ГОСТ 33211-2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам.
ГОСТ 33211-2014
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ВАГОНЫ ГРУЗОВЫЕ
Требования к прочности и динамическим качествам
Freight wagons. Requirements to structural strength and dynamic qualities
МКС 03.220.30
Дата введения 2016-07-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (ОАО "ВНИИЖТ")
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом МТК 524 "Железнодорожный транспорт"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 22 декабря 2014 г. N 73-П)
За принятие проголосовали:
|
|
|
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджан | AZ | Азстандарт |
Армения | AM | Минэкономики Республики Армения |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Казахстан | KZ | Госстандарт Республики Казахстан |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 июня 2015 г. N 565-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33211-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2016 г.
Настоящий стандарт может быть применен на добровольной основе для соблюдения требований технического регламента "О безопасности железнодорожного подвижного состава"
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ИЗДАНИЕ (май 2020 г.) с Поправкой (ИУС 8-2017)
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на грузовые вагоны (далее - вагоны), предназначенные для обращения на железнодорожных путях общего и необщего пользования колеи 1520 мм, оборудованные автосцепными устройствами по ГОСТ 3475 и тележками по ГОСТ 9246.
Настоящий стандарт устанавливает требования к прочности и динамическим качествам при выполнении расчетов и оценке результатов испытаний по ГОСТ 33788 для несущей конструкции кузова вагона, крепления подвесного оборудования вагона, несущей конструкции и крепления подвесного оборудования тележек, составных частей тормозной рычажной передачи, а также требования к автоматическому сцеплению вагонов и проходу сцепленными вагонами кривых участков пути.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 25.101-83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов
ГОСТ 3475 Устройство автосцепное подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Установочные размеры
ГОСТ 9246 Тележки двухосные трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия
ГОСТ 10791 Колеса цельнокатаные. Технические условия
ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
ГОСТ 21447 Контур зацепления автосцепки. Размеры
ГОСТ 22235-2010 Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ
ГОСТ 32400 Рама боковая и балка надрессорная литые тележек железнодорожных грузовых вагонов. Технические условия
ГОСТ 32885 Автосцепка модели СА-3. Конструкция и размеры
ГОСТ 32913 Аппараты поглощающие сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки
ГОСТ 33788 Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 9246, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 конструкционная скорость вагона: Максимальная скорость движения вагона, указанная в конструкторской документации на него.
________________
3.2 максимальная расчетная статическая осевая нагрузка: Максимальный вес вагона брутто, передаваемый на рельсы одной колесной парой.
3.3 максимальная расчетная масса вагона: Масса вагона брутто при максимальной расчетной статической осевой нагрузке.
3.4 продольное направление: Направление в плоскости пути вдоль его оси.
3.5 боковое направление: Перпендикулярное продольному направление в плоскости пути.
3.6 вертикальное направление: Направление, перпендикулярное к плоскости пути.
3.7 несущая конструкция кузова вагона: Составные части вагона, которые передают силы, возникающие при движении вагона в составе поезда и маневрах, воспринимают силы от действия на вагон груза, подвесного оборудования, тормозной системы вагона, установленных механизмов, служат опорой на ходовые части.
Примечание - К несущей конструкции кузова вагона в том числе относят хребтовую, боковые, шкворневые, поперечные, лобовые балки, пятник, стойки, поперечный пояс, верхнюю обвязку, котел вагона-цистерны.
3.8 опорный узел: Составная часть несущей конструкции вагона, которая включает в себя пятник и ответную поверхность к боковому скользуну тележки.
3.9 длина вагона по осям сцепления: Расстояние в продольном направлении между плоскостями зацепления автосцепки.
3.10 подвесное оборудование вагона (тележки): Оборудование, закрепленное на несущей конструкции кузова вагона (на несущей конструкции тележки) посредством разъемного или неразъемного соединения.
3.11 минимальная расчетная масса вагона: Номинальная масса порожнего вагона, указанная в конструкторской документации.
3.12 несущая конструкция тележки: Составные части тележки, которые воспринимают силы от действия на тележку кузова вагона, тормозной системы вагона и передают их на подшипники колесных пар.
Примечание - К несущей конструкции двухосной трехэлементной тележки относят надрессорную балку и боковую раму, буксу, адаптер, боковой скользун.
3.13 необрессоренные части тележки: Составные части несущей конструкции тележки, не имеющие опоры на рессорное подвешивание, а также колесные пары.
3.14 обрессоренные части вагона (тележки): Составные части несущей конструкции вагона (тележки), расположенные выше рессорного подвешивания.
3.15 база вагона: Номинальное расстояние в продольном направлении между центрами наружных пятников кузова вагона.
3.16 вагон сочлененного типа: Вагон, соседние секции которого опираются на одну общую тележку.
3.17 база секции вагона: Номинальное расстояние в продольном направлении между центрами пятников одной секции вагона сочлененного типа.
Примечание - База вагона сочлененного типа - расстояние в продольном направлении между центрами пятников крайних тележек.
3.18 устройство сочленения: Устройство, передающее силы между соседними секциями вагона сочлененного типа и обеспечивающее их опору на общую тележку.
3.19 коэффициент динамической добавки: Отношение амплитуды вертикальной динамической силы (напряжения от действия вертикальной динамической силы), действующей при движении вагона по рельсовому пути, к силе тяжести (напряжению от действия силы тяжести).
3.20 статический прогиб несущей конструкции вагона: Деформация несущей конструкции кузова вагона в вертикальном направлении под действием силы тяжести груза, отсчитываемая от горизонтальной плоскости, проходящей через центры пятников.
3.21 рамная сила: Боковая сила, действующая от несущей конструкции тележки на колесную пару.
3.22 общее напряжение: Механическое напряжение, вызываемое внешней нагрузкой в несущей конструкции с учетом ее основной геометрии.
Примечание - Общие напряжения определяют с учетом упругого деформирования материала аналитически или методом конечных элементов с применением трехмерных моделей из балочных конечных элементов, либо измеряют с применением методов тензометрии. В общем напряжении не учитывают концентрацию, связанную с геометрическими концентраторами напряжений.
3.23 местное напряжение: Механическое напряжение, вызываемое внешней нагрузкой в несущей конструкции с учетом ее макрогеометрии и геометрических концентраторов напряжений.
Примечание - Местные напряжения определяют с учетом упругого деформирования материала методом конечных элементов с применением трехмерных моделей из объемных или оболочечных конечных элементов либо измеряют с применением методов тензометрии. В местном напряжении не учитывают концентрацию, связанную с наличием сварных швов, дефектов сварных швов, поверхностных дефектов литых несущих конструкций, контактом между телами.
3.24 зона влияния сосредоточенной нагрузки: Локальная зона в окрестности задания расчетной сосредоточенной (точечной) силы или реакции.
3.25 расчетный ресурс составной части несущей конструкции вагона: Ресурс составной части до достижения предельного состояния по сопротивлению усталости, установленный технической документацией.
Примечание - Для несущей конструкции кузова вагона расчетный ресурс, как правило, соответствует назначенному ресурсу (сроку службы) вагона. Для составных частей вагона, подлежащих замене при ремонте, расчетный ресурс соответствует наработке между видами планового ремонта.
3.26
|
расчетный статический прогиб: Статический прогиб упругих элементов рессорного подвешивания эквивалентный подвешиванию с линейной зависимостью силы от деформации (постоянной жесткостью) без учета сил трения.
[ГОСТ 9246-2013, статья 3.20] |
4 Режимы для определения прочности, устойчивости сжатых конструкций и сопротивления усталости
4.1 Прочность несущей конструкции кузова вагона определяют при действии сил в режимах I а, I б, I в, I г, указанных в таблице 1. Режим I в применяют для определения устойчивости сжатых составных частей несущей конструкции кузова вагона расчетными методами.
Примечание - Режиму I a соответствует сочетание сил, действующих на вагон при соударении при роспуске с сортировочной горки, осаживании состава вагонов, режиму I б - при трогании состава. Режимам I в и I г соответствует сочетание сил, действующих на вагон при торможении и разгоне состава, двигающегося в кривом участке пути.
Таблица 1 - Силы, действующие на вагон, для определения прочности несущей конструкции кузова
|
|
|
|
|
Силы | Значение силы в режиме I | |||
| а | б | в | г |
Продольные | По 4.1.1 а | По 4.1.1 б | По 4.1.1 в | По 4.1.1 г |
Вертикальные: |
|
|
|
|
- сила тяжести | По 4.1.3 | По 4.1.3 | По 4.1.3 | По 4.1.3 |
- составляющая силы инерции | По 4.1.4 | По 4.1.4 | - | - |
- кососимметричные силы | - | - | По 4.1.8 | По 4.1.8 |
Боковые | - | - | По 4.1.5 | По 4.1.5 |
Самоуравновешенные: |
|
|
|
|
- давление груза  | По 4.1.6 | По 4.1.6 | По 4.1.6 | По 4.1.6 |
- избыточное давление  | По 4.1.7 а | По 4.1.7 а | По 4.1.7 б | По 4.1.7 б |
При перевозке насыпных и скатывающихся грузов. При перевозке жидких грузов. | ||||
При определении прочности расчетными методами учитывают симметричность несущей конструкции кузова вагона и указанные в эксплуатационной документации схемы размещения груза. При определении прочности методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения прочности расчетными методами.
Действующие на несущую конструкцию кузова вагона вертикальные и боковые силы уравновешены реакциями в опорных узлах, зависящими от конструктивного устройства опорного узла.
4.1.1 Устанавливают следующие значения и схемы приложения продольных сил к кузову вагона:
а) сила 3,5 МН, направленная внутрь вагона, приложена к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза.
________________
б) сила 2,5 МН, направленная наружу вагона, приложена к опорной поверхности переднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;
в) силы 2,5 МН, направленные внутрь вагона, приложены к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона;
г) силы 2,0 МН, направленные наружу вагона, приложены к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
Примечание - Указанная вертикальная сила по формуле (4.1) возникает за счет трения между поверхностями поглощающего аппарата и поверхностями упоров автосцепного устройства.
Продольную силу инерции при использовании расчетных методов прикладывают к центру масс составной части вагона. Допускается учитывать продольную силу инерции массы составной части вагона приложением распределенного по ее объему ускорения. Передачу продольных сил инерции груза, автосцепных устройств и тележек на кузов вагона определяют с учетом устройства их крепления и соединения.
Для вагонов, предназначенных для перевозки насыпных грузов (скатывающихся грузов), при использовании расчетных методов продольную силу инерции груза рекомендуется прикладывать:
- равномерно распределенной, действующей с внутренней стороны торцевой стены, расположенной со стороны действия силы по 4.1.1, равной 0,35 от продольной силы инерции насыпного груза, определяемой по формуле (4.2). Для скатывающегося груза продольную силу инерции распределяют по 4.3.4 б;
- равномерно распределенной, действующей с внутренней стороны пола, равной произведению давления силы тяжести насыпного груза по формуле (4.8) на коэффициент трения груза, соответствующий тангенсу угла трения, приведенного в таблице 2. Для скатывающегося груза сила равна произведению давления силы тяжести скатывающегося груза на коэффициент трения груза о пол;
- равномерно распределенной, действующей с внутренней стороны боковых стен, равной разности силы инерции груза и суммарной силы, действующей на торцевую стену и пол.
