Методика расчета основных частей автосцепного устройства на прочность

В автосцепном устройстве грузового 4-х осного вагона применяется поглощающий аппарат Ш-2-В.

Расчет полощающего аппарата сводится к расчету по энергоемкости, т. е. величины кинематической энергии удара, воспринимаемой при ударном сжатии.

Энергоемкость поглощающего аппарата грузового вагона:

, где

- вес вагона брутто

V – расчетная скорость вагонов при соударении

Такую энергоемкость может осуществить поглощающий аппарат Ш-2-В, который имеет увеличенную высоту пружин за счет отсутствия нажимной шайбы и более высокую стабильность действия.

Корпус автосцепки изготовлен из низколегированной стали марки 20ГЛ, имеющей характеристики:

- временное сопротивление разрыву ;

- предел текучести ;

- относительное удлинение ;

Разрушение корпусов, отлитых из этой стали, происходит при усилии 4МН, если продольные силы совмещены.

Точный расчет головной части затруднен сложной конфигурацией, а также изменением величины, степени динамичности и точек приложения расчетных усилий в эксплуатации в связи с относительными перемещениями автосцепок, износами поверхности их контура, переменной величиной коэффициентов трения.

Меньше трудностей возникает при расчете хвостовика корпуса.

Смещение осей в вертикальном направлении допускается не более 50 мм, а в горизонтальном – не более 175 мм. Произведем расчет корпуса по сечению I-I. Наибольшее напряжение в этом сечении от профильных сил при максимальном вертикальном смещении не должно превосходить предела текучести выбранного материала.

Напряжения в сечении I-I:

, где

N - продольное усилие , N=2,5 МН

Г – площадь поперечного сечения I-I

W – момент сопротивления

M – изгибающий момент

, где

E – ексцентриситет, E = 50 mm.

Найдем напряжения в сечении I-I.

Рассчитанный хвостовик автосцепки удовлетворяет условию прочности.

Тяговый хомут автосцепки СА-3 рассчитан на установку в нем поглощающих аппаратов с габаритными размерами 563-318-230.

Тяговый хомут отлит из стали 20 ГФЛ со временным сопротивлением 540 МПа, пределом текучести 390 МПа, относительным удлинением 18%. Сталь нормализуют.

Напряжения в тяговом хомуте в наиболее опасном сечении I-I с приложением продольной силы N=2,5МН не должны превышать .

Рассчитаем напряжения в сечении I-I.

, где

N – продольная сила, N=2,5 МН

Г – площадь поперечного сечения

Тяговый хомут удовлетворяет данному условию прочности.

При модернизации вагона нужно учитывать:

- снижение затрат на модернизацию,

- улучшение технико-экономических параметров,

Хоппер был спроектирован с глубокой модернизацией кузова. В отличии от своего вагона прототипа 19-Х051, кузов спроектированного вагона имеет «каплевидную» форму, которая лучше реагирует и переносит нагрузки. Это улучшение позволило снизить общий вес вагона, что положительно сказалось технико-экономических параметрах по сравнению с прототипом: уменьшился технический коэффициент тары и увеличилась грузоподъёмность (см. таблицу).