ГОСТ Р 55495-2013 Моторвагонный подвижной состав. Требования к прочности и динамическим качествам.

     ГОСТ Р 55495-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 МОТОРВАГОННЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ

 Требования к прочности и динамическим качествам

 Railway multiple units. Durability and dynamics requirements

ОКС 45 060

ОКП 31 8000

Дата введения 2014-03-01

Предисловие

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

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

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 июля 2013 г. N 445-ст

4 Настоящий стандарт может быть применен на добровольной основе для соблюдения требований технических регламентов Таможенного союза "О безопасности железнодорожного подвижного состава", "О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта"

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на моторвагонный подвижной состав колеи 1520 мм, предназначенный для эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации, и устанавливает требования к его прочности и динамическим качествам, а также виды испытаний и объем расчетов показателей динамики и прочности.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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

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

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

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

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

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

ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия

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

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

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

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия

ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки

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

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

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

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

ГОСТ 6996-66 (ИСО 4136-86, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81) Сварные соединения. Методы определения механических свойств

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

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

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

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

ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Технические условия

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

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

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 10885-85 Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионностойкая. Технические условия

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

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

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

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

ГОСТ 19281-89 (ИСО 4950-2-81, ИСО 4950-3-81, ИСО 4951-79, ИСО 4995-78, ИСО 1996-78, ИСО 5952-83) Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия

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

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

ГОСТ 23949-80 Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия

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

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

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

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регилированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

      3 Термины и определения

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

3.1 моторвагонный подвижной состав (МВПС): Моторные и немоторные вагоны, из которых формируются электропоезда, дизель-поезда, автомотрисы, рельсовые автобусы, дизель-электропоезда, электромотрисы, предназначенные для перевозки пассажиров и (или) багажа, почты.

3.5

максимальная населенность вагона:

Число пассажиров в вагоне из расчета числа сидящих пассажиров на всех местах, предназначенных для сидения, включая пассажиров в инвалидных колясках, и стоящих пассажиров на свободной для стояния площади в расчете 7 чел/м

в случае отсутствия в технической документации на конкретный вид МВПС ограничения числа пассажиров по числу мест для сидения.

3.6 площадь, занимаемая стоящими пассажирами: Площадь вагона, принимаемая для расчета населенности вагона стоящими пассажирами.

3.7 порожнее состояние вагона (состояние тара): Полностью оборудованный и экипированный вагон без пассажиров.

3.8 груженое состояние вагона (состояние брутто): Полностью оборудованный, экипированный и максимально населенный пассажирами вагон с учетом расчетной массы пассажиров.

3.9 максимальная загрузка: Загрузка с учетом максимальной населенности.

3.10 максимальная вертикальная статическая осевая нагрузка: Вертикальная сила, действующая от колёсной пары вагона в состоянии брутто на рельсы.

3.11 рамная сила: Поперечная горизонтальная сила взаимодействия колесной пары с рамой тележки.

3.12 конструкционная скорость МВПС: Наибольшая скорость движения МВПС, указанная в технической документации.

3.13 несущие конструкции: Конструкции МВПС, воспринимающие эксплуатационные нагрузки.

3.14 несущий элемент: Часть конструкции или деталь, воспринимающие эксплуатационные нагрузки.

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

3.16 непогашенное ускорение: Доля поперечного горизонтального ускорения при движении МВПС в кривой, направленная вдоль оси колесной пары, и определяемая силами, действующими со стороны пути, не компенсированными за счет возвышения наружного рельса.

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

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

3.18 надрессорное строение: Совокупность всех подрессоренных конструкций экипажной части.

3.19 макротрещина: Трещина, видимая невооруженным глазом.

      4 Требования к динамическим качествам

      4.1 Требования к показателям динамики

4.1.1 Показатель горизонтальной динамики

должен быть не более 0,30.

4.1.2 Показатель вертикальной динамики первой ступени рессорного подвешивания

должен быть не более 0,30.

4.1.3 Показатель вертикальной динамики второй ступени рессорного подвешивания

должен быть не более 0,20.

4.1.4 Коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса

должен быть не менее 1,40.

4.1.5 Показатели плавности хода в вертикальном

и горизонтальном поперечном

направлениях должны быть не более 3,25.

4.1.6 Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов первой ступени рессорного подвешивания в случае отсутствия упругих упоров, ограничивающих вертикальные перемещения буксы относительно рамы тележки,

должен быть не менее 1,60. В случае наличия упругих упоров коэффициент должен быть не менее:

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

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

4.1.7 Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов второй ступени рессорного подвешивания

должен быть не менее 1,40.