Допускается при расчете определять действие продольной силы инерции насыпного груза на несущую конструкцию кузова методами моделирования динамики насыпного груза.
Вертикальную составляющую силы инерции складывают с силой тяжести в опорах, расположенных со стороны действия силы по 4.1.1 а и со стороны противоположной действию силы по 4.1.1 б, и вычитают из силы тяжести с противоположной стороны.
- для режима I в
- для режима I г
В режиме I в боковые силы по формуле (4.4) противоположных направлений приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
В режиме I г боковые силы по формуле (4.5) одного направления приложены к передним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
Для вагонов сочлененного типа в режиме I в боковые силы по формуле (4.6), действующие наружу кривой, приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона. В режиме I г боковые силы по формуле (4.6), действующие внутрь кривой, приложены к передним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
При отсутствии данных для груза в таблице 2 должны быть приняты значения входящих в формулу (4.8) величин из таблицы 2 для сходных типов грузов, обеспечивающие максимальное значение давления силы тяжести насыпного груза.
Боковая расчетная погонная сила для вагонов-платформ не должна быть менее 25 кН на 1 м длины секции бокового борта.
4.1.7 Для котлов вагонов-цистерн для перевозки жидких грузов при проверке на прочность принимают следующие значения расчетного давления:
Таблица 2 - Характеристики насыпных грузов
|
|
|
|
Наименование груза | Насыпная плотность , т/м | Угол естественного откоса , радианы | Угол трения по металлу , радианы |
Железная руда | 2,50 | 0,70 | 0,50 |
Железорудные окатыши | 2,00 | 0,52 | 0,35 |
Агломерат железной руды | 1,80 | 0,52 | 0,40 |
Дробленные бокситы | 1,25 | 0,70 | 0,45 |
Порошкообразный глинозем | 1,05 | 0,50 | 0,45 |
Гранитный гравий | 1,80 | 0,52 | 0,45 |
Влажные песок, глина, грунт | 1,80 | 0,70 | 0,35 |
Известняк кусковой | 1,70 | 0,80 | 0,50 |
Гранитный щебень | 1,60 | 0,78 | 0,50 |
Известковый щебень | 1,40 | 0,78 | 0,50 |
Цемент | 1,30 | 0,61 | 0,50 |
Молотая сухая известь | 0,75 | 0,61 | 0,45 |
Мелкий глинозем | 0,60 | 0,37 | 0,40 |
Каменный уголь, штыб | 0,85 | 0,62 | 0,45 |
Кокс | 0,50 | 0,70 | 0,40 |
Сухой торф | 0,45 | 0,73 | 0,40 |
Апатит, апатитовый концентрат | 1,60 | 0,61 | 0,50 |
Фосфористая мука | 1,30 | 0,78 | 0,50 |
Двойной суперфосфат | 1,10 | 0,78 | 0,50 |
Сульфат калия | 1,10 | 0,70 | 0,45 |
Нитрофоска | 1,00 | 0,74 | 0,50 |
Хлористый калий | 0,95 | 0,82 | 0,50 |
Простой суперфосфат | 0,90 | 0,60 | 0,45 |
Сульфат аммония | 0,90 | 0,87 | 0,50 |
Аммиачная селитра | 0,80 | 0,78 | 0,45 |
Хлористый аммоний | 0,60 | 0,87 | 0,50 |
Товарное зерно | 0,75 | 0,44 | 0,30 |
Пищевая мука | 0,60 | 0,96 | 0,60 |
Сажа (технический углерод) | 0,50 | 0,70 | 0,45 |
Гранулированный полиэтилен | 0,50 | 0,44 | 0,30 |
Технологическая щепа | 0,40 | 0,61 | 0,45 |
При расчете давление гидравлического удара принимают одинаковым по величине на протяжении всего котла и прикладывают с внутренней стороны котла к днищу и по всей длине обечайки котла. В случае действия продольной силы по 4.1.1 а давление действует на днище с той же стороны, в случае действия продольной силы по 4.1.1 б давление действует на днище со стороны противоположной действию силы;
б) внутреннее избыточное давление насыщенных паров жидкости или сжиженного газа при температуре 50°С (если иное не предусмотрено в конструкторской и эксплуатационной документации).
4.1.8 Действие вертикальной кососимметричной силы учитывают, если выполнено условие
Примечание - Действию вертикальных кососимметричных сил соответствует движение вагона по переходным кривым с отводом возвышения наружного рельса равным 3,2 мм/м при условии замыкания боковых скользунов, расположенных по диагонали.
4.2 Прочность несущей конструкции кузова вагона определяют при действии сил, возникающих при текущем ремонте:
а) действие силы тяжести по 4.1.3, уравновешенной четырьмя реакциями в зонах, предусмотренных для подъема вагона на домкратах;
б) действие силы тяжести по 4.1.3, уравновешенной четырьмя реакциями в концевых частях шкворневых балок;
в) действие силы тяжести по 4.1.3, уравновешенной двумя реакциями в концевых частях одной шкворневой балки и пятнике с противоположного конца вагона;
г) действие силы тяжести по 4.1.3 (без учета силы тяжести груза), уравновешенной реакциями в двух концевых частях шкворневых балок, расположенных по диагонали вагона;
д) действие силы тяжести по 4.1.3, уравновешенной двумя реакциями в концевой балке в зонах на расстоянии 0,79 м от оси пути и пятнике с противоположного конца вагона.
При наличии дополнительных схем подъема кузова вагона, предусмотренных эксплуатационными документами, для них должна быть определена прочность несущей конструкции.
4.3 Для составных частей несущей конструкции кузова вагона дополнительно проверяют прочность при действии сил, указанных в п.4.3.1-4.3.23.
4.3.1 Котел вагона-цистерны, предназначенного для перевозки жидких грузов, проверяют на прочность при действии:
а) расчетного давления по требованиям [1] (подпункты 6.8.2.1.14 и 6.8.2.1.15) для минимальной площади внутреннего поперечного сечения обечайки;
________________
При определении прочности расчетными методами необходимо дополнительно учитывать давление от силы тяжести жидкого груза по 4.1.6.
При определении прочности расчетными методами необходимо учитывать минимальные толщины стенок котла, допустимые конструкторскими, технологическими и эксплуатационными документами.
Примечание - Учитывают допуск на толщину проката, утонение при изготовлении, коррозионный износ от действия перевозимого груза за расчетный ресурс вагона с учетом стойкости антикоррозионных покрытий.
4.3.2 Котел вагона-цистерны, предназначенного для перевозки жидких грузов, проверяют расчетными методами на устойчивость сжатых конструкций при действии внешнего избыточного давления по требованиям [1] (подпункт 6.8.2.1.7). При этом необходимо учитывать минимальные толщины стенок котла, допустимые конструкторскими, технологическими и эксплуатационными документами.
Примечание - Учитывают допуск на толщину проката, утонение при изготовлении, коррозионный износ от действия перевозимого груза за расчетный ресурс вагона с учетом стойкости антикоррозионных покрытий.
4.3.3 Угловые стойки полувагона с торцевыми дверями проверяют на прочность при действии наружу на две из них с одной стороны вагона давления от силы тяжести по 4.1.6 для скатывающегося груза.
4.3.4 Торцевую стену (двери) полувагона проверяют расчетными методами на прочность при действии:
а) продольной силы равной одной третьей части силы тяжести груза, равномерно распределенной на нижнюю часть стены (двери) до высоты 600 мм по всей ширине.
Примечание - Соответствует случаю перевозки тяжелых, уложенных штабелями, грузов;
б) продольной силы равной одной четвертой части силы тяжести груза, равномерно распределенной на всю поперечную площадь стены и дополнительный ограждающий щит, укрепленный над ней сверху с помощью четырех вертикальных стоек, имеющий контур габарита погрузки.
Примечание - Соответствует перевозке штабельных грузов с шапкой. Используется при определении расчетными методами прочности торцевой стены вагонов для перевозки леса.
4.3.5 Несущую конструкцию кузова вагона, предназначенного для разгрузки на вагоноопрокидывателе, проверяют на прочность при одновременном действии:
- вертикальной силы равной силе тяжести вагона по 4.1.3, распределенной по верхней обвязке согласно ГОСТ 22235-2010 (пункт 5.3.2);
- давления силы тяжести насыпного груза по 4.1.6, с учетом направления ускорения свободного падения, возникающего при опрокидывании вагона.
Силы уравновешены реакциями в опорных узлах, зависящими от конструктивного устройства опорного узла.
4.3.6 Несущую конструкцию кузова вагона, для погрузки которого эксплуатационными документами предусмотрено использование колесных погрузчиков и разгрузчиков, проверяют на прочность при действии в любом месте пола силы по ГОСТ 22235-2010 (пункты 4.3.1, 5.4.1, 4.6.1).
4.3.7 Открытые торцевые борта платформ и кронштейны для их опоры проверяют на прочность при действии сил по ГОСТ 22235-2010 (пункт 4.4.1).
4.3.8 Вагоны, предназначенные для перевозки на паромах, проверяют расчетными методами на прочность при действии:
Примечание - Соответствует продольному (килевому) крену до 10°;
Примечание - Соответствует боковому крену до 30°.
Силы уравновешены реакциями в приспособлениях для закрепления вагона и груза. Допускается уточнять действующие силы в зависимости от характеристик парома.
4.3.10 Подножки и лестницы проверяют на прочность при одновременном действии двух вертикальных сил по 1,0 кН каждая, приложенных на расстоянии 0,3 м друг от друга, и продольной силы 1,0 кН, приложенной в плоскости подножки и ступени лестницы в тех же зонах.
4.3.11 Вертикальные и горизонтальные поручни проверяют на прочность при одновременном действии вертикальной и боковой сил по 1,0 кН каждая, приложенных к середине поручня.
4.3.12 Для крыш вагонов расчетными методами подтверждают прочность и устойчивость сжатых конструкций при действии давления максимальной снеговой нагрузки с полным нормативным значением согласно [2] (раздел 5). Для крыш вагонов-хопперов, не оборудованных устройствами, предотвращающими возникновение вакуума внутри кузова при разгрузке, расчетными методами подтверждают устойчивость сжатых конструкций при действии внешнего избыточного давления 30 кПа.
4.3.13 Силы для проверки прочности, действующие на вагон от применяемых механизмов при погрузке или выгрузке, от работы установленных на вагоне механизмов, определяют в конструкторской документации на вагон в соответствии с его условиями эксплуатации и ГОСТ 22235.
4.3.14 Предохранительные устройства, предназначенные для предотвращения падения на путь оборудования вагона, проверяют на прочность при действии двукратной силы тяжести по 4.1.3 предохраняемого оборудования.
4.3.15 Составные части вагона, тормозную рычажную передачу и кронштейны ее крепления, воспринимающие действие сил в тормозной системе, проверяют расчетными методами на прочность при действии максимальной силы на штоке поршня тормозного цилиндра, определяемой без учета жесткости отпускной пружины и без учета потерь (при коэффициенте полезного действия равном единице).
