Железных дорог мпс колеи 1520 мм

(НЕСАМОХОДНЫХ)

 

 

ГосНИИВ - ВНИИЖТ

Москва, 1996 г.

 

 

НОРМЫ

РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВАГОНОВ

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МПС КОЛЕИ 1520 мм (НЕСАМОХОДНЫХ)

Настоящие "Нормы..." включают Государственные требования к конструкции, устройству основных узлов, прочности и ди­на­мическим характеристикам вагонов, обязательные норма­тивы, рекомендации и справочные сведения для использова­ния при проектировании, расчетах, испытаниях, производ­стве, серти­фикации, эксплуатации и ремонте механической части новых и модернизируемых несамоходных вагонов, предназначенных для эксплуатации на сети железных дорог МПС России колеи 1520 мм на общих основаниях.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Назначение, распространение и применение норм.

1.1.1. Настоящие “Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог колеи 1520 мм (несамоходных)” (далее Нормы) предназначаются в качестве основы для обеспечения прочности, устойчивости, надежности вагонов железных дорог колеи 1520 мм, и необхо­димых их динами­ческих качеств с точки зрения безопасности движе­ния и плавно­сти хода.

1.1.2. Настоящие Нормы распространяются на несамоходные гру­зовые и пассажирские вагоны производства России и других стран, предназна­ченные для эксплуатации на общих основаниях на сети железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. Нормы распростра­няют­ся также на вагоны про­мышленного транспорта, допущенные для эк­сплуатации на железных дорогах МПС РФ.

Настоящим Нормам должны удовлетворять вагоны железных дорог других стран (в том числе и другой колеи, напр., 1435 мм), если предусмат-рива­ется их эксплуатация на железных дорогах МПС РФ ко­леи 1520 мм.

1.1.3. Настоящие Нормы обязательны для применения мини­стер­ства­ми, ведомствами, организациями и предприятиями, прича­стными к сфере про-ектирования, производства, ремонта и эксплу­а­тации вагонов для железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. Отступ­ле­ния от Норм или их изме­нения и дополнения вводятся по со­гласо­ванию с МПС РФ на основе заклю­чений их разработчиков - ВНИИЖТ и ГосНИИВ.

1.2. Основные определения.

1.2.1. "Нормы расчета и проектирования вагонов железных до­рог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)" содержат нор­мативы (требования), рекомендации и справочные сведения.

1.2.2. Нормативы - требования и указания по конструкции, пара-метрам, прочности, динамическим характеристикам, ма­те­риалам вагонов и пр. и порядку использования Норм.

Их соблюдение яв­ля­ется обязательным.

1.2.3. Рекомендации - положения, относящиеся к конструкции, проч­ности, динамическим характеристикам, материалам вагонов.

Их соблюде­ние желательно.

1.2.4. Справочные сведения, помещенные в Нормах, содержат раз­лич­ные технические данные и справочную информацию.

1.2.5. Безопасность эксплуатации вагонов на сети железных до­рог - функция качества железнодорожной транспортной системы, со­стоящей из подвижного состава, пути, других технических средств и служб подготов­ки, обеспечения и управления перевозоч­ным про­цессом, характеризую­щая обеспеченность перевозки гру­зов и пас­сажиров в заданных режимах без угрозы для жизни и здо­ровья лю­дей, загрязнения окружающей среды, разрушения вагонов и других тех­нических средств, путей и сооружений; оценивается уровнем бе­зо­пасности.

1.2.6. Уровень безопасности - вероятность того, что при осуще­ств-лении перевозок грузов и пассажиров в заданных режимах и ус­ловиях не воз­никнет аварийная ситуация.

1.2.7. Аварийная ситуация - особая ситуация, возникающая в пе­рево­зочном процессе в результате возникновения технических неи­справностей (отказов) частей железнодорожной транспортной си­стемы или воздей­ствия экстремальных внешних факторов или их сочетаний и характеризу­ющаяся локальным нарушением работо­спо­собности системы или образо­ванием сверхнормативных (опасных) условий эксплуатации.

