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам сводится к вычислению собственных значений и собственных векторов матрицы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Варьируя коэффициенты сопротивления в матрице демпфирования, находят решения, при которых коэффициенты относительного демпфирования различных форм колебаний экипажной части соответствуют 9.4.3.

9.4.5 Выбранные характеристики гидродемпферов при необходимости корректируют по результатам динамико-прочностных испытаний локомотива и "сброса локомотива с клиньев".

При динамико-прочностных испытаниях эффективность демпфирования определяют по критериям, приведенным в разделе 4.

При "сбросе локомотива с клиньев" коэффициенты относительного демпфирования различных форм колебаний определяют по формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (9.21)


или

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (9.22)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ..., ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - последовательно измеренные амплитуды затухающего колебательного процесса, расположенные по одну сторону оси от оси абсцисс.

10 Требования к применяемым материалам

10.1 Требования к материалам для изготовления сварных конструкций

10.1.1 Для изготовления сварных элементов конструкций базовых частей применяют прокат из углеродистых или низколегированных сталей следующих марок: 09Г2, 09Г2С, 09Г2СД, 10Г2Б, 10Г2СБ, 10Г2БД, 10ХСНД, 12Г2Б, 14Г2АФ по ГОСТ 19281.

Применение кипящей и полуспокойной стали в этих элементах не допускается.

Для изготовления кузовов (главных рам) кроме указанных сталей применяют сплавы на основе алюминия марок АМг5, АМг6, 1915 по ГОСТ 4784.

10.1.2 Для прочих несущих элементов химический состав сталей и механические свойства изготовляемого их них стального проката должны быть выбраны по ГОСТ 535, ГОСТ 1050, ГОСТ 14637,
ГОСТ 19281.

10.1.3 Применение сталей других марок для изготовления сварных несущих элементов допускается после проведения комплекса испытаний с целью определения следующих показателей:

- ударная вязкость KCV и KCU при комнатной и пониженной температурах по ГОСТ 9454;

- свариваемость.

Свариваемость оценивают по результатам:

- определения механических свойств сварных соединений по ГОСТ 6996;

- испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин по ГОСТ 26389;

- испытаний на сопротивляемость образованию холодных трещин по ГОСТ 26388.

Ударная вязкость и свариваемость должны быть не хуже, чем у проката:

- класса прочности 295 из низколегированной стали 09Г2Д по ГОСТ 19281 для элементов конструкций базовых частей;

- Ст3сп5 (категории 5 из стали Ст3сп по ГОСТ 380) по ГОСТ 14637 для других несущих элементов.

10.1.4 Для изготовления сварных конструкций из двухслойных сталей должны применяться стали марок: 12Х18Н10Т+ВСт3сп, 06ХН28МДТ+ВСт3сп, 08Х17Н13М2Т+20Х, 10Х17Н13М2Т+20К, 12Х18Н10Т+09Г2С по ГОСТ 10885.

10.1.5 Допускается применение сварных соединений из коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей с углеродистыми сталями марок Ст3сп по ГОСТ 380; 15 и 20 по ГОСТ 1050, низколегированными сталями марок 16Д по ГОСТ 6713, 09Г2, 09Г2Д, 10Г2БД, 09Г2С, 09Г2СД, 10ХНДП, 15ХСНД по ГОСТ 19281 и другими низколегированными сталями.

10.1.6 Литые приварные несущие детали локомотивов следует изготавливать из низколегированных сталей марок 20ГЛ, 20ГФЛ, 20Г1ФЛ и углеродистых 15Л, 20Л, 25Л по ГОСТ 977.

Отливки следует применять только после термической обработки.

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

Для стали марки 20Г1ФЛ максимальное содержание углерода допускается не более 0,25%, содержание марганца - не более 1,5%. Ударная вязкость KCU при температуре минус 60 °С должна быть не менее 25 Дж/смГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

10.1.7 Приварные литые детали автосцепного устройства должны удовлетворять требованиям ГОСТ 22703 (подраздел 5.3).

10.1.8 Приварные детали из поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали должны соответствовать требованиям ГОСТ 8479.