4.1.8 Первая собственная частота изгибных колебаний кузова в вертикальной плоскости при максимальной загрузке вагона должна быть не менее 8 Гц.

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

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

4.1.11 Конструкция экипажной части и узлов крепления оборудования МВПС должна обеспечивать в эксплуатации отсутствие резонансных колебаний.

При невозможности исключения резонансных колебаний должны быть применены конструктивные меры для снижения негативного воздействия на пассажиров и нагруженности несущих элементов экипажной части.

      4.2 Условия оценки динамических качеств

4.2.1 Оценку динамических качеств по показателям, указанным в 4.1.1-4.1.5, выполняют:

- при проектировании - по значениям показателей, получаемых в результате математического моделирования движения МВПС;

- при испытаниях - по результатам динамико-прочностных испытаний, состоящих из комплекса ходовых, проводимых на путях предполагаемого полигона эксплуатации, и статических испытаний.

При проектировании моделируют движение МВПС по пути с неровностями в плане и профиле, соответствующими предполагаемому полигону эксплуатации МВПС.

Ходовые динамико-прочностные испытания проводят на путях предполагаемого полигона эксплуатации МВПС.

4.2.2 Оценку динамических качеств по показателям, указанным в 4.1.6, 4.1.7, выполняют проведением расчета.

4.2.3 Оценку показателя, указанного в 4.1.8, выполняют:

- при проектировании - по значению показателя, получаемому в результате расчета собственных частот и форм колебаний кузова;

- при испытаниях - по результатам анализа динамических процессов, полученных по возбуждению искомой формы колебаний кузова.

4.2.4 Оценку показателя, указанного в 4.1.9, выполняют при проведении динамико-прочностных испытаний.

4.2.5 Оценку показателей динамических качеств выполняют сравнением фактических значений с требуемыми (см. раздел 4.1). Результатом оценки показателей является заключение о соответствии или несоответствии установленным требованиям.

      5 Требования к прочности

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

- напряжений;

- деформаций;

- коэффициентов запаса сопротивления усталости;

- коэффициентов запаса устойчивости.

5.2 Жесткость конструкции элементов экипажной части и узлов крепления оборудования МВПС должна обеспечивать выполнение требований 4.1.8-4.1.10.

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

5.4 Прочность кузова порожнего вагона при действии нормативной силы соударения (см. 6.3.4.1), приложенной по осям сцепных устройств, должна быть подтверждена результатами испытаний на соударение по условию непревышения напряжениями

, соответствующими нормативной силе соударения, предела текучести материала

, примененного при изготовлении:

.

5.5 Коэффициенты запаса сопротивления усталости конструкций экипажной части

, за исключением колесных пар, валов тягового привода, зубчатых колес и пружин рессорного подвешивания, должны быть не менее:

- для стальных конструкций - 2,0;

- для конструкций из алюминиевых сплавов - 2,2.

5.6 Сопротивление усталости рам тележек и промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания должно быть подтверждено отсутствием усталостных трещин после 10 млн циклов нагружения на вибрационном стенде при нагружении по 8.2.5.

5.7 Коэффициент запаса устойчивости для элементов кузова,

, должен быть не менее 1,1 при расчетных режимах I и IV по 6.3.1.

5.8 Коэффициенты запаса прочности для пружин рессорного подвешивания при продольных и комбинированных нагрузках должны быть не менее:

- по сопротивлению усталости

и

- 1,0;

- по текучести

и

- 1,0.

5.9 Расчетный ресурс подшипников буксовых узлов должен быть не менее 3

·10

км.

Расчетный ресурс подшипников тягового электродвигателя (ТЭД) должен быть не менее:

- 2

·10

км - при посадке шестерни на хвостовике вала якоря/ротора;

- 3

·10

км - при разделении ведущей шестерни и вала якоря/ротора.

Расчетный ресурс подшипников шестерни тягового редуктора должен быть не менее 2

·10

км.

Расчетный ресурс опорных подшипников тягового редуктора, а также подшипников зубчатого колеса (при передаче с полым валом) должен быть не менее 5

·10

км.

      6 Требования к проведению расчетов показателей динамики и прочности

      6.1 Общие требования к проведению расчетов

6.1.1 Расчетам на прочность подлежат: кузов, рама тележки, промежуточные рамы (балки, брусья и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания, корпус буксы, элементы связи кузова с тележками (шкворень, тяги и др.), пружины рессорного подвешивания, узлы крепления оборудования, кресел, диванов, багажных полок. Они должны быть рассчитаны на действие нагрузок, приведенных в 6.3.

6.1.2 При проектировании несущих конструкций экипажной части проводят:

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

- выбор характеристик рессорного подвешивания;

- оценку динамических качеств МВПС;

- анализ напряженных состояний (деформаций) в наиболее нагруженных зонах для различных расчетных нагрузок;

- оценку прочности и сопротивления усталости;

- оценку ожидаемого ресурса.

6.1.3 Для оценки динамических качеств МВПС и выбора упруго-диссипативных характеристик рессорного подвешивания при проектировании используют программные комплексы, позволяющие путем компьютерного моделирования определить значения динамических показателей в соответствии с 4.2.1 и 6.2 при движении в прямых и кривых участках пути с учетом возвышения наружного рельса и неровностей пути, а также с одновременным расчетом ускорений, скоростей и перемещений заданных элементов конструкции.

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

6.1.5 Для расчетов на прочность рамы тележки, промежуточных рам (балок, брусьев и т.п.) второй ступени рессорного подвешивания кузова следует применять трехмерные модели, выполненные из объемных и оболочечных элементов. Тип конечных элементов и размеры сетки назначают, исходя из условий согласования результатов конечно-элементного расчета с результатами аналитического решения или натурного эксперимента (тензометрирования).

Сходимость результатов расчета проверяют методом последовательного сгущения сетки.

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

      6.2 Расчет показателей динамики

6.2.1 Показатель горизонтальной динамики

по 4.1.1 определяют как отношение значения динамической составляющей рамной силы

, полученного по приведенному в данном пункте алгоритму, к значению максимальной вертикальной статической осевой нагрузки

.

Значение динамической составляющей рамной силы

определяют с исключением квазистатической составляющей динамического процесса рамных сил

.

Исключение квазистатической составляющей динамического процесса выполняют, как правило, с использованием математического фильтра. При этом частота, отделяющая квазистатическую составляющую от динамической, должна быть не более 80% от низшей собственной частоты колебаний вагона на рессорном подвешивании.

За значение

принимают среднее арифметическое из трех максимальных амплитуд

, за исключением полученных при движении вагона по стрелочным переводам.

Максимальные амплитуды динамических составляющих рамных сил

определяют как половинное значение размахов, получаемые при обработке динамических процессов методами "дождя" или полных циклов по ГОСТ 25.101.

Значение

определяют для порожнего и груженого состояний вагона. На этапе проектирования при определении значения

в расчет принимают проектные нагрузки, при испытаниях учитывают фактические статические нагрузки порожнего вагона, полученные при проведении поколесного взвешивания.

При проектировании расчет и оценку

осуществляют для всех осей вагона. При проведении динамико-прочностных испытаний обязательной оценке подлежат:

- в головном вагоне - колесные пары передней тележки и последняя колесная пара в вагоне;

- в неголовном вагоне, стоящем рядом с головным - колесная пара, расположенная ближе к головному вагону.

6.2.2 Показатель

по 4.1.2 определяют как отношение значения динамической составляющей вертикальной силы первой ступени рессорного подвешивания

к значению максимальной статической нагрузки первой ступени рессорного подвешивания

.

Значение динамической составляющей вертикальной силы первой ступени подвешивания определяют в порядке, изложенном в 6.2.1 для определения динамической составляющей рамной силы.

Значение

определяют для порожнего и груженого состояния вагона. При этом в расчет принимают значения сил (нагрузок), приходящихся на конкретный узел первой ступени рессорного подвешивания.

При проектировании оценку показателя осуществляют для всех узлов первой ступени рессорного подвешивания вагона. При проведении динамико-прочностных испытаний обязательной оценке подлежат:

- в головном вагоне - все узлы первой ступени рессорного подвешивания передней тележки и узлы последней колесной пары в вагоне;

- в неголовном вагоне, стоящем рядом с головным - узлы колесной пары, расположенной ближе к головному вагону.

6.2.3 Показатель

по 4.1.3 определяют как отношение значения динамической составляющей вертикальной силы второй ступени рессорного подвешивания

к значению максимальной статической нагрузки второй ступени рессорного подвешивания

.

Значение динамической составляющей вертикальной силы второй ступени подвешивания определяют в порядке, изложенном в 6.2.1 для определения динамической составляющей рамной силы.

При проектировании оценку показателя осуществляют для всех узлов второй ступени рессорного подвешивания вагона. При проведении динамико-прочностных испытаний обязательной оценке подлежат:

- в головном вагоне - все узлы второй ступени рессорного подвешивания вагона;

- в неголовном вагоне, стоящем рядом с головным, - узлы тележки, расположенной ближе к головному вагону.

6.2.4 Коэффициент запаса устойчивости против схода колеса с рельса (

) вычисляют по формулам:

;            (6.1)

;      (6.2)

,       (6.3)

где

и

- промежуточные величины, введенные для упрощения записи основной формулы;

- коэффициент трения между гребнем набегающего колеса и рельсом;

- коэффициент трения между поверхностью катания ненабегающего колеса и рельсом;

- угол наклона образующей гребня колеса к горизонтальной плоскости, рад. (рисунок 6.1);

- рамная сила (с учетом квазистатической составляющей), действующая на колесную пару со стороны подрессоренных масс вагона, кН;

- сила тяжести подрессоренной части вагона (с учетом соответствующего состояния загрузки вагона), приходящаяся на шейку оси колесной пары, кН;

- сила тяжести неподрессоренных частей вагона, приходящаяся на колесную пару, кН, вычисляют по формуле Г.2;

и

- вертикальные динамические силы в первой ступени рессорного подвешивания (с учетом квазистатических составляющих) соответственно на набегающем и ненабегающем колесах колесной пары, кН (при уменьшении нагрузки на шейку оси колесной пары по сравнению со статической

и

считают положительными);

- расстояния между точками приложения вертикальных нагрузок к шейкам оси колесной пары, м;

- поперечное расстояние между точкой приложения вертикальной нагрузки на шейку оси на набегающем колесе и точкой контакта на его гребне, м;

- поперечное расстояние между точкой приложения вертикальной нагрузки на шейку оси на ненабегающем колесе и точкой контакта на его поверхности катания, м;

- радиус колеса по кругу катания, м;

- расстояние между точками контакта с рельсами набегающего и ненабегающего колес, м.

Набегающее на рельс колесо колесной пары при расчетах коэффициентов запаса устойчивости определяют по направлению действия рамной силы на колесную пару в соответствии с рисунком 6.1.

НК - набегающее колесо; ННК - ненабегающее колесо

Рисунок 6.1 - Схема сил, действующих на колесную пару

Расстояние

вычисляют по формуле

.                                                      (6.4)

Принимают

0,25,

0,264 м,

0,219 м.

Обработку динамических процессов, по которым определяют величины

и

и

, используемые для вычисления коэффициента

, производят по мгновенным значениям в один момент времени.

Контроль показателя

выполняют для порожнего и груженого состояний вагона.

За значение показателя

, используемое для оценки соответствия вагона требованию 4.1.4, принимают наименьшее из вычисленных (для каждой контролируемой колесной пары и для каждого из состояний загрузки вагона).

При проектировании оценку показателя осуществляют для всех колесных пар вагона. При проведении динамико-прочностных испытаний обязательной оценке подлежат:

- в головном вагоне - крайние колесные пары;

- в неголовном вагоне, стоящем рядом с головным - колесная пара, расположенная ближе к головному вагону.

6.2.5 Для расчета показателей плавности хода в вертикальном (

) и горизонтальном поперечном (

) направлениях используют динамические процессы виброускорений в контрольных точках кузова вагона, располагаемым на продольной оси вагона на полу внутри кузова.

Контрольными точками для показателей

и

являются:

- кузов в кабине машиниста (головной по ходу движения), над центрами масс тележек (или в точках, максимально приближенных к центрам масс) и в середине салона головного вагона;

- кузов над центрами масс тележек (или в точках, максимально приближенных к центрам масс) и в середине салона неголовного вагона.

Показатели

и

для головного вагона без пассажирского салона определяют только в кабине машиниста (головной по ходу движения).

Контроль показателей

и

выполняют для состояний вагона без пассажиров и при максимальной населенности вагона.

Для расчета показателей плавности хода используют динамические процессы виброускорений, полученные при движении вагона по прямым участкам пути и по участкам пути, имеющим кривые

600 м (

1000 м для скоростного движения). Длительность измерений в каждом диапазоне скоростей должна быть не менее 200 с.

Вычисление показателя плавности хода

для каждого (

-го) диапазона скоростей движения выполняют по формулам:

- для вибрации, действующей в вертикальном направлении

;                                                        (6.5)

- для вибрации, действующей в горизонтальном поперечном направлении

,                                                        (6.6)

где

- среднее квадратическое значение корректированного виброускорения в

-м диапазоне скорости движения, м/с

.

Среднее квадратическое значение корректированного виброускорения

для

-го диапазона скоростей движения определяют по формуле

,                                                 (6.7)

где

- значение нижней граничной частоты диапазона измерения плавности хода,

0,5 Гц;

- значение верхней граничной частоты диапазона измерения плавности хода, принимается равной частоте вращения колеса при конструкционной скорости движения, но не менее 20 Гц;

- значения нормированной амплитудно-частотной характеристики корректирующего фильтра;

- функция спектральной плотности виброускорения в

-ом диапазоне скорости движения, м

/с

/Гц.

Значения

вычисляют по формуле

,                  (6.8)

где

- частота колебаний, Гц.

Допускается разбивать время измерения

виброускорений при движении с данной скоростью на отрезки продолжительностью

, каждому из которых соответствует свое среднее квадратическое значение корректированного виброускорения

, определенного на неперекрывающихся участках пути.

В этом случае среднее квадратическое значение корректированного виброускорения для

-го диапазона скорости движения

вычисляют по формуле

,                                                           (6.9)

где

- продолжительность

-го отрезка времени

-го диапазона скорости движения, с;

- суммарное время движения со скоростями, входящими в

-й диапазон скоростей движения, с.

При проведении динамико-прочностных испытаний показатели плавности хода контролируют для скоростей движения от половины конструкционной скорости до конструкционной скорости с шагом 10-20 км/ч (25 км/ч, если конструкционная скорость свыше 200 км/ч).

6.2.6 Коэффициент конструктивного запаса пружинных комплектов (

) для первой и второй ступеней рессорного подвешивания вычисляют по формуле

,                                                         (6.10)

где

- максимальная сила, соответствующая допускаемому конструкцией пружинного комплекта сжатию до состояния незамыкания на 3 мм витков пружины, которая в комплекте замыкается первой (далее - лимитирующая пружина);

- статическая нагрузка на пружинный комплект рессорного подвешивания при максимальной населенности вагона пассажирами.

При расчете

могут быть учтены вертикальные (или приведенные вертикальные) жесткости других упругих элементов, установленных в ступени рессорного подвешивания и работающих параллельно с пружинным комплектом. В этом случае расчет

должен содержать расчет жесткости элемента, работающего параллельно с пружинным комплектом.

Расчет максимальной силы

выполняют по лимитирующей пружине с учетом конструктивных особенностей установки пружин, таких как наличие нижних (верхних) подкладок под (на) пружины, отставания включения в работу пружинного комплекта одной или нескольких пружин и других упругих элементов, работающих параллельно с пружинным комплектом.

При расчете

принимают номинальные значения геометрических размеров пружин. Высоту полностью сжатой цилиндрической винтовой пружины

с круглым сечением прутка, изготовленной по ГОСТ 1452, рассчитывают по одной из формул:

при

мм,                                 (6.11)

при

мм,                               (6.12)

где

- количество рабочих витков пружины;

- номинальный диаметр прутка, из которого изготовлена пружина, мм.

Для пружин, изготовленных не по ГОСТ 1452, высоту

принимают по конструкторской документации на пружину.

При наличии в конструкции рессорного подвешивания ограничения деформации сжатия (за исключением ограничения вследствие замыкания витков лимитирующей пружины), наступающего под действием силы

, величина которой ниже

, расчет коэффициента

проводят по формуле (6.10) с применением величины

вместо

.

При наличии упругого упора, ограничивающего вертикальные перемещения буксы относительно рамы тележки, расчет показателя

для первой ступени рессорного подвешивания выполняют дважды для проверки выполнения требований по значениям не менее 1,6 и не менее 1,4 (4.1.6) по формуле (6.10). Во втором случае (

не менее 1,4) в качестве силы

применяют силу, соответствующую нагрузке на комплект рессорного подвешивания в момент включения в схему нагружения упругого упора.

Расчет

должен содержать конструктивную схему рессорного подвешивания в состоянии без нагрузки, позволяющей проследить порядок вступления в работу всех учитываемых жесткостей при нагружении комплекта.

      6.3 Расчетные режимы для оценки прочности

6.3.1 Для оценки прочности по допускаемым напряжениям по отношению к пределу текучести материала устанавливают три (I, II и IV) расчетных режима с силами, действующими статически.

Для режима III, учитывающего действие статических и динамических сил, оценку прочности выполняют как по допускаемым напряжениям, так и на сопротивление усталости.

Режим I включает режимы la и Iб.

Режим la учитывает действие максимальных продольных квазистатических сил.

Режим Iб учитывает действие максимальных продольных ударных сил.

Режим II включает режимы IIа, IIб и IIв.

Режим IIа учитывает силы, действующие при движении в кривых участках пути с максимальным разрешенным непогашенным ускорением.

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

Режим IIб учитывает силы, действующие при трогании.

Режим IIв учитывает силы, действующие при экстренном торможении.

Режим III учитывает силы, действующие при движении с различными скоростями вплоть до конструкционной по прямому участку пути.

Режим IV учитывает силы, обусловленные технологией ремонта и производством аварийно-восстановительных работ, включает режимы IVa и IVб.