4.3.16 Составные части несущей конструкции кузова вагона, на которых закреплено подвесное оборудование, проверяют на прочность при действии:
Примечание - Принято значение ускорения, действующего на порожний вагон при соударении при установке его в подпоре на сортировочной горке;
Продольную и вертикальную силу от действия ускорения по формулам (4.10) и (4.11) при использовании расчетных методов прикладывают к центру масс подвесного оборудования. Допускается прикладывать силы инерции массы подвесного оборудования приложением распределенного по объему ускорения. Передачу сил от подвесного оборудования на кузов вагона определяют с учетом устройства их соединения.
Для проверки отсутствия резонанса рекомендуется проводить расчетную оценку собственных частот колебаний подвесного оборудования в сравнении с собственными частотами колебаний несущей конструкции кузова и характерными частотами колебаний на рессорном подвешивании.
4.3.17 Крышки люков полувагона и составные части вагона, обеспечивающие их крепление и запор, проверяют на прочность при следующих условиях:
а) при падении крышки люка на упоры при разгрузке полувагона, загруженного до максимальной расчетной статической осевой нагрузки;
б) при падении на закрытую крышку при погрузке вагона кускового груза общей массой 2000 кг (при массе отдельных кусков не более 100 кг) с высоты 3 м;
в) при падении в центр закрытой крышки груза массой 150 кг с высоты 3 м.
4.3.18 Кронштейны для подтягивания проверяют на прочность расчетными методами при продольной силе 100 кН, приложенной к середине кронштейна.
4.3.19 Устройства крепления грузов в полувагонах (если применяются) проверяют на прочность расчетными методами:
- увязочные и лесные скобы и кольца внутри кузова, расположенные в верхней и средней частях стен, - при приложенной силе 30 кН;
- увязочные и лесные скобы и кольца внутри кузова, расположенные в нижней части стен, - при приложенной силе 150 кН;
- увязочные скобы и кольца снаружи кузова, расположенные в верхней части стен, - при приложенной силе 30 кН.
4.3.20 Увязочные скобы, кольца и поворотные кронштейны, расположенные внутри кузова в крытых вагонах (если применяются), проверяют на прочность расчетными методами при приложенной силе, кН:
|
|
30
| в верхней и средней части стен; |
50
| в нижней части стен; |
80 | на уровне пола. |
4.3.21 Устройства крепления грузов в вагонах-платформах (если применяются) проверяют на прочность расчетными методами при приложенной силе, кН:
|
|
30
| увязочные скобы и кольца на боковых балках; |
100
| анкеры в полу; |
150 | лесные скобы. |
Рекомендуется определять силы, действующие на фитинговые упоры по формуле (4.2) при массе контейнера, предусмотренной эксплуатационной документацией и международным соглашением [3].
4.3.22 Вагоны, оборудованные буферами, проверяют на прочность при действии:
а) продольной силы 1,00 МН, направленной внутрь вагона и приложенной к контактной поверхности каждого из четырех буферов с двух сторон вагона;
б) продольной силы 1,00 МН, направленной внутрь вагона и приложенной к контактной поверхности каждого из двух буферов с одной стороны вагона, уравновешенной продольной силой, приложенной к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства;
в) продольной силы 1,00 МН, направленной внутрь вагона и приложенной к контактной поверхности двух буферов, расположенных по одну сторону от автосцепки с двух сторон вагона;
г) продольной силы 0,75 МН, направленной внутрь вагона и приложенной к контактной поверхности каждого из четырех буферов с двух сторон вагона на расстоянии 50 мм ниже центральной оси буфера.
________________
4.4 Прочность несущей конструкции тележки определяют при действии сил, указанных в таблице 3 для случая установки в вагоне двух тележек (для четырехосного вагона).
Действующие на несущую конструкцию тележки вертикальные и боковые силы должны быть уравновешены реакциями в опорах тележки на подшипниковые узлы колесных пар, зависящими от конструктивного устройства опор.
Силы, действующие на составные части тележки, определяют из условия статического равновесия с учетом устройства их соединения. Пример расчета сил, действующих на боковую раму тележки, приведен в приложении А.
4.4.1 Продольную силу инерции тележки определяют по 4.1.2 при продольной силе, действующей на вагон, по 4.1.1 а.
Продольная сила инерции тележки приложена к упорной поверхности подпятника и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс составных частей тележки, приложенными в их центре масс. Допускается учитывать продольную силу инерции массы составной части тележки приложением распределенного по ее объему ускорения.
Таблица 3 - Силы, действующие на тележку, для определения прочности ее несущей конструкции
|
|
|
|
Силы | Значение силы в режиме I | ||
| а | б | в |
Продольные: |
|
|
|
- сила инерции | По 4.4.1 | - | По 4.4.6 |
- сила при торможении | - | - | По 4.4.7 |
- сила от действия горочного вагонного замедлителя | - | По 4.4.4 | - |
Вертикальные: |
|
|
|
- сила тяжести | По 4.4.2 | По 4.4.2 | По 4.4.2 |
- составляющая силы инерции | По 4.4.3 | - | По 4.4.3 |
Боковые | - | - | По 4.4.5 |
С коэффициентом 0,5. Примечание - Режиму I а соответствует сочетание сил, действующих на тележку при соударении вагона при роспуске с сортировочной горки, режиму I б - при проходе вагонного замедлителя при роспуске вагона с сортировочной горки, режиму I в - при торможении состава, двигающегося в кривом участке пути.
| |||
4.4.2 Силу тяжести кузова вагона, опирающегося на тележку, определяют по 4.1.3. Сила тяжести приложена к опорной поверхности подпятника тележки и рабочей поверхности бокового скользуна при использовании боковых скользунов постоянного контакта.
4.4.3 Вертикальную составляющую силы инерции, действующую на тележку, определяют по формуле (4.3) для кузова вагона с максимальной расчетной массой с учетом высоты центра масс кузова вагона над центрами осей колесных пар равной 2,0 м и базы вагона равной 7,8 м. При этом в формуле (4.2) учитывают продольную силу, действующую на вагон, по 4.1.1 а. Вертикальная составляющая силы инерции приложена к опорной поверхности подпятника тележки.
4.4.4 Продольную силу, действующую на тележку от горочного вагонного замедлителя, принимают равной 240 кН. Продольная сила приложена к упорной поверхности подпятника и уравновешена реакциями в ограничителях продольных перемещений одной колесной пары с одной стороны проема для их установки (наружной или внутренней).
Примечание - Сила соответствует действию горочного вагонного замедлителя на одну колесную пару тележки.
4.4.5 Боковую силу, действующую на тележку, определяют по формуле (4.4) для базы вагона 7,8 м, расстояния между задними упорами автосцепных устройств 10,05 м, длины вагона по осям сцепления 12,02 м. Боковая сила приложена к упорной поверхности подпятника.
4.4.6 Продольную силу инерции тележки определяют по 4.1.2 при продольной силе, действующей на вагон, по 4.1.1 а. Продольная сила инерции тележки приложена к упорной поверхности подпятника и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс составных частей тележки, приложенными в их центре масс. Допускается учитывать продольную силу инерции массы составной части тележки приложением распределенного по ее объему ускорения.
4.4.7 Продольную силу, действующую при торможении на ограничители продольных перемещений колесной пары в проеме для их установки, принимают равной действительной силе нажатия тормозных колодок и определяют по 4.5.3. Продольные силы, действующие на тележку при торможении, самоуравновешенные.
Дополнительно должны быть учтены силы реакции, возникающие в кронштейнах подвеса тормозной рычажной передачи тележки.
4.5 Составные части несущей конструкции тележки дополнительно проверяют на прочность при действии сил, указанных в п.4.5.1-4.5.3.
4.5.1 Площадку или прилив для размещения бокового скользуна на надрессорной балке тележки, несущие составные части бокового скользуна проверяют на прочность при действии вертикальной силы 370 кН и соответствующей продольной силы трения.
Силы прикладывают к центру масс подвесного оборудования. Передачу сил от подвесного оборудования на несущую конструкцию тележки определяют с учетом устройства их соединения.
4.5.3 Составные части тележки, тормозную рычажную передачу и кронштейны ее крепления, воспринимающие действие сил в тормозной системе вагона, проверяют расчетными методами на прочность при действии максимальной силы на штоке поршня тормозного цилиндра, определяемой без учета жесткости отпускной пружины и без учета потерь (при коэффициенте полезного действия, равном единице).
4.6 Сопротивление усталости несущей конструкции кузова вагона определяют при действии сил по 4.6.1, 4.6.2.
При определении сопротивления усталости расчетными методами учитывают симметричность несущей конструкции кузова вагона и указанные в эксплуатационной документации схемы размещения груза. При определении сопротивления усталости методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения сопротивления усталости расчетными методами.
Для предварительной оценки сопротивления усталости несущей конструкции вагона рекомендуется применять расчетный режим, описанный в приложении Д, а также проводить проверку отсутствия резонанса по результатам расчетного определения собственных частот колебаний несущей конструкции кузова в сравнении с характерными частотами колебаний на рессорном подвешивании.
________________
Таблица 4 - Распределение продольных сил, действующих на несущую конструкцию кузова вагона через автосцепные устройства, для определения сопротивления усталости
|
|
|
Среднее значение силы в интервале, МН | Число приложений силы за 1 год | |
| растягивающей | сжимающей |
0,3 | 2432 | 800 |
0,6 | 5700 | 2000 |
1,0 | 5120 | 2230 |
1,4 | 3050 | 1410 |
1,8 | 800 | 800 |
2,2 | 180 | 200 |
2,6 | 0 | 50 |
3,0 | 0 | 9 |
3,35 | 0 | 1 |
Общее число приложений силы | 17500 | 7500 |
Устанавливают следующие схемы приложения продольных сил к кузову вагона:
а) сжимающая сила, направленная внутрь вагона, приложена к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза.
Одновременно с продольной силой, действующей на несущую конструкцию кузова вагона через автосцепные устройства, на кузов вагона действует вертикальная составляющая силы инерции по 4.1.4;
б) растягивающая сила, направленная наружу вагона, приложена к опорной поверхности переднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза.
Одновременно с продольной силой, действующей на несущую конструкцию кузова вагона через автосцепные устройства, на кузов вагона действует вертикальная составляющая силы инерции по 4.1.4;
в) силы, направленные внутрь вагона, приложены к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона;
г) силы, направленные наружу вагона, приложены к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
Таблица 5 - Распределение продольных сил, действующих на несущую конструкцию кузова вагона через автосцепные устройства, для определения сопротивления усталости для вагона с максимальной расчетной статической осевой нагрузкой не более 245 кН, не подлежащего роспуску с сортировочных горок или оборудованного поглощающими аппаратами класса Т2 и Т3
|
|
|
Среднее значение силы в интервале, МН | Число приложений силы за 1 год | |
| растягивающей | сжимающей |
0,2 | 2650 | 800 |
0,4 | 5700 | 2000 |
0,7 | 5120 | 2230 |
1,0 | 3050 | 1410 |
1,3 | 800 | 800 |
1,6 | 180 | 200 |
1,9 | 0 | 50 |
2,1 | 0 | 9 |
2,4 | 0 | 1 |
Общее число приложений силы | 17500 | 7500 |
4.6.2 Динамические силы (динамические напряжения), действующие на несущую конструкцию кузова вагона при движении, и частоту их изменения определяют по 5.1 с учетом распределения скоростей движения, приведенного в таблице 6.