10.2 Требования к сварочным материалам

10.2.1 Электроды для ручной дуговой сварки и прихватки должны соответствовать требованиям:

- сталей - ГОСТ 9466;

- сплавов на основе алюминия - ГОСТ 23949.

10.2.2 Стальная сварочная проволока, применяемая для дуговой сварки и прихватки, должна соответствовать требованиям ГОСТ 2246, сварочная порошковая проволока - ГОСТ 26271.

Сварочная (присадочная) проволока из алюминия и алюминиевых сплавов должна соответствовать требованиям ГОСТ 7871.

10.2.3 Флюсы, применяемые для сварки конструкций, должны соответствовать ГОСТ 9087.

10.2.4 Для дуговой сварки в защитном газе следует применять двуокись углерода, аргон, кислород или смеси газов (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам).

Газы, применяемые для дуговой сварки, должны соответствовать:

- двуокись углерода - ГОСТ 8050;

- аргон - ГОСТ 10157;

- кислород газообразный - ГОСТ 5583;

- кислород жидкий - ГОСТ 6331.

10.2.5 Газы, применяемые при резке сталей, должны соответствовать:

- кислород газообразный - ГОСТ 5583;

- кислород жидкий - ГОСТ 6331;

- ацетилен - ГОСТ 5457.

10.3 Требования к материалам для амортизирующих элементов


Для изготовления амортизирующих элементов, прокладок (виброизолирующих и уплотнительных) следует применять резины, обладающие регламентированными свойствами в соответствии с таблицами Д.1 и Д.2 (приложение Д).

По таблицам Д.1 и Д.2 проводят оценку работоспособности резиновых деталей по допускаемым напряжениям.

Приложение А (обязательное). Условия нагружения путеочистителя при расчете на прочность

Приложение А
(обязательное)


Конструкция путеочистителя и узлы его крепления подлежат расчету на прочность при поочередном действии центральной и боковой продольной (см. рисунок А.1) статических нагрузок, значения которых указаны в таблице А.1. Схемы приложения нагрузок приведены на рисунке А.1.

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


а) Центральная продольная нагрузка

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


б) Боковая продольная нагрузка (по линии, расположенной над рельсом)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - нагружаемая зона ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,25 мГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


1 - центральная продольная нагрузка; 2 - боковая продольная нагрузка (одинаковая для обеих сторон от продольной оси); 3 - уровень головки рельса; 4 - зазор под сцепку (при наличии)

Рисунок А.1 - Схема нагружения путеочистителя (вид на путеочиститель спереди)



Таблица А.1 - Значения нагрузок, прикладываемых к путеочистителю

В килоньютонах

Наименование нагрузки

Значение нагрузки при конструкционной скорости, км/ч

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам160

140

120

100

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам80

Центральная продольная

300

240

180

120

60

Боковая продольная

250

200

150

100

50

Примечание - Для конструкционных скоростей, значения которых отличаются от указанных, значения нагрузки определяют путем линейной интерполяции.


Приложение Б (обязательное). Экспериментальный метод определения корректирующего коэффициента для сварных конструкций из стального проката

Приложение Б
(обязательное)

Б.1 Для определения корректирующего коэффициента ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, используемого при вычислениях коэффициентов запаса сопротивления усталости сварных конструкций из стального проката, изготавливают серию типовых сварных образцов, проводят стендовые вибрационные испытания и, основываясь на их результатах, вычисляют корректирующий коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (Б.1)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - среднее значение предела выносливости стандартного образца из применяемой стали при изгибе с симметричным циклом нагружения;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости типового сварного образца из применяемой стали, определяемый в результате стендовых вибрационных испытаний при изгибе с асимметричным циклом нагружения с коэффициентом асимметрии ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,25;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости типового сварного образца, изготовленного из проката категории 5 по ГОСТ 14637 из стали Ст3сп по ГОСТ 380 при изгибе с асимметричным циклом нагружения с коэффициентом асимметрии ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,25;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - предел выносливости стандартного образца, изготовленного из проката категории 5 по ГОСТ 14637 из стали Ст3сп по ГОСТ 380 при изгибе с симметричным циклом нагружения.

Принимают ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам195 МПа, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам90 МПа.

Б.2 Типовой сварной образец (рисунок Б.1) представляет собой полую сварную балку прямоугольного сечения с накладкой прямоугольной формы.