1.2.8. Проектные (ожидаемые) условия эксплуатации - условия, об-условленные комплексом технических требований и ограничений режимов эксплуатации вагонов, определенных Нормами, Прави­лами технической эксплуатации и стандартами, включая требования по предельным допус-кам вагонов и пути, обеспечивающим безопасность движения.

1.2.9. Сверхнормативные условия эксплуатации - режимы и усло­вия эксплуатации вагонов, которые недопустимы по критериям бе­зопасности.

1.2.10. Конструкционная скорость вагона - параметр конструкции вагона, характеризующий наибольшую скорость его движения на прямых участках пути современной типовой конструкции хорошего технического состояния, при которой в проектных условиях эксплуатации обеспечива-ются рабо­тоспособность всех систем вагона, его устойчивость и плав-ность хода. Конструкционную скорость следует отли­чать от допускаемой скорости - ­наибольшей возможной скоро­сти движения в реальных усло-виях эксплуатации по прямым, кри­вым участкам пути и стрелочным пере-водам определенной конструкции и тех­нического состояния.

Допускаемая скорость меньше конструкционной и устанавлива­ется расчетно-экспериментальным способом.

 

1.3. Разработка новых конструкций вагонов и постановка их на производство должна осуществляться в порядке, установленном ГОСТ 15.001 "Система разработки и постановки продукции на про­извод­ство. Продукция производственно-технического назначения".

Вагоны должны разрабатываться с учетом действующих стандар­тов.

 

1.4. Опытные образцы вновь спроектированных вагонов должны быть подвергнуты необходимым испытаниям согласно ГОСТ 15.001 и РД 24.050.37. Контроль качества изготовления вагонов осуществляется путем про­ведения периодических испытаний в соответствии с ГОСТ 14.232 и ГОСТ 15.050. При выявлении в процессе испытаний и эк­сплуатации недостатков в конструкции вагонов они подлежат уст­ранению заво­дами-изготовителями в согласованном порядке.

1.5. Вагоны должны проектироваться с учетом:

· регламентированных современных и перспективных условий эксплуа-тации и обеспечения безопасности движения;

· регламентированных современных и перспективных требований к их динамическим качествам и воздействию на путь, обеспечивающих сниже-ние износов вагонов и пути, уменьшение накоплений остаточных дефор-маций колеи в плане и профиле;

· погрузки и разгрузки с применением средств механизации в соответст-вии с ГОСТ 22235;

· необходимой прочности и коррозионной стойкости элементов конструкции;

· обоснованных требований к надежности, в том числе безотказности, долговечности и ремонтопригодности;

· рационального снижения собственного веса конструкции и коэф-фициента тары, экономного расхода материалов на изготовление, экс-плуатацию и ремонт;

· рационального снижения собственного веса конструкции и коэф-фициента тары, экономного использования материалов на изготовление, эк­сплуатацию и ремонт;

· целесообразной унификации конструкций путем применения стандарт-ных и типовых деталей;

· наибольших удобств и наименьших расходов при использова­нии, обслуживании и ремонте;

· правил технической эксплуатации железных дорог, правил техники безопасности, противопожарных требований и сани­тарно-гигиенических норм для пассажиров и обслуживающе­го персонала, а также требований к сохранности перевозимых грузов.

Вагоны, предназначаемые для обращения на международных лини­ях, должны удовлетворять также требованиям международных пра­вил и соглашений.

 

1.6. При разработке технического задания на проектирование сле­дует исходить из того, что грузовые вагоны будут использоваться в поез­дах массой до 10000 т, а пассажирские - в пассажирских поез­дах массой до 2000 т. Пассажирские вагоны типовой конструкции в по­рожнем состоянии или в качестве служебных могут использо­ваться в грузовых поездах массой не более 5000 т.

 

1.7. В общем случае вагоны должны рассчитываться на следующие конструкционные скорости:

грузовые - 33 м/с (120 км/ч);

изотермические - 39 м/с (140 км/ч);

пассажирские - 44,5 м/с (160 км/ч).

При расчетах сменных деталей, изнашивающихся за период дей­ствия настоящих Норм (колес, осей, подшипников и деталей, сме­няемых при заводском ремонте), за расчетную принимается макси­мальная ско­рость, установленная на этот период.

 

1.8. Расчетная осевая нагрузка должна приниматься по техническим требованиям заказчика в зависимости от назначения, сферы обращения и конструкционной скорости вагона.

Расчетная осевая нагрузка определяется по формуле:

, (1.1)

Для вагонов общесетевого назначения существующего типажа расчетная статическая осевая нагрузка принимается по ГОСТ 22780.

Погонные нагрузки на путь определяются по формулам:

, (1.2)

, (1.3)

где:

q ст- средняя статическая погонная нагрузка на путь от вагона;

q дин- средняя динамическая погонная нагрузка на путь от теле­жки;

P бр- расчетная сила тяжести (вес) вагона брутто;

P ос - расчетная статическая осевая нагрузка вагона брутто;

n - число осей в тележке (2-х, 3-х или 4-х осной);

2Lc- длина вагона по осям сцепления автосцепок;

2lт- база тележки;

D l = 2,2 м - длина общей расчетной зоны влияния крайних осей;

k дв- ­расчетный коэффициент вертикальной динамики вагона;

q ст и q дин - соответственно допускаемые значения статической по­гон­ной нагрузки от вагона и динамической погонной нагрузки от тележки.

В общем случае рекомендуются допускаемые значения[ q ст] до 103 кН/м (10,5 тс/м), а [ q дин] до 168 кН/м (17,1 тс/м).

Вагоны с большими, чем указаны выше, осевыми и погонными наг-рузками должны проек­тироваться по специальным требованиям, согла-сованным с МПС РФ.

 

1.9. Ожидаемое воздействие таких вагонов на путь должно проверять-ся в процессе разработки технических требо­ваний на новый (или модерни-зируемый) вагон с учетом установленных Норм и допусков содержания ходовых частей вагона и пути, проектных и допускаемых скоростей движе-ния по рельсовому пути соответствующего состояния (при конструкцион-ной скорости на пути хорошего состояния, при допускаемой согласно ПТЭ и инструкциям МПС РФ - на пути удовлетворительного состояния).

Перечень технических параметров, по которым должна производиться оценка воздействия вагона на путь, устанавливается заказчиком по согласованию с Главным управлением пути МПС РФ.

 

1.10. Габаритные размеры вагонов не превышать величин, установ-ленных ГОСТ 9238.

Рекомендуется применять габариты Т_пр, Т_ц и 1-Т. Принятый габарит впи-сывания вагона указывается в техническом задании на проектирование.

 

1.11. Расчеты, выполняемые по настоящим Нормам методами, тре­бую-щими обязательного применения ЭВМ, должны производиться по расчет-ным схемам, механо-математическим моделям и програм­мам, рекомен-дованным ВНИИ ж.д. транспорта и ГосНИИВ или с ними согласованным.

 

1.12. Все расчеты по настоящим Нормам должны производиться в единицах измерения, предусмотренных ГОСТ 8.417.

 

1.13. При пользовании Нормами следует учитывать возможные из­менения стандартов и других нормативных документов, на которые в Нормах имеются ссылки.

 

1.14. По мере необходимости могут издаваться "Изменения к Нор­мам". Каждое изменение должно регистрироваться в "Листе учета изменений", помещенном в конце текста Норм с указанием его обозначения и даты вступления в силу.

2. Нормы расчетных сил и расчетные режимы

2.1. При расчете всех вагонов должны учитываться следующие ос­нов-ные силы:

собственная сила тяжести (вес) конструкции (тары) и сила тяжести (вес) груза;

инерционные силы, вызванные колебательными ускорениями масс при движении вагона по неровностям пути;

силы, возникающие при движении вагона по кривым и стре­лочным переводам;

· аэродинамические силы (силы давления ветра и т.п.);

· силы взаимодействия между вагонами, между вагоном и ло­комоти-вом и между кузовом вагона и грузом при различных режимах движения поезда и маневровой работе, а также воз­никающие при этом продольные силы инерции.

В зависимости от назначения и особенностей конструкции ва­гонов вместе с перечисленными выше силами должны учитываться также сле-дующие силы:

силы распора (давления) сыпучих и навалочных грузов;

силы давления жидкостей и газов, в том числе и пониженного внутреннего давления (ниже атмосферного) в котлах цистерн, грузовых емкостях бункерных вагонов и т.п.;

силы гидравлического удара в котлах цистерн, резервуарах, ба­ках.

Перечисленные силы приводятся к следующим основным рас­четным схемам их приложения:

вертикальная нагрузка;

боковая нагрузка;

продольная нагрузка;

отдельные группы самоуравновешенных сил: вертикальных ко­со-симметричных, горизонтальных от распора сыпучих грузов и др.

Кузова и тележки вагонов рассчитываются в первую очередь на наи-более невыгодное возможное сочетание одновременно действу­ющих ос-новных и дополнительных сил в соответствии с установ­ленными рас-четными режимами.

При расчете отдельных узлов и деталей вагонов должны учиты­ваться следующие дополнительные силы:

силы от колебаний навесного оборудования;

силы от действия тормозной системы;

силы давления воздуха в тормозных цилиндрах, резервуарах и трубопроводах;

силы от работы механизмов, установленных на вагоне;

силы, действующие на увязочные устройства при перевозке штучных грузов (в том числе колесной и гусеничной техники) и штабельных грузов;

силы, действующие на элементы вагонов от масс пассажиров и персонала, и др.

Напряжения от дополнительных сил в обоснованных случаях сум­мируются с напряжениями от основных сил по расчетным ре­жи­мам.

Кроме перечисленных выше сил, учитываемых при расчете ва­гона в основном для случаев его движения, должны учитываться также сле-дующие силы:

силы, действующие при механизированной погрузке и выгруз­ке;

внешние силы, прикладываемые к вагону при постройке и ре­монте;

внутренние силы, вызванные важнейшими технологическими факто-рами при изготовлении и ремонте;

силы, действующие на вагон при перевозках на паромах.

2.1.1. Расчетные силы, как правило, условно принимаются дей­ству-ющими независимо друг от друга.

2.1.2. Величины расчетных сил регламентируются настоящими Норма-ми. Для определения и уточнения нагруженности элементов конструкций вагонов могут использоваться специальные методики, в частности, по оп-ределению динамических нагрузок, а также ре­зультаты испытаний ана-логичных конструкций вагонов или их от­дельных узлов и деталей.

2.1.3. Устанавливаются два основных расчетных режима (I-й и III- й) и один до­полнительный специальный.

По I расчетному режиму рассматриваются относительно редкое соче-тание экстремальных нагрузок.

Основное требование при рас­чете на прочность по этому режиму - не допустить появления оста­точных деформаций (повреждений) в узле или детали.

Допускаемые напряжения по этому режиму выбираются близ­кими к пределу текучести или пределу прочности материала с уче­том характера действия нагрузки (квазистатическая, ударная и т.п.) и свойств материала.

В эксплуатации I режиму соответствуют для грузовых ва­гонов осажи-вание и трогание тяжеловесного состава с места, со­уда­рения вагонов при маневрах, в том числе при роспуске с горок, эк­стренное торможение в по-ездах при малых скоростях движения, для пассажирских вагонов - аварий-ное соударение при маневрах, или столкновение вагонов в нештатных си-туациях, а также аварий­ный рывок (толчок) вагона при следовании в грузовом поезде.

По III расчетному режиму рассматривается относительно частое воз-можное сочетание умеренных по величине нагрузок, характер­ное для нор-мальной работы вагона в движущемся поезде.

Основное тре­бование при расчете по этому режиму - не допустить устало­стного разрушения узла или детали.

Допускаемые напряжения по этому режиму выбираются исходя из пре-делов выносливости материала с учетом совместного дей­ствия квазиста-тических, вибрационных и ударных нагрузок, влия­ния кор­розии и т.п.

В условиях эксплуатации III режиму соответствует слу­чай движения вагона в составе поезда по прямым и кривым уча­сткам пу­ти и стрелочным переводам с допускаемой скоростью вплоть до кон­струкционной при пери-одических служебных регули­ровочных тор­можениях, периодических уме-ренных рывках и тол­чках, штатной работе механизмов и узлов вагона.

II дополнительный специальный расчетный режим устанавлива­ется для отдельных типов вагонов как сочетание нагрузок, харак­тер­ное для этих вагонов (например, при погрузочно-разгрузочных рабо­тах, ремонте и т.п.). Необходимость расчета по II режиму уста­навли­вается в техническом задании.

2.2. К основным расчетным вертикальным силам относятся со­бствен­ная сила тяжести вагона, силы тяжести груза и вертикальная дина­ми-ческая нагрузка, возникающая при колебаниях вагона на рессорах и вза-имодействии вагонов при движении поезда и манев­ровой работе.

2.2.1. Под собственной силой тяжести понимается суммарная си­ла тя-жести частей вагона, нагружающих рассчитываемый эле­мент, включая и силу тяжести самого элемента.

Для пассажирских, изотермических и специальных грузовых ва­гонов (например для перевозки скота) в собственную силу тяжести включается расчетный вес запаса воды, топлива и других предметов экипировки вагона.

2.2.2. Сила тяжести груза и характер ее приложения для грузо­вых и изотермических вагонов определяются техническим задани­ем. Си­ла тя-жести груза пассажирских вагонов состоит из силы тя­жести (веса) пасса-жиров с багажом, определяемой по расчетной на­селенно­сти вагона. Рас-четная населенность вагона дальнего сооб­щения оп­ределяется по наи-большему числу мест, предусмотренных при эк­сплуатации вагона. Мак-симальная расчетная населенность вагонов межобластного (местного) сообщения определяется по проектному числу мест для сидения и коли-честву стоящих пасса­жиров из расчета 5 человек на 1 м2свободной пло-щади пола, включая тамбуры и про­ходы (площадь, занятая ногами сидя-щих пассажиров шириной 200 мм у края дивана или кресла не учитыва­ется). При определении максимальной населенности второго этажа двух-этажного вагона ко­личество стоящих пассажиров принимается 4 человека на 1 м2сво­бодной площади пола. Средняя масса пасса­жира с багажом для всех пассажирских вагонов принимается рав­ной 100 кг.

2.2.3. Вертикальная динамическая нагрузка (или напряжение от нее) определяется методами математического моделирования си­стемы "ва-гон-путь". Приближенно вертикальную динамическую на­грузку (или нап-ряжения от нее) определяют умножением силы тяжести (веса) брутто (или напряжений от этой силы) на коэффициент вер­тикальной динамики k дв.

Под силой тяжести брутто понимается сила тяжести груза и со­бствен-ная сила тяжести (вес) элементов вагона, расположенных над рассматри-ваемой ступенью рессорного подвешивания, включая 1/3 силы тяжести самого рессорного подвешивания.

Коэффициент вертикальной динамики k _дврассматривается как слу-чайная функция с вероятностным распределением вида:

.

Коэффициент k двопределяется как квантиль этой функции при рас-четной односторонней вероятности P (k дв) по формуле:

, (2.1)

где:

- среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

- параметр распределения, уточняется по экспериментальным данным, для грузовых вагонов при существующих условиях эксплуатации = 1,13, для пассажирских = 1,0.

При расчетах на прочность по допускаемым напряжениям прини­мается P (k дв) = 0,97.

Среднее вероятное значение определяется по формулам:

* при V 15 м/с (55 км/ч)

, (2.2)

* при V < 15 м/с

, (2.3)

где:

a - коэффициент, равный для элементов кузова - 0,05, для обрессоренных частей тележки - 0,10, для необрессоренных частей тележки - 0,15;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке или группе тележек под одним концом экипажа

V - расчетная скорость движения, м/с;

f ст- статический прогиб рессорного подвешивания, м.

Формулы (2.2) и (2.3) справедливы для современных вагонов на те­лежках, имеющих соответ­ствующее фрикционное или гидравли­чес­кое де-мпфирующее устройство и статический прогиб рессорного подвешивания, равный и более 0,018 м. При статическом прогибе менее 0,018 м следует ус­ловно принимать f ст = 0,018 м.

При определении kдв для рамы платформы в случае перевозки тяже-лых (более 50% грузоподъемности) сосредоточенных на длине менее по-ловины базы вагона грузов расчетная величина f стуменьшается на 1/2 величины прогиба