где коэффициенты принимают:
b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке или группе тележек под одним концом вагона: b=(n+2)/(2n);
4.7 Сопротивление усталости несущей конструкции тележки определяют при действии сил по 4.7.1, 4.7.2 для случая установки в вагоне двух тележек (для четырехосного вагона).
Для предварительной оценки сопротивления усталости несущей конструкции тележки рекомендуется применять расчетный режим, описанный в приложении Д, а также проводить проверку отсутствия резонанса по результатам расчетного определения собственных частот колебаний несущей конструкции в сравнении с характерными частотами колебаний на рессорном подвешивании.
Таблица 6 - Распределение скоростей движения для определения сопротивления усталости
|
|
|
|
|
|
|
Интервал скорости движения, м/с | Средняя скорость интервала, м/с | Вероятность движения в диапазоне скорости для вагона с конструкционной скоростью, м/с (км/ч) | ||||
|
| 44,4 (160) | 38,9 (140) | 33,3 (120) | 27,8 (100) | 25,0(90) |
От 0,00 до 12,5 | 6,25 | 0,02 | 0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,15 |
Св. 12,5 до 15,0 | 13,75 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,12 | 0,30 |
Св. 15,0 до 17,5 | 16,25 | 0,07 | 0,07 | 0,10 | 0,30 | 0,35 |
Св. 17,5 до 20,0 | 18,75 | 0,09 | 0,10 | 0,18 | 0,20 | 0,13 |
Св. 20,0 до 22,5 | 21,25 | 0,11 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,05 |
Св. 22,5 до 25,0 | 23,75 | 0,13 | 0,15 | 0,15 | 0,10 | 0,02 |
Св. 25,0 до 27,5 | 26,25 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,06 | - |
Св. 27,5 до 30,0 | 28,75 | 0,13 | 0,10 | 0,09 | 0,02 | - |
Св. 30,0 до 32,5 | 31,25 | 0,09 | 0,08 | 0,06 | - | - |
Св. 32,5 до 35,0 | 33,75 | 0,06 | 0,05 | 0,02 | - | - |
Св. 35,0 до 37,5 | 36,25 | 0,04 | 0,05 | - | - | - |
Св. 37,5 до 40,0 | 38,75 | 0,03 | 0,02 | - | - | - |
Св. 40,0 до 42,5 | 41,25 | 0,02 | - | - | - | - |
Св. 42,5 до 45,0 | 43,75 | 0,01 | - | - | - | - |
Св. 45,0 до 47,5 | 46,25 | - | - | - | - | - |
Св. 47,5 до 50,0 | 48,75 | - | - | - | - | - |
Св. 50,0 до 52,5 | 51,25 | - | - | - | - | - |
Св. 52,5 до 55,0 | 53,75 | - | - | - | - | - |
4.7.1 Вертикальную составляющую силы инерции, действующую на тележку, определяют по формуле (4.3) для кузова вагона с максимальной расчетной массой с учетом высоты центра масс кузова вагона над центрами осей колесных пар равной 2,0 м и базы вагона равной 7,8 м. При этом, в формуле (4.2) учитывают продольную силу, действующую на вагон, по таблице 4. Вертикальная составляющая силы инерции приложена к опорной поверхности подпятника тележки.
Одновременно с вертикальной составляющей силы инерции действует продольная сила инерции тележки по 4.1.2 при продольной силе, действующей на вагон, по таблице 4. Продольная сила инерции тележки приложена к упорной поверхности подпятника и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс составных частей тележки, приложенными в их центре масс. Допускается учитывать продольную силу инерции массы составной части тележки приложением распределенного по ее объему ускорения.
4.7.2 Динамические силы (динамические напряжения), действующие на тележку при движении вагона, и их частоты определяют по 5.1 с учетом распределения скоростей движения, приведенного в таблице 6, и с учетом наибольших износов деталей в рессорном подвешивании, допустимых эксплуатационными документами на тележку.
К динамическим силам, действующим на составные части тележки, относят:
- вертикальную динамическую силу, действующую на обрессоренные составные части несущей конструкции тележки;
- вертикальную динамическую силу, действующую на необрессоренные составные части несущей конструкции тележки;
- самоуравновешенные силы, возникающие в рессорном подвешивании при действии вертикальной динамической силы на обрессоренные составные части;
- рамные силы.
5 Режимы для определения показателей динамических качеств, динамических сил и устойчивости к выжиманию и опрокидыванию при движении
5.1 Показатели динамических качеств вагона и динамические силы (динамические напряжения), действующие на несущую конструкцию кузова вагона и тележки, определяют в соответствии с 5.1.1-5.1.8.
При определении показателей динамических качеств расчетными методами учитывают симметричность вагона и указанные в эксплуатационной документации схемы размещения груза. При определении показателей динамических качеств методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения показателей динамических качеств расчетными методами.
5.1.1 На участках пути со следующими характеристиками:
а) прямой участок пути протяженностью не менее 1000 м;
б) участок пути, состоящий из прямой, переходной кривой и круговой кривой проектного (среднего) радиуса в диапазоне от 300 м до 400 м включительно;
в) участок пути, состоящий из прямой, переходной кривой и круговой кривой проектного (среднего) радиуса в диапазоне от 600 м до 800 м включительно;
________________
________________
5.1.2 На прямом участке пути (см. 5.1.1 а) показатели динамических качеств определяют со скоростями движения от 20 км/ч до скорости, соответствующей конструкционной скорости вагона с шагом от 10 до 20 км/ч. При проведении расчетов рекомендуется рассматривать превышение конструкционной скорости в 1,1 раза.
При движении по стрелочному переводу на боковой путь по 5.1.1 г показатели динамических качеств определяют со скоростями движения от 10 км/ч до 40 км/ч, с шагом не более 10 км/ч.
________________
5.1.4 Характеристики неровности рельсов на участках пути по 5.1.1 а - 5.1.1 в должны соответствовать таблице 7.
Таблица 7 - Характеристики неровностей рельсов для определения показателей динамических качеств
В миллиметрах
|
|
|
|
|
|
|
Конструкционная скорость вагона, км/ч | Отступление, не более | |||||
| по ширине колеи | по уровню | по перекосу | по просадке | Разность смежных стрел | |
|
|
|
|
| до 20 м вкл. | Более 20 м - до 40 м вкл. |
От 90 до 140 вкл. | 6/14 | 16 | 12 | 15 | 15 | 25 |
В числителе для сужения колеи, в знаменателе - для уширения колеи. Измеренных от середины хорды длиной 20 м при длине неровности пути. | ||||||
5.1.5 Показатели динамических качеств определяют расчетным методом для одиночного вагона. При определении показателей динамических качеств по результатам испытаний вагон включают в состав опытного поезда массой не более 1 тыс.т.
Динамические силы (динамические напряжения), действующие в несущей конструкции вагона и тележки, определяют для одиночного вагона. При этом должны быть учтены динамические силы (динамические напряжения) от действия продольных сил по 4.6.1.
Допускается определять динамические силы (динамические напряжения), действующие в несущей конструкции вагона и тележки, в составе поезда массой не менее 4 тыс.т. При этом силы по 4.6.1 не учитывают.
5.1.6 Коэффициент трения между колесом и рельсом при определении показателей динамических качеств расчетным методом принимают равным 0,25 на поверхности катания колеса, 0,30 на гребне. Испытания проводят при существующем естественном значении коэффициента трения между колесом и рельсом.
5.1.7 Профиль поверхности катания колеса при определении показателей динамических качеств рекомендуется принимать новым и с износом по кругу катания от 1,3 до 2,0 мм.
5.1.8 Для вагонов со статическим прогибом несущей конструкции более 25 мм при определении показателей динамических качеств расчетным методом учитывают изгибные колебания несущей конструкции кузова.
5.2 Устойчивость вагона от выжимания определяют расчетными методами для минимальной расчетной массы вагона в соответствии с 5.2.1-5.2.4.
Силы при определении устойчивости от выжимания принимают статическими, учитывают симметричность несущей конструкции кузова вагона.
Примечание - Устойчивость вагона от выжимания проверяют для случая сочетания большой боковой силы взаимодействия набегающего колеса с рельсом и малой вертикальной силы на это колесо, возникающего при экстренном торможении при прохождении составом кривого участка пути.
5.2.1 Вагон расположен на участке круговой кривой проектного (среднего) радиуса 250 м. Рассматривают случай круговой кривой с возвышением наружного рельса 0,15 м и без возвышения наружного рельса.
Для вагонов сочлененного типа дополнительно рассматривают прямой участок пути.
5.2.2 Боковые силы вычисляют по формуле (4.4) для продольной силы, действующей на опорные поверхности задних упоров автосцепного устройства, 500 кН. Боковые силы противоположных направлений приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
Для вагонов сочлененного типа боковые силы одного направления приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
5.2.3 К опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства приложены вертикальные силы, определяемые по формуле (4.1) для разности уровней осей автосцепок 0,08 м. Рассматривают случаи действия вертикальных сил вверх и вниз.
5.2.4 Коэффициент трения между колесом и рельсом принимают равным 0,25.
5.3 Устойчивость вагона от опрокидывания определяют расчетными методами для минимальной расчетной массы вагона и предусмотренных эксплуатационными документами схем размещения груза в соответствии с 5.3.1-5.3.3.
Силы при определении устойчивости от опрокидывания принимают статическими, учитывают симметричность несущей конструкции кузова вагона.
Примечание - Устойчивость вагона от опрокидывания наружу кривой проверяют для случая торможения вагона с наибольшей скорости движения в кривой при действии ветровой нагрузки наружу кривой. Устойчивость вагона от опрокидывания внутрь кривой проверяют для случая движения вагона с малой скоростью в режиме тяги поезда при действии ветровой нагрузки внутрь кривой.
5.3.1 При опрокидывании наружу кривой рассматривают следующие условия движения:
а) вагон расположен на участке круговой кривой среднего радиуса 650 м;
в) боковые силы вычисляют по формуле (4.5) для продольной силы, действующей на опорные поверхности задних упоров автосцепного устройства, равной 0,5 МН для минимальной расчетной массы вагона, 1,0 МН для максимальной расчетной статической осевой нагрузки вагона. Промежуточные значения продольной силы определяют линейной интерполяцией. Боковые силы приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона и действуют перпендикулярно продольной оси вагона наружу кривой.
Для вагонов сочлененного типа боковые силы, действующие наружу кривой, вычисляют по формуле (4.6);
г) к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства приложены вертикальные силы, определяемые по формуле (4.1) для разности уровней осей автосцепок 0,08 м. Рассматривают случаи действия вертикальных сил вверх и вниз;
д) удельное давление ветра, действующее наружу кривой, принимают равным 360 Па.
Допускается уменьшение нормативного давления ветра для вагонов обтекаемой формы умножением нормативного давления на аэродинамический коэффициент, определяемый по результатам расчета или испытаний на основе результатов продувок моделей вагонов в аэродинамических трубах. Для котлов вагонов-цистерн допускается уменьшение нормативного давления ветра на 10%.
5.3.2 При опрокидывании внутрь кривой рассматривают следующие условия движения:
а) вагон расположен на участке круговой кривой среднего радиуса 300 м;
в) боковые силы вычисляют по формуле (4.5) для продольной силы, действующей на опорные поверхности передних упоров автосцепного устройства, равной 0,7 МН для минимальной расчетной массы вагона, 1,4 МН для максимальной расчетной статической осевой нагрузки вагона. Промежуточные значения продольной силы определяют линейной интерполяцией. Боковые силы приложены к передним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона и действуют перпендикулярно продольной оси вагона внутрь кривой.
Для вагонов сочлененного типа боковые силы, действующие внутрь кривой, вычисляют по формуле (4.6);
г) к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства приложены вертикальные силы, определяемые по формуле (4.1) для разности уровней осей автосцепок 0,08 м. Рассматривают случаи действия вертикальных сил вверх и вниз;
д) удельное давление ветра, действующее внутрь кривой, принимают равным 360 Па.
Допускается уменьшение нормативного давления ветра для вагонов обтекаемой формы умножением нормативного давления на аэродинамический коэффициент, определяемый по результатам расчета или испытаний на основе результатов продувок моделей вагонов в аэродинамических трубах. Для котлов вагонов-цистерн допускается уменьшение нормативного давления ветра на 10%.
5.3.3 При определении динамической вертикальной силы давления колеса на рельс учитывают:
- боковые перемещения центров тяжести кузова вагона, груза и тележек, вызванные действием сил по 5.3.1 б, 5.3.1 в, 5.3.1 д или 5.3.2 б, 5.3.2 в, 5.3.2 д;
- боковые перемещения центров тяжести кузова вагона, груза и тележек, вызванные боковым наклоном при действии сил по 5.3.1 б, 5.3.1 в, 5.3.1 д или 5.3.2 б, 5.3.2 в, 5.3.2 д.
Боковые перемещения определяют с учетом наибольших зазоров между составными частями вагона, допустимыми конструкторской документацией и эксплуатационными документами.
6 Требования к прочности, устойчивости сжатых конструкций и сопротивлению усталости
6.1 Прочность несущих конструкций оценивают в соответствии с 6.1.1-6.1.6.
6.1.1 При оценке прочности определяют общие и местные напряжения в сварных и литых составных частях несущих конструкций.
В сварных конструкциях местные напряжения определяют на расстоянии от 1,0t до 1,5t от границы сварного шва, где t - толщина листа.
В литых конструкциях местные напряжения определяют на расстоянии от 1,0t до 1,5t от локальных концентраторов напряжений (канавок, выступов) с характерным размером менее t, где t - толщина стенки.
Местные напряжения, полученные расчетными методами в зонах влияния сосредоточенных нагрузок, не оценивают.
Допускается для материалов, прочность которых не оценивают по величине предела текучести или условного предела текучести, применять для определения эквивалентных напряжений специальные критерии.
Примечание - Специальные критерии применяют, например, для керамики, полимеров, композиционных материалов.
6.1.3 Для обеспечения прочности несущей конструкции напряжения не должны превышать допускаемого, определяемого по формулам:
Примечание - Понижающие коэффициенты для болтов даны с учетом предварительной затяжки.
При определении прочности методом испытаний дополнительно визуально определяют отсутствие остаточных деформаций и повреждений несущей конструкции.
Таблица 8 - Понижающие коэффициенты для оценки прочности составных частей несущих конструкций вагона
|
|
|
|
|
Составная часть несущей конструкции | Понижающий коэффициент | |||
|  | | | |
1 Хребтовая балка кузова (несущие боковые балки кузова), шкворневая балка, котлы  и опоры котлов вагонов-цистерн  |
|
|
| |
- прокат, штамповки, поковки | 0,90 | 0,55 | 1,20 | |
- литые детали | 0,85 | 0,50 | 1,00 | |
- металл сварного шва | 0,85 | 0,50 | - | |
- болты  | 0,60 | 0,35 | 1,20 | |
2 Составные части кузова (за исключением перечисленных в показателе 1 таблицы 8) |
|
|
| |
- прокат, штамповки, поковки | 0,95 | 0,60 | 1,30 | |
- литые детали | 0,90 | 0,55 | 1,20 | |
- металл сварного шва | 0,90 | 0,60 | - | |
- болты | 0,65 | 0,40 | 1,30 | |
3 Составные части тележки |
|
|
| |
- прокат, штамповки, поковки | 0,90 | 0,55 | 1,10 | |
- литые детали | 0,85 | 0,50 | 1,00 | |
- металл сварного шва | 0,80 | 0,50 | - | |
- болты | 0,55 | 0,30 | 1,10 | |
4 Составные части тормозной рычажной передачи и кронштейнов ее крепления |
|
|
| |
- прокат, штамповки, поковки | 0,60 | 0,35 | 0,70 | |
- литые детали | 0,55 | 0,30 | 0,70 | |
- металл сварного шва | 0,50 | 0,35 | - | |
- болты | 0,50 | 0,25 | 1,00 | |
Применяют для болтов повышенной точности. Допускается в режиме I а по 4.1 для составных частей кузова (показатели 1 и 2 таблицы 8) принимать =1,00 для листового, фасонного, сортового проката, штамповок и поковок, литых деталей. Для металла сварного шва и болтов коэффициенты , , допускается увеличивать на 10%. Для котла вагона-цистерны, в котором продольные силы, действующие через автосцепные устройства, передаются через котел, коэффициенты , , уменьшают на 5%. Для составных частей вагонов, работающих при повышенных температурах, коэффициенты , , умножают на: | ||||
0,90
| для температуры от 51°С до 100°С включ.; | |||
0,85
| для температуры свыше 100°С до 150°С включ.; | |||
0,80
| для температуры свыше 150°С до 200°С включ.; | |||
0,75
| для температуры свыше 200°С до 250°С включ.; | |||
0,70
| для температуры свыше 250°С до 300°С включ. | |||
При нахлесточном одностороннем соединении деталей, а также при соединении двух деталей через промежуточную деталь, коэффициенты , , умножают на 0,90. | ||||
6.1.4 Для обеспечения прочности заклепочных соединений при применении расчетных методов проверки, напряжения не должны превышать допускаемых, определяемых по формулам:
При определении прочности методом испытаний визуально определяют отсутствие остаточных деформаций и повреждений заклепочных соединений.
Таблица 9 - Понижающие коэффициенты для оценки прочности заклепочных соединений в составных частях несущих конструкций вагона
|
|
|
Составная часть несущей конструкции | Понижающий коэффициент | |
| | |
1 Хребтовая балка кузова (несущие боковые балки кузова), шкворневая балка, котлы и опоры котлов вагонов-цистерн | 0,45 | 1,00 |
2 Составные части кузова (за исключением перечисленных в показателе 1 таблицы 9) и автосцепного устройства | 0,50 | 1,10 |
3 Составные части тележки | 0,40 | 0,95 |
4 Составные части тормозной рычажной передачи и кронштейнов ее крепления | 0,35 | 0,75 |
6.1.5 Прочность котлов вагонов-цистерн оценивают:
- при действии сил по 4.1 - в соответствии с понижающими коэффициентами, приведенными в таблицах 8 и 9;
- при действии сил по 4.3.1 а - в соответствии с [1] (пункт 6.8.2.1.16);
- при действии сил по 4.3.1 б - в соответствии с ГОСТ 14249-89 (пункт 1.4.1 для условий испытаний).
6.1.6 Для обеспечения прочности составных частей автосцепного устройства, а также их крепления на вагоне при действии сил по 4.3.23:
- для маятниковой подвески и центрирующей балочки напряжения по 6.1.2 не должны превышать предел выносливости материала;
6.2 Устойчивость сжатых конструкций оценивают расчетными методами в соответствии с 6.2.1, 6.2.2.
6.2.1 При расчете устойчивости рам вагонов необходимо учитывать начальные прогибы от действия силы тяжести.
6.2.2 Собственные значения (масштабные множители приложенных нагрузок), полученные в результате расчета на устойчивость, должны составить, не менее:
|
|
1,1 | для рамы вагона при расчете по 4.1 (режим I в); |
1,5 | для котла вагона-цистерны при расчете по 4.3.2; |
1,1 | для крыши вагона при расчете по 4.3.12; |
2,0 | при расчете по 4.1 (режим I в) для вагона-цистерны, в котором продольные силы, действующие через автосцепные устройства, передаются через котел. |
6.3 Сопротивление усталости металлических несущих конструкций оценивают в соответствии с 6.3.1-6.3.8.
6.3.1 Сопротивление усталости оценивают в многоцикловой постановке, когда амплитуды действующих напряжений лежат в диапазоне не менее 10 МПа для сталей, не менее 3 МПа для алюминиевых сплавов и не более 75% от значения предела текучести (условного предела текучести) материала. Положения настоящего раздела применяют к сталям и алюминиевым сплавам, предел текучести (условный предел текучести) которых не превышает 960 МПа.
6.3.2 Сопротивление усталости составной части вагона оценивают по коэффициенту запаса n, определяемому по формуле
6.3.3.1 Расчетным способом - по формуле
________________
________________
________________
Таблица 10 - Коэффициенты снижения предела выносливости для различных сварных соединений
|
|
|
|
Эскиз составной части | (Обозначение) и описание | Коэффициент снижения предела выносливости | |
|
| St. | Al. |
 | (111) Лист, прокатный профиль. Без острых кромок, заусенцев, зарубов | 1,00 | |
(200) Стыковой сварной шов при поперечном к линии шва направлении наибольшего главного напряжения | |||
 | (211) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
100% неразрушающий контроль | 1,43 | 1,78 |
 | (212) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Механическая обработка поверхности до 0,1 толщины.
100% неразрушающий контроль | 1,78 | 2,22 |
 | (213) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Без механической обработки поверхности.
Без неразрушающего контроля | 2,00 | 2,50 |
 | (214) Односторонний шов с полным проплавлением.
На временной подкладке.
Подкладка удалена.
Визуальный контроль основания шва | 2,00 | 2,86 |
 | (215) Односторонний шов с полным проплавлением.
На остающейся подкладке | 2,25 | 3,20 |
 | (216.1) Односторонний шов с полным проплавлением.
100% неразрушающий контроль основания шва | 2,25 | 2,86 |
 | (216.2) Односторонний шов с полным проплавлением.
Без неразрушающего контроля | 4,44 | 6,67 |
 | (217) Двусторонний шов с неполным проплавлением | 4,44 | 6,67 |
 | (221) Шов с полным проплавлением.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
100% неразрушающий контроль |
|
|
| Уклон 1:5 | 1,43 | 1,78 |
| Уклон 1:3 | 1,60 | 2,00 |
| Уклон 1:2 | 1,78 | 2,50 |
 | (222) Шов с полным проплавлением.
Сварка в горизонтальном положении.
Сварка без подкладки.
100% неразрушающий контроль |
|
|
| Уклон 1:5 | 1,78 | 2,50 |
| Уклон 1:3 | 2,00 | 2,86 |
| Уклон 1:2 | 2,22 | 3,20 |
 | (223) Шов с полным проплавлением.
Сварка без подкладки.
100% неразрушающий контроль |
|
|
| Уклон 1:5 | 2,00 | 3,20 |
| Уклон 1:3 | 2,25 | 3,64 |
| Уклон 1:2 | 2,54 | 4,00 |
 | (226) Шов с полным проплавлением.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
100% неразрушающий контроль.
Сварен до сборки основного сечения | 1,60 | 2,00 |
 | (231) Соединение профильного проката.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
100% неразрушающий контроль | 2,00 | 2,86 |
 | (232.1) Сварка замкнутых профилей круглого сечения.