Рисунок Б.1 - Типовой сварной образец

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


Рисунок Б.1 - Типовой сварной образец

При изготовлении и подготовке образцов к испытаниям необходимо учитывать следующее:

- образцы изготавливают на предприятии, изделия которого подлежат контролю по коэффициентам запаса сопротивления усталости;

- накладку приваривают после изготовления и полного остывания балки;

- не допускается после приварки накладки к горизонтальному листу балки выполнять сглаживающую механическую обработку по границе сплавления шва в месте перехода его на горизонтальный лист балки;

- не допускаются наклеп, аргонодуговая обработка и другие способы упрочняющей или сглаживающей обработки, а также термическая обработка.

Б.3 На испытания представляют не менее 10 типовых сварных образцов, изготовленных с учетом требований Б.2.

Б.4 Испытания проводят на стенде, оборудованном счетчиком циклов, по схеме поперечного изгиба балки, лежащей на двух опорах, как показано на рисунке Б.2.

Рисунок Б.2 - Схема нагружения типового сварного образца (точка приложения пульсирующей нагрузки может быть изменена в зависимости от конструкции стенда)

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


Рисунок Б.2 - Схема нагружения типового сварного образца (точка приложения пульсирующей нагрузки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам может быть изменена в зависимости от конструкции стенда)

Б.5 Испытания проводят на базе 10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам циклов нагружения.

Коэффициент асимметрии цикла нагружения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам устанавливают равным 0,25.

Б.6 При подготовке испытаний для каждого образца задают (с учетом результатов испытаний предыдущих образцов) номинальное максимальное напряжение цикла нагружения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в сечениях балки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в соответствии с рисунком Б.2 и вычисляют номинальное минимальное напряжение цикла ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, МПа, по формуле

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (Б.2)


Ориентировочные значения сил ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формулам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (Б.3)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (Б.4)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - номинальный момент сопротивления поперечного сечения балки, смГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам405 смГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам);

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - номинальное расстояние от точки приложения силы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам до границы лобового шва приварки накладки, мм (см. рисунок Б.1, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам378 мм).

Окончательные значения сил ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, фактически создающие заданные уровни напряженного состояния ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в сечениях балки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, определяют с помощью тензометрирования. Тензорезисторы 1-4 устанавливают по схеме, приведенной на рисунке Б.3, в сечениях балки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.

Примечание - Тензорезисторы устанавливают на расстоянии 60 мм от границы лобового сварного шва приварки накладки (сечения балки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам) для исключения влияния на их показания концентратора напряжений на границе лобового шва.

Рисунок Б.3 - Схема установки тензорезисторов на типовом сварном образце (вид на образец сверху)

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


Рисунок Б.3 - Схема установки тензорезисторов на типовом сварном образце (вид на образец сверху)


Номинальные напряжения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам в сечении балки ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам вычисляют по формулам:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам (Б.5)


ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, (Б.6)


где ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - номинальные максимальное и минимальное напряжения в сечении ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, задаваемые для испытаний конкретного образца;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам - номинальные расстояния от точки приложения силы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам до сечений ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам соответственно (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам378 мм; ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам318 мм).

Б.7 Циклическое (вибрационное) нагружение каждого образца осуществляют установленными на стенде силами ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам и ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, создающими заданный уровень напряженного состояния ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам для конкретного образца, подтвержденный показаниями тензорезисторов.

Б.8 Перед началом испытаний каждого образца счетчик циклов обнуляют.

Циклическое нагружение каждого образца осуществляют до достижения базы испытаний, указанной в Б.5, или до момента возникновения усталостной трещины длиной от 5 до 10 мм на границе (см. рисунок Б.2) лобового (поперечного) шва приварки накладки.

Б.9 При возникновении усталостной трещины в ином, чем указано в Б.8, месте испытания данного образца прекращают, и результат испытаний данного образца из рассмотрения с целью определения значения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам исключают.

Б.10 Наличие усталостных трещин определяют методом "керосиновой пробы", который заключается в том, что на поверхность образца в зоне предполагаемого возникновения усталостной трещины при испытаниях наносят кисточкой смесь керосина с маслом в объемном соотношении 3:1. Наличие усталостной трещины характеризуется образованием воздушных пузырьков, наблюдаемых визуально при циклическом нагружении типового сварного образца.

