ГОСТ Р 53337-2009 Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам
6.3 Оценка прочности главных рам, рам тележек, несущих конструкций рабочих органов, элементов крепления и предохранительных устройств
6.3.1 У главных рам, рам тележек, несущих конструкций рабочих органов, элементов крепления оценивают статическую прочность и сопротивление усталости в транспортном и рабочем режимах, а также статическую прочность при восприятии нагрузок в ремонтно-технологическом режиме.
При оценке статической прочности напряжения при расчетных режимах сравнивают с допускаемыми значениями.
Оценку сопротивления усталости проводят при значениях напряжений, изменяющихся по симметричному циклу или приводящихся к нему, следующими способами:
- по коэффициенту запаса по отношению к пределу выносливости детали
, если число циклов нагружения элемента конструкции
в процессе эксплуатации равно или выше базового числа
, равного (от 5 до 10)·10
, соответствующего перелому кривой усталости;
- по коэффициенту запаса по отношению к ограниченному пределу выносливости детали
, если за назначенный срок службы конструкции число циклов нагружения меньше базового числа ;
- по вероятности разрушения при ограниченной (заданной) долговечности.
Значения пределов выносливости получают по результатам испытаний на усталость натурных деталей или определяют по пределам выносливости соответствующих материалов учетом концентрации напряжений в детали.
В таблице 2 приведены классы нагруженности конструкций в зависимости от числа циклов нагружения.
Таблица 2 - Классы нагруженности конструкций
Класс нагруженности | Н1 | Н2 | Н3 | Н4 |
Число циклов нагружения | До 2·10 | От 2·10 | От 2·10 | Св. 2·10 |
Характер нагружения | Квазистатическое малоцикловое | Усталостное малоцикловое | Смешанное малоцикловое | Многоцикловое |
В таблице 3 приведены значения пределов выносливости для типовых сварных соединений из наиболее употребляемых материалов отечественного и импортного производства в зависимости от числа циклов нагружения (базы испытаний), установленных классом нагруженности от Н1 до Н4 и степени влияния концентрации напряжений. В таблице Б.1 (приложение Б) приведены типовые примеры соединений деталей, вызывающих соответствующую степень концентрации.
Таблица 3
Класс нагруженности | Значения пределов выносливости, МПа для | |||||||||
материала без сварного шва | ||||||||||
Ст3 (аналог St 37) | Ст09Г2 (аналог St 52) | |||||||||
190, 140, 93 | 220, 190, 93 | |||||||||
сварного соединения из | ||||||||||
Ст3 (аналог St 37) | Ст09Г2 (аналог St 52) | |||||||||
степень влияния концентрации | ||||||||||
К0 | К1 | К2 | К3 | К4 | К0 | К1 | К2 | К3 | К4 | |
Н1 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 270 | 270 | 250-270 | 180-250 | 110-150 |
Н2 | 170 | 160 | 150 | 110 | 65 | 170-240 | 150-210 | 130-180 | 90-130 | 55-75 |
Н3 | 120 | 110 | 90 | 65 | 40 | 120 | 110 | 90 | 65 | 40 |
Н4 | 170, | -, | -, | -, | -, | -, | -, | -, | -, | -, |
130, | 95, | 70, | 55, | -, | -, | -, | -, | -, | -, | |
84 | 75 | 63 | 45 | 27 | 84 | 75 | 63 | 45 | 27 | |
Примечания 1 Через запятую указаны значения пределов выносливости для изгиба, растяжения - сжатия, изгиба с кручением соответственно. 2 К0 - незначительное влияние концентрации, К1 - умеренное влияние концентрации, К2 - среднее влияние концентрации, К3 - сильное влияние концентрации, К4 - особенно сильное влияние концентрации. | ||||||||||
Справочные данные по основным характеристикам наиболее применяемых металлов приведены в таблице В.1 (приложение В).
6.3.2 Главная рама (кузов). Транспортный режим
6.3.2.1 Продольное нагружение по оси автосцепок
Режим соответствует условиям, возникающим при соударениях во время маневровой работы и переходных режимах движения в поезде. Определяют сумму напряжений от нормативных продольных нагрузок на растяжение и сжатие (группа Г) и сил тяжести (группа А). Условие прочности вычисляют по формуле
, (13)
где - предел текучести материала.
Для СПС, предназначенного для транспортирования и ускоренной выгрузки снега, загрязненного щебня и других сыпучих материалов (типа засорителей), наряду с силами тяжести СПС и оборудования необходимо учитывать максимальную силу тяжести перевозимого груза.
6.3.2.2 Движение с конструкционной скоростью
Определяют сумму напряжений от действия нагрузок группы А с добавлением переменных напряжений, определяемых при конструкционной (транспортной) скорости, и напряжений от нагрузок группы Г. Продольную силу принимают 0,5 от силы группы Г. Условие прочности вычисляют по формуле