Односторонний шов с полным проплавлением.
100% неразрушающий контроль
| 2,25 | 2,86 |
 | (232.2) Сварка замкнутых профилей круглого сечения.
Односторонний шов с полным проплавлением.
Без неразрушающего контроля
| 4,44 | 6,67 |
 | (234.1) Сварка замкнутых профилей коробчатого сечения.
Односторонний шов с полным проплавлением.
100% неразрушающий контроль основания шва | 2,86 | 3,20 |
 | (234.2) Сварка замкнутых профилей коробчатого сечения.
Односторонний шов с полным проплавлением.
Без неразрушающего контроля | 4,44 | 6,67 |
 | (241) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
100% неразрушающий контроль торцов шва | 1,60 | 2,00 |
 | (242) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Сварка в горизонтальном положении.
Сварка без подкладки.
100% неразрушающий контроль торцов шва
| 1,78 | 2,22 |
 | (243) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
Установлены косынки в углах.
100% неразрушающий контроль торцов шва | 2,00 | 2,50 |
 | (244) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Установлены косынки в углах.
100% неразрушающий контроль торцов шва | 2,25 | 2,86 |
 | (245) Двусторонний шов с полным проплавлением.
Без косынок в углах.
Без неразрушающего контроля | 3,20 | 4,00 |
(300) Сварной шов при продольном к линии шва направлении наибольшего главного напряжения | |||
 | (311.1) Автоматическая сварка.
Пустотелое сечение.
Сварка без прерывания процесса | 1,28 | 1,60 |
 | (311.2) Автоматическая сварка.
Пустотелое сечение.
Сварка с прерыванием процесса | 1,78 | 2,22 |
 | (312.1) Шов с полным проплавлением.
Выпуклость шва удалена механической обработкой.
100% неразрушающий контроль | 1,28 | 1,60 |
 | (312.2) Шов с полным проплавлением.
100% неразрушающий контроль.
Сварка без прерывания процесса | 1,43 | 1,78 |
 | (313) Шов с полным проплавлением.
100% неразрушающий контроль.
Сварка с прерыванием процесса | 1,78 | 2,22 |
 | (321) Автоматическая сварка.
Двусторонний шов с полным проплавлением (К-образная разделка кромок).
Сварка без прерывания процесса.
100% неразрушающий контроль | 1,28 | 1,60 |
 | (322) Автоматическая сварка.
Двусторонний шов.
Сварка без прерывания процесса | 1,43 | 1,78 |
 | (323) Ручная сварка.
Двусторонний угловой или стыковой сварной шов.
Сварка без прерывания процесса | 1,78 | 2,22 |
 | (325) Двусторонний угловой или стыковой сварной шов.
Размер отверстия не более 40% от высоты сечения.
 - напряжение вдоль направления шва; | St.: 2,25(1-  ) | |
| - напряжение поперек направления шва в зоне отверстия | Al.: 2,86(1- ) | |
 | (326) Ручная сварка.
Односторонний угловой или стыковой сварной шов.
Сварка без прерывания процесса | 2,00 | 2,50 |
(400) Крестовые и Т-образные соединения | |||
 | (411) Двусторонние швы с полным проплавлением (К-образная разделка кромок).
Наружная поверхность шва механически обработана. |
|
|
| Смещение кромок  0,15 t . | 2,00 | 2,86 |
| Без смещения кромок | 1,78 | 2,50 |
 | (412) Двусторонние швы с полным проплавлением (К-образная разделка кромок).
Наружная поверхность шва механически не обработана. |
|
|
| Смещение кромок 0,15 t . | 2,25 | 3,20 |
| Без смещения кромок | 2,00 | 2,86 |
 | (413) Двусторонние швы с неполным проплавлением (угловые или с К-образной разделкой кромок). |
|
|
| Смещение кромок 0,15 t . | 2,54 | 3,64 |
| Без смещения кромок | 2,25 | 3,20 |
 | (415) Односторонние швы с полным проплавлением (с V-образной разделкой кромок).
Смещение кромок 0,15 t . |
|
|
| Неразрушающий (в том числе визуальный) контроль полного проплавления. | 2,25 | 3,20 |
| Без контроля полного проплавления | 4,44 | 6,67 |
 | (416) Односторонние швы с неполным проплавлением (без разделки кромок).
Смещение кромок 0,15 t | 4,44 | 6,67 |
(500) Присоединение ненесущих составных частей | |||
 | (511.1) Толщина присоединенной пластины не более толщины основной пластины.
Двусторонние швы с полным проплавлением (К-образная разделка кромок или угловые швы).
Наружная поверхность шва механически обработана | 1,60 | 2,22 |
 | (511.2) Толщина присоединенной пластины не более толщины основной пластины.
Двусторонние угловые швы.
Наружная поверхность шва механически не обработана | 2,00 | 2,86 |
 | (512.1) Толщина поперечного ребра не более толщины основной стенки.
Двусторонние швы с полным проплавлением (К-образная разделка кромок или угловые швы).
Наружная поверхность шва механически обработана | 1,60 | 2,22 |
 | (512.2) Толщина поперечного ребра не более толщины основной стенки.
Двусторонние угловые швы.
Наружная поверхность шва механически не обработана | 2,00 | 2,86 |
 | (513) Прямоугольные или круглые накладки.
Приварка по периметру. |
|
|
|  50 мм | 2,00 | 2,86 |
| 50< 150 мм | 2,25 | 3,20 |
| 150< 300 мм | 2,54 | 4,00 |
| >300 мм | 3,20 | 4,44 |
 | (514) Ребро жесткости.
Односторонний шов с полным или неполным проплавлением | 2,25 | 3,20 |
 | (521) Продольное ребро.
Угловой сварной шов по периметру |
|
|
|  50 мм | 2,00 | 2,86 |
| 50< 150 мм | 2,25 | 3,20 |
| 150< 300 мм | 2,54 | 4,00 |
|  >300 мм | 3,20 | 4,44 |
 | (522) Продольное ребро с радиусным переходом.
Угловой сварной шов по периметру.
Наружная поверхность шва механически обработана c <2 t , c  25 мм, где t - толщина ребра; r >150 мм, где r - радиус скругления ребра | 1,78 | 2,50 |
 | (523) Продольное ребро с радиусным переходом или скруглением.
Угловой сварной шов по периметру.
c <2 t , c 25 мм, где t - толщина ребра; |
|
|
| r>0,5h | 2,25 | 3,20 |
| r 0,5 h или <20°, где r - радиус скругления ребра;
h - высота сечения;
- угол наклона ребра к горизонтали | 2,54 | 4,00 |
 | (525) Продольная косынка длиной , приваренная встык к полке. |
|
|
|  150 мм | 3,20 | 4,44 |
| 150< 300 мм | 3,56 | 5,00 |
| >300 мм | 4,00 | 5,71 |
 | (526) Продольная косынка, приваренная встык к полке шириной w.
Поверхность сварного шва механически обработана до образования скругления радиусом r. |
|
|
| r>150 мм или r/w>1/3 | 1,78 | 2,22 |
| 1/6< r / w 1/3 | 2,25 | 2,86 |
| r / w 1/6 | 3,20 | 3,64 |
(600) Нахлесточные соединения | |||
 | (611) Соединение через накладки лобовыми угловыми сварными швами.
Для корня сварного шва | 3,63 | 5,00 |
 | (612) Фланговые угловые швы.
Длина сварного шва не менее 40 катетов | 3,20 | 4,44 |
 | (613) Продольная косынка с радиусным переходом или скосом.
c <2 t , c 25 мм, где t - толщина косынки;
<20°, где - угол наклона косынки к горизонтали. Приварена угловыми швами к нагруженному элементу: |
|
|
| - листу, полосе | 2,54 | 3,64 |
| - угловому сечению | 3,20 | 4,44 |
 | (614) Соединение лобовыми угловыми сварными швами.
Для корня сварного шва | 4,44 | 6,67 |
(700) Усиления (накладки) | |||
 | (711) Накладка толщиной  на двутавровое сечение с толщиной верхней полки t.
Угловые сварные швы. |
|
|
|  | 2,86 | 4,00 |
|  | 3,20 | 4,44 |
|  | 3,56 | 5,00 |
 | (712) Накладка толщиной на балку толщиной t. Угловые сварные швы.
Концы сварного шва механически обработаны. |
|
|
| | 2,25 | 2,86 |
| | 2,54 | 3,20 |
| | 2,86 | 3,64 |
 | Накладка на полое сечение.
Толщина стенок не более 25 мм | 3,20 | 4,00 |
Сталь и стальные сплавы. Алюминиевые сплавы. Примечание - Для случаев поверхностной обработки сварных швов (если она не учтена в описании) коэффициент снижения предела выносливости умножают на дополнительный коэффициент:
а) 0,80 для механической обработки поверхности шва;
б) 0,80 для оплавления поверхности шва;
в) 0,80 для дробеструйной обработки поверхности шва для материала с пределом текучести не более 355 МПа;
г) 0,70 для дробеструйной обработки поверхности шва для материала с пределом текучести более 355 МПа.
Для случая работы сварных соединений в условиях повышенных температур коэффициент снижения предела выносливости умножают на отношение модуля Юнга материала при повышенной температуре к модулю Юнга материала при температуре 20°С.
| |||
6.3.5 Приведенную амплитуду динамического напряжения определяют для сварных конструкций по компоненте местного напряжения, перпендикулярной границе сварного шва (или по наибольшему главному напряжению, если его направление лежит в углах от минус 60° до 60° к перпендикуляру к границе сварного шва).
Приведенную амплитуду динамического напряжения для литых конструкций и общего напряжения в сварных конструкциях определяют по наибольшему главному напряжению.
Таблица 11 - Коэффициенты снижения предела выносливости для различных зон литой детали
|
|
Описание зоны | Коэффициент снижения предела выносливости |
Поверхностные дефекты не допускаются.
Не допускается исправление дефектов сваркой.
Допускается исправление поверхностных дефектов зачисткой (без острых кромок, заусенцев, зарубов).
100% неразрушающий контроль | 1,00 |
Поверхностные дефекты не допускаются.
Допускается исправление дефектов сваркой с последующей термической обработкой.
100% неразрушающий контроль | 1,16 |
Поверхностные дефекты не допускаются.
Допускается исправление дефектов сваркой.
Без неразрушающего контроля | 1,43 |
Допускаются поверхностные дефекты | 1,60 |
Примечание - Для боковых рам и надрессорных балок размеры допустимых без исправления литейных дефектов определены ГОСТ 32400.
| |
________________
где k - счетчик номеров уровней значения силы;
k - счетчик номеров уровней значения скорости движения;
(Поправка, ИУС 8-2017)
6.3.7 Амплитуду динамического напряжения при действии сил по 4.6.1 определяют методом экстремумов в соответствии с ГОСТ 25.101-83 (пункт 3.2.1), при действии сил по 4.6.2 - методом полных циклов или методом "дождя" по ГОСТ 25.101-83 (пункт 3.3.3).
6.3.8 Коэффициент запаса сопротивления усталости несущей конструкции должен соответствовать таблице 13.
Таблица 12 - Средняя техническая скорость движения для различных значений конструкционной скорости вагона
В километрах в час
|
|
|
|
Конструкционная скорость | Средняя техническая скорость | Конструкционная скорость | Средняя техническая скорость |
200 | 112 | 120 | 81 |
160 | 92 | 100 | 69 |
140 | 89 | 90 | 61 |
Таблица 13 - Допустимые коэффициенты запаса сопротивления усталости несущей конструкции
|
|
|
|
|
Вариант | Метод определения предела выносливости по амплитуде | Метод определения приведенной амплитуды | Коэффициент запаса сопротивления усталости несущей конструкции, не менее | |
|
|
| кузова вагона | тележки, сцепных устройств |
А | Испытания или расчет по 6.3.3, 6.3.4 | Испытания по 5.1 | 1,15 | 1,30 |
Б | Испытания или расчет по 6.3.3, 6.3.4 | Расчет по 5.1 | 1,20 | 1,40 |
В | Испытания или расчет по 6.3.3, 6.3.4 | Расчет по формулам (4.12)-(4.14) | 1,50 | 1,80 |
7 Требования к показателям динамических качеств и устойчивости к выжиманию и опрокидыванию при движении
7.1 Требования к показателям динамических качеств вагона принимают в соответствии с 7.1.1-7.1.8.
7.1.1 Динамические качества вагона оценивают по следующим показателям:
- максимальное отношение рамной силы к статической осевой нагрузке;
- максимальный коэффициент динамической добавки обрессоренных частей;
- максимальный коэффициент динамической добавки необрессоренных частей;
- минимальный коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса.
Дополнительно оценивают:
- максимальное вертикальное ускорение обрессоренных частей;
- максимальное боковое ускорение обрессоренных частей.
7.1.2 При обработке временных зависимостей рамной силы, коэффициента динамической добавки обрессоренных и необрессоренных частей, вертикального и бокового ускорения учитывают частоты в диапазоне от 0 Гц до 20 Гц.
7.1.3 Максимальные значения показателей динамических качеств определяют с вероятностью 0,9985.
7.1.4 Коэффициент динамической добавки обрессоренных частей определяют по отношению вертикальной динамической силы, действующей от кузова вагона на тележку, к силе тяжести, действующей от кузова вагона на тележку.
7.1.5 Коэффициент динамической добавки необрессоренных частей определяют по отношению вертикальной динамической силы, действующей от тележки на шейку оси колесной пары, к силе тяжести, действующей от тележки на шейку оси колесной пары.
7.1.6 Вертикальное и боковое ускорение обрессоренных частей определяют на кузове вагона в зоне пятника.
< > - оператор, который обозначает определение скользящего среднего с шириной окна 2 м.
Коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса оценивают для случая действия боковой силы в направлении вползания гребня колеса на головку рельса. Минимальное значение коэффициента запаса устойчивости от схода колеса с рельса определяют с вероятностью 0,0015.
________________
(Поправка, ИУС 8-2017)
7.1.8 Уровни оценки и допустимые значения показателей динамических качеств приведены в таблице 14.
Таблица 14 - Уровни оценки и допустимые значения показателей динамических качеств
|
|
|
|
Показатель | Уровень оценки | Допустимое значение | |
|
| для вагона с минимальной расчетной массой | для вагона с максимальной статической осевой нагрузкой |
1 Максимальное отношение рамной силы к статической осевой нагрузке, не более | Отлично | 0,25 | 0,20 |
| Хорошо | 0,30 | 0,25 |
| Удовлетворительно | 0,38 | 0,30 |
| Допустимый | 0,40 | 0,38 |
2 Максимальный коэффициент динамической добавки обрессоренных частей, не более | Отлично | 0,50 | 0,20 |
| Хорошо | 0,60 | 0,35 |
| Удовлетворительно | 0,70 | 0,40 |
| Допустимый | 0,75 | 0,65 |
3 Максимальный коэффициент динамической добавки необрессоренных частей, не более | Отлично | 0,60 | 0,50 |
| Хорошо | 0,75 | 0,70 |
| Удовлетворительно | 0,85 | 0,80 |
| Допустимый | 0,98 | 0,90 |
4 Минимальный коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса, не менее | Допустимый | 1,30 | |
5 Максимальное вертикальное ускорение обрессоренных частей, в долях от ускорения свободного падения, не более | Отлично | 0,50 | 0,20 |
| Хорошо | 0,60 | 0,35 |
| Удовлетворительно | 0,70 | 0,45 |
| Допустимый | 0,75 | 0,65 |
6 Максимальное боковое ускорение обрессоренных частей, в долях от ускорения свободного падения, не более | Отлично | 0,20 | 0,10 |
| Хорошо | 0,25 | 0,15 |
| Удовлетворительно | 0,40 | 0,30 |
| Допустимый | 0,55 | 0,45 |
Значения распространяются на вагоны с максимальной статической осевой нагрузкой не более 125 кН. | |||
7.2 Динамические силы, действующие на несущие конструкции, и динамические напряжения определяют в соответствии с 7.2.1, 7.2.2.
7.2.1 При обработке временных зависимостей сил и напряжений учитывают частоты в диапазоне от 0,1 до 20 Гц.
7.3 Устойчивость от выжимания оценивают по коэффициенту запаса устойчивости от схода колеса с рельса, определяемому по формуле (7.1) для случая статического действия сил на вагон. Коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельса должен составить не менее 1,2.
Пример метода расчета коэффициента запаса устойчивости от схода колеса с рельсов при выжимании приведен в приложении Б.
7.4 Устойчивость вагона от опрокидывания оценивают по коэффициенту запаса устойчивости от опрокидывания, определяемому по формуле
При проверке опрокидывания наружу кривой коэффициент запаса устойчивости от опрокидывания должен составить не менее 1,3; при проверке опрокидывания внутрь кривой - не менее 1,15.
Пример метода расчета коэффициента запаса устойчивости от опрокидывания приведен в приложении В.
8 Требования к автоматическому сцеплению вагонов и проходу сцепленными вагонами кривых участков пути
8.1 Требования к автоматическому сцеплению вагонов и проходу сцепленными вагонами кривых участков пути принимают в соответствии с 8.2-8.5 с учетом требований ГОСТ 22235-2010 (пункт 6.1).
8.2 Обеспечение автоматического сцепления вагонов в круговой кривой и на участке сопряжения прямой и кривой без переходного радиуса проверяют по условию
n - длина консоли от центра пятника до оси сцепления у рассматриваемого конца вагона, м;
R - радиус расчетной кривой, м;
Таблица 15 - Дополнительное возможное боковое перемещение центров зацепления автосцепок
В метрах
|
|
Количество и тип тележек под вагоном (секцией сочлененного вагона) | |
Две двухосных трехэлементных тележки или две четырехосных тележки | 0,026 |
Две трехосных тележки с нежесткой рамой | 0,013 |
Две тележки с жесткой рамой и люлечным подвешиванием | 0,010 |
Четырехосная тележка состоит из двух двухосных трехэлементных тележек, объединенных соединительной балкой. | |
8.3 Обеспечение неавтоматического сцепления вагона, относящегося к основным типам по ГОСТ 22235-2010 (пункт 6.1), проверяют на участке сопряжения прямой и кривой радиусом 90 м без переходного радиуса по условию
8.4 Обеспечение прохода вагоном в сцепе участков пути и их сопряжения с прямой проверяют для трех случаев:
а) сцеп из двух проверяемых вагонов в S-образной кривой;
б) сцеп из проверяемого и эталонного вагона в S-образной кривой;
в) сцеп из проверяемого и эталонного вагона на участке сопряжения прямой и кривой без переходного радиуса.
За эталонный вагон принимают четырехосный полувагон с базой 8,65 м, длиной консоли до оси сцепления 2,635 м, на тележках типа 2 по ГОСТ 9246 с базой 1,85 м.
Обеспечение прохода сцепом вагонов участков пути проверяют по значению углов бокового отклонения продольной оси автосцепки от оси вагона (рисунок 8.1), которые определяют для каждого вагона в сцепе по формулам:
|
 |
Рисунок 8.1 - Расчетная схема прохода сцепом вагонов кривых
Углы и линейные боковые отклонения при расположении вагонов на S-образной кривой определяют по формулам
Таблица 16 - Дополнительное взаимное отклонение шарниров автосцепок в боковом направлении
В метрах
|
|
|
|
Количество и тип тележек под вагоном (секцией сочлененного вагона) | Дополнительное взаимное отклонение | ||
| на сопряжении прямой с кривой | на S-образной кривой | |
|
| в сцепе с эталонным вагоном | в сцепе с однотипным вагоном |
Две двухосных трехэлементных тележки или две четырехосных тележки | 0,032 | 0,002 | 0,043 |
Две трехосных тележки с нежесткой рамой | 0,019 | -0,011 | 0,049 |
Две тележки с жесткой рамой и люлечным подвешиванием | -0,025 | -0,057 | -0,030 |
Четырехосная тележка состоит из двух двухосных трехэлементных тележек, объединенных соединительной балкой. | |||
Указанные параметры определяют по конструкторской документации на вагон.
________________
|
 |
Рисунок 8.2 - Ограничительные контуры для автосцепки модели СА-3 по ГОСТ 32885, установленные по ГОСТ 3475
Таблица 17 - Условные обозначения ограничительных контуров на рисунке 8.2 для сцепов вагонов с упорами в различных сочетаниях
|
|
|
|
Тип упора на первом вагоне | Тип упора на втором вагоне | ||
| УП1 | УП2 | УП3 |
УП1 |  |  |  |
УП2 |
|  |
|
УП3 |
|
|  |
8.5 Обеспечение прохода вагоном в сцепе по вертикальным кривым проверяют для случаев:
а) сортировочная горка с переломом профиля 55‰ между плоскостями надвижной и спускной частей, сопряженными вертикальной кривой радиусом 250 м;
б) аппарель съезда парома с переломом профиля 40‰ и более.
Обеспечение прохода вагоном в сцепе по сортировочной горке и аппарели съезда парома проверяют по условию
Метод расчета относительного вертикального перемещения автосцепок при проходе сцепом вагонов переломов профиля приведен в приложении Г.
9 Требования к воздействию вагона на железнодорожный путь
________________
Приложение А
(справочное)
Пример расчета сил, действующих на боковую раму при проверке на прочность
А.1 Схема сил, действующих на боковую раму при проверке на прочность и сопротивление усталости, показана на рисунке А.1.
|
 |
Рисунок А.1 - Схема сил, действующих на боковую раму
А.2 Силы, действующие на боковую раму, для проверки прочности в режиме I а по 4.4, приведены в таблице А.1.
А.3 Силы, действующие на боковую раму, для проверки прочности в режиме I б по 4.4, приведены в таблице А.2.
А.4 Силы, действующие на боковую раму, для проверки прочности в режиме I в по 4.4, приведены в таблице А.3.
Таблица А.1 - Силы, действующие на боковую раму, для проверки прочности в режиме I а по 4.4
|
|
Обозначение силы | Метод расчета |
|  , где  - сила тяжести, действующая на боковую раму (по 4.4.2); - максимальная расчетная статическая осевая нагрузка;  - сила тяжести тележки;  - сила тяжести надрессорной балки;  - сила тяжести рессорного подвешивания тележки;  - динамическая сила (по 4.4.3); H - расчетное расстояние от центра тяжести кузова вагона до уровня подпятника тележки;
2 - база вагона, принимают 2 =7,8 м;  - продольная сила удара по 4.1.1 а |
, |  ,  , где  - продольная сила инерции тележки по 4.4.1;  - сила, действующая от вертикальной поверхности фрикционного клина непосредственно или через промежуточные детали на боковую раму при силе , действующей на рессорное подвешивание |
, |  , где  - продольная сила инерции колесной пары по 4.4.1 |
, | Силы реакции от действия , , , , |
Примечание - Силы, не указанные в таблице, принимают равными нулю. Знак "-" обозначает направление действия силы, противоположное указанному на рисунке А.1.
| |
Таблица А.2 - Силы, действующие на боковую раму, для проверки прочности в режиме I б по 4.4
|
|
|
Обозначение силы | Метод расчета | |
| Вариант 1 | Вариант 2 |
|  | |
|
 , где  - половина силы по 4.4.4 | 0 |
| 0 |  |
, | ,  , где - сила, действующая от вертикальной поверхности фрикционного клина непосредственно или через промежуточные детали на боковую раму при силе , действующей на рессорное подвешивание | |
, | Силы реакции от действия , , , , | |
Примечание - Силы, не указанные в таблице, принимают равными нулю. Знак "-" обозначает направление действия силы, противоположное указанному на рисунке А.1.
| ||
Таблица А.3 - Силы, действующие на боковую раму, для проверки прочности в режиме I в по 4.4
|
|
|
Обозначение силы | Метод расчета | |
| Вариант 1 | Вариант 2 |
|  | |
, * |  ,  ,* где - продольная сила инерции колесной пары по 4.4.6;  - действительная сила нажатия тормозной колодки на колесо по 4.4.7 | |
| ||
, |  - силы, действующие в кронштейнах подвеса тормозной рычажной передачи тележки, вызванные действием | |
, |
 ,  , где - сила, действующая от вертикальной поверхности фрикционного клина непосредственно или через промежуточные детали на боковую раму при силе , действующей на рессорное подвешивание | |
, , |  ,  ,  - боковая сила, действующая на боковую раму; - боковая сила, действующая на тележку по 4.4.5;  - сила, равная произведению половины боковой жесткости рессорного подвешивания тележки на номинальное значение перемещения надрессорной балки относительно боковой рамы в боковом направлении до ограничения | |
, |  | 0 |
, , , | 0 |  ,  , где - коэффициент трения между опорной поверхностью проема боковой рамы для установки колесной пары и буксой (адаптером) |
, | Силы реакции от действия , , , , , , , , , , , , , , , | |
Примечание - Силы, не указанные в таблице, принимают равными нулю. Знак "-" обозначает направление действия силы, противоположное указанному на рисунке А.1.
| ||
Приложение Б
(справочное)
Пример метода расчета коэффициента запаса устойчивости к сходу колеса с рельсов при выжимании
N - продольная сила по 5.2.2, Н;
2S - расстояние между кругами катания колес в колесной паре, принимают равным 1,580 м для прямой; равным 1,595 м для кривой радиусом 250 м, м;
R - радиус кривой по 5.2.1, м.
В формуле (Б.1) верхние знаки "+" или "-" соответствуют установке I, когда набегающее колесо вкатывается на наружный рельс, нижние - установке II, когда набегающее колесо вкатывается на внутренний рельс.
Боковую силу, Н, приложенную к пятникам тележек, определяют по формуле:
Приложение В
(справочное)
Пример метода расчета коэффициента запаса устойчивости к опрокидыванию
2S - расстояние между кругами катания колес в колесной паре, м, принимают равным 1,580 м для кривой радиусом 650 м; равным 1,592 м для кривой радиусом 300 м, м;
Приложение Г
(обязательное)
Метод расчета относительного вертикального перемещения автосцепок при проходе сцепом вагонов переломов профиля
Определение разности высот осей автосцепок сцепленных вагонов выполняют путем математического моделирования прохода сцепа вагонов по соответствующему участку пути. Расчетная схема приведена на рисунке Г.1.
|
 |
T - высота пути в точке контакта c колесной парой, м;
S - высота оси автосцепки, м
Рисунок Г.1 - Расчетная схема определения разности высот осей автосцепок при проходе сцепа вагонов по вертикальным кривым
Построение расчетной модели выполняют следующим образом.
Координаты автосцепок первого вагона рассчитывают по формулам (Г.1)-(Г.9). Для каждой координаты по горизонтальной оси в соответствующих столбцах вычисляют следующие параметры:
- высоту пятника тележек определяют как половину суммы высот ее осей:
Угол наклона оси хребтовой балки первого вагона к горизонтали рассчитывают по формуле
- вертикальные координаты точек пересечения оси зацепления и оси автосцепки рассчитывают по формулам:
Текущее значение разности высот автосцепок определяют по формуле
Для моделирования прохода горки сцепом сочлененных вагонов перемещения концевых сцепок (по концам сочлененного вагона) рассчитывают по приведенным формулам. Шарнир в узле сочленения, расположенный над центральной тележкой, исключает относительные вертикальные перемещения. Для этого узла рассчитывают угол поворота шарнира в вертикальной плоскости при проходе переломов профиля горки по формуле
Для сочлененных вагонов выполняют сравнение максимальных значений углов поворота шарнира в вертикальной плоскости при проходе сортировочной горки и углов, допускаемых конструкцией шарнира.
(Поправка, ИУС 8-2017)
Приложение Д
(справочное)
Расчетный режим для предварительной оценки сопротивления усталости несущей конструкции
Д.1 Предварительно сопротивление усталости несущей конструкции кузова вагона определяют расчетными методами при действии сил, указанных в таблице Д.1. Учитывают симметричность несущей конструкции кузова вагона и указанные в эксплуатационной документации схемы размещения груза.
Действующие на несущую конструкцию кузова вагона вертикальные и боковые силы уравновешены реакциями в опорных узлах, зависящими от конструктивного устройства опорного узла.
Таблица Д.1 - Силы, действующие на вагон, для предварительного расчета сопротивления усталости несущей конструкции кузова
|
|
|
|
|
Силы | Значение силы в режиме III | |||
| а | б | в | г |
Продольные | По Д.1.1 а | По Д.1.1 б | По Д.1.1 в | По Д.1.1 г |
Вертикальные: |
|
|
|
|
- сила тяжести | По 4.1.3 | По 4.1.3 | По 4.1.3 | По 4.1.3 |
- составляющая силы инерции | По 4.1.4 | По 4.1.4 | - | - |
- кососимметричные силы | По 4.1.8 | По 4.1.8 | По 4.1.8 | По 4.1.8 |
- динамическая сила | По Д.1.2 | По Д.1.2 | По Д.1.2 | По Д.1.2 |
Боковые | По Д.1.3 | |||
Самоуравновешенные: |
|
|
|
|
- давление груза | По Д.1.4 | По Д.1.4 | По Д.1.4 | По Д.1.4 |
- избыточное давление | По Д.1.5 | По Д.1.5 | По Д.1.6 | По Д.1.6 |
При перевозке насыпных и скатывающихся грузов. При перевозке жидких грузов. | ||||
Д.1.1 Устанавливают следующие значения и схемы приложения продольных сил к кузову вагона:
а) сила 1,0 МН, направленная внутрь вагона, приложена к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;
б) сила 1,0 МН, направленная наружу вагона, приложена к опорной поверхности переднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;
в) силы 1,0 МН, направленные внутрь вагона, приложены к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона;
г) силы 1,0 МН, направленные наружу вагона, приложены к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.
При приложении продольных сил дополнительно учитывают действие вертикальной силы, приложенной к соответствующим упорам автосцепного устройства, определяемой по формуле (4.1) при разности уровней осей автосцепок e=0,05 м.
Для вагонов, оборудованных буферами, дополнительно учитывают:
а) продольную силу 0,5 МН, направленную внутрь вагона и приложенную к контактной поверхности каждого из четырех буферов с двух сторон вагона;
б) продольную силу 0,5 МН, направленную внутрь вагона и приложенную к контактной поверхности каждого из двух буферов с одной стороны вагона, уравновешенной продольной силой, приложенной к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства;
в) продольную силу 0,4 МН, направленную внутрь вагона и приложенную к контактной поверхности двух буферов, расположенных по диагонали с двух сторон вагона.
Д.1.5 Для котлов вагонов-цистерн для перевозки жидких грузов учитывают действие избыточного давления продукта при температуре 50°С и инерционного давления, возникающего при действии продольной силы по Д.1.1 а и Д.1.1 б.
Д.1.6 Для котлов вагонов-цистерн для перевозки жидких грузов учитывают действие избыточного давления продукта при температуре 50°С.
Д.2 Предварительно сопротивление усталости несущей конструкции тележки определяют расчетными методами при действии сил, указанных в таблице Д.2 для случая установки в вагоне двух тележек.
Действующие на несущую конструкцию тележки вертикальные и боковые силы должны быть уравновешены реакциями в опорах тележки на подшипниковые узлы колесных пар, зависящими от конструктивного устройства опор.
Силы, действующие на составные части тележки, определяют из условия статического равновесия с учетом устройства их соединения.
Таблица Д.2 - Силы, действующие на тележку, для предварительного расчета сопротивления усталости ее несущей конструкции
|
|
Силы | Значение силы в режиме III |
Продольные
|
|
- сила инерции | По Д.2.1 |
Вертикальные: |
|
- сила тяжести | По 4.4.2 |
- динамическая сила | По Д.2.2 |
- кососимметричные силы | По Д.2.4 |
Боковые | По Д.2.3 |
Учитывают для тележек с жесткой рамой. | |
Д.2.1 Продольную силу инерции тележки определяют по 4.1.2 при продольной силе, действующей на вагон, по Д.1.1 а.
Продольная сила инерции тележки приложена к упорной поверхности подпятника и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс составных частей тележки, приложенными в их центре масс. Допускается учитывать продольную силу инерции массы составной части тележки приложением распределенного по ее объему ускорения.
2S - расстояние между кругами катания колесной пары, м;
Четыре вертикальные кососимметричные силы прикладывают в зоны опоры рамы тележки на первую ступень рессорного подвешивания, две расположенные по диагонали силы действуют вверх, а две другие - вниз.
Д.3 Напряжения, действующие в несущей конструкции кузова вагона и тележки при приложении сил по Д.1 и Д.2, оценивают по эквивалентным значениям, определяемым по формуле (6.1), с понижающим коэффициентом от 0,50 до 0,65 к пределу текучести материала.
Библиография
|
|
[1] | Соглашение о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС). Приложение 2. Правила перевозок опасных грузов. Организация сотрудничества железных дорог (ОСЖД). Действует с 1 ноября 1951 г. с изменениями и дополнениями на 1 июля 2011 г. |
[2] | СНиП 2.01.07-85 Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия. Утверждены постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 29 августа 1985 г. N 135. |
[3] | Соглашение о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС). Приложение 14. Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах. Организация сотрудничества железных дорог (ОСЖД). Действует с 1 ноября 1951 г. с изменениями и дополнениями на 1 июля 2011 г. |
|
|
УДК 625.24:006.354 | МКС 03.220.30 |
Ключевые слова: несущая конструкция, кузов, тележка, автосцепное устройство, прочность, сопротивление усталости, динамические качества | |