Допускается применение других методов, обеспечивающих обнаружение усталостной трещины длиной от 5 до 10 мм.

Б.11 Результаты испытаний каждого образца заносят в журнал испытаний.

Б.12 Пределом выносливости типового сварного образца ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам считают значение ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, при котором не менее двух образцов не имеют усталостных трещин в зонах, указанных в Б.8, после достижения базы испытаний, указанной в Б.5. При этом из рассмотрения исключают образцы в соответствии с Б.9.

Приложение В (рекомендуемое). Пример расчета долговечности

Приложение В
(рекомендуемое)


Расчет долговечности (ресурса) выполнен для рамы тележки (челюстного типа) тепловоза М62.

Результирующий блок амплитуд эксплуатационных напряжений для этой рамы представлен в таблице В.1.


Таблица В.1 - Блок нагружения рамы тележки тепловоза М62 (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам80 км/ч)

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, МПа

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

2

0,0833

0,4132

0,000004

0

0,0000017

0

4

0,1667

0,2509

0,000129

0,0000036

0,000032

0,0000009

6

0,2500

0,1496

0,000193

0,0000610

0,000029

0,0000091

8

0,3333

0,0859

0,004098

0,0004569

0,000353

0,0000392

10

0,4167

0,0469

0,012564

0,0021815

0,000589

0,0001023

12

0,5000

0,0250

0,031250

0,0078125

0,000780

0,0001953

14

0,5833

0,0134

0,067524

0,0229740

0,000905

0,0003079

16

0,6667

0,0073

0,131720

0,0587328

0,000962

0,0004287

18

0,7500

0,0041

0,237305

0,1334839

0,000973

0,0005473

20

0,8333

0,0023

0,401797

0,2790035

0,000924

0,0006417

22

0,9167

0,0013

0,647346

0,5439896

0,000842

0,0007072

24

1,0000

0,0001

1,000000

1,0000000

0,000100

0,0001000

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

-

1,0000

-

-

-

-



Расчет выполнен с использованием уравнения (8.24), т.е. для случая, когда кривая усталости аппроксимирована двумя наклонными прямыми линиями. Параметры кривой усталости приведены в таблице В.2.


Таблица В.2 - Параметры кривой усталости рамы тележки тепловоза М62

Наименование параметра

Обозначение

Значение

Предел выносливости детали, МПа

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

30

Коэффициент вариации предела выносливости

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

0,12

Коэффициент вариации максимального напряжения

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

0,1

Показатель степени наклона левой и правой ветвей кривой усталости

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

5

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

7

Ордината точки перелома кривой усталости

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

6·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам



Коэффициент вариации максимального напряжения принят ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,1, вероятность разрушения детали ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,0001, число циклов напряжений за один год:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам2,88·10ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.


Заданной вероятности разрушения ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,0001 соответствует значение квантили ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам-3,719.

Путем решения уравнения (8.22) вычисляют относительный коэффициент запаса:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,944.


С учетом формулы (8.23) вычисляют значение предельного коэффициента нагруженности

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


и, соответственно, ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,643.

Вычисляют значения сумм, стоящих в знаменателе правой части уравнения (8.24)

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,0001+0,000842+0,000924+0,000973+0,000962=0,003801;

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,0003079+0,0001953+0,0001023+0,0000392+0,0000091+0,0000009+0=0,0006547

Определяют значение относительной долговечности по уравнению (8.24):

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам


и срок службы детали, лет:

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам.


Приложение Г (рекомендуемое). Пример расчета ресурса буксового роликового радиального подшипника с короткими цилиндрическими роликами типа 30-32532ЛIМ тепловоза 2ТЭ116


Приложение Г
(рекомендуемое)

Г.1 Для расчета ресурса подшипника использованы следующие исходные данные:

- подшипник роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами типа 32532: габаритные размеры 160ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам290ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам80 мм; базовая динамическая радиальная расчетная грузоподъемность ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам809 кН;

- нагрузка от колесной пары на рельсы ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам226 кН;

- сила тяжести надрессорного строения, приходящаяся на шейку оси колесной пары ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам95 кН;

- диаметр среднеизношенного колеса по кругу катания ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,00 м;

- коэффициент безопасности ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,4;

- рабочая температура подшипника ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам100 °С (ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам1,0);

- объединенный коэффициент ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам0,55;

- число подшипников на одной буксе ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам2.

Г.2 Радиальную нагрузку на буксовый подшипник ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формуле (9.8):

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (Г.1)

Г.3 Динамическую эквивалентную радиальную нагрузку на подшипник ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, кН, вычисляют по формуле (9.6):

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (Г.2)

В.4* Расчетный ресурс буксового подшипника ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам, км пробега, вычисляют по формуле (9.2):
_________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам. (Г.3)


Полученное значение расчетного ресурса буксового подшипника ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам км, что соответствует 9.4.2.

Приложение Д (обязательное). Допускаемые показатели прочности резиновых деталей

Приложение Д
(обязательное)



Таблица Д.1 - Допускаемые напряжения сжатия резиновых деталей

Напряжение сжатия в мегапаскалях

Фактор формы*

Напряжение сжатия, не более, при твердости по Шору (шкала А)

30

40

50

60

70

При статических нагрузках

0,25

0,5

0,6

0,8

1,0

1,2

0,50

0,7

0,8

1,0

1,2

1,5

0,75

0,9

1,0

1,2

1,5

1,8

1,00

1,1

1,2

1,5

1,8

2,2

1,25

1,3

1,5

1,8

2,2

2,5

1,50

1,5

1,8

2,0

2,5

2,8

При статических нагрузках со случайными и эпизодическими динамическими нагрузками

0,25

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

0,50

0,5

0,6

0,8

1,0

1,2

0,75

0,7

0,8

1,0

1,2

1,5

1,00

0,9

1,0

1,2

1,5

1,8

1,25

1,1

1,2

1,4

1,8

2,2

1,50

1,3

1,5

1,6

2,0

2,5

При стационарных динамических нагрузках

0,25

0,3

0,4

0,45

0,6

0,75

0,50

0,4

0,45

0,6

0,75

0,9

0,75

0,55

0,6

0,75

0,9

1,1

1,00

0,7

0,75

0,9

1,1

1,3

1,25

0,8

0,9

1,0

1,3

1,6

1,50

1,0

1,1

1,2

1,5

2,0

* Фактором формы является отношение площади нагружения к площади свободной (боковой) поверхности детали.

Примечание - Для промежуточных значений твердости, не указанных в таблице, значение напряжения определяют путем линейной интерполяции табличных данных.



Таблица Д.2 - Допускаемые напряжения сдвига резиновых деталей

В мегапаскалях

Нагрузки

Напряжение сдвига, не более, при твердости по Шору (шкала А)

40

50

60

70

Статические

0,20

0,30

0,40

0,50

Статические со случайными и эпизодическими кратковременными динамическими

0,15

0,20

0,25

0,30

Стационарные динамические

0,10

0,15

0,18

0,22

Примечание - Для промежуточных значений твердости, не указанных в таблице, значение напряжения определяют путем линейной интерполяции табличных данных.

Библиография

[1]

РД 32.51-95

Методика расчета на прочность пружин рессорного подвешивания подвижного состава железных дорог при действии продольных и комбинированных нагрузок



__________________________________________________________________________
УДК 629.4.014.22:006.354 ОКС 45.060.10 Д51 ОКП 31 8100
34 5100
34 5200

Ключевые слова: локомотивы, требования к прочности, динамические качества
__________________________________________________________________________



Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014

ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Название документа: ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам

Номер документа: 55513-2013

Вид документа: ГОСТ Р

Принявший орган: Росстандарт

Статус: Действующий

Опубликован: официальное издание

М.: Стандартинформ, 2014 год

Фактическая дата официального опубликования стандарта - май 2014 года (информация с сайта http://www.gost.ru/ по состоянию на 16.05.2014)

Дата принятия: 26 августа 2013

Дата начала действия: 01 июля 2014
ГОСТ Р 55513-2013 Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам
Данный документ представлен в виде сканер копии, которую вы можете скачать в формате или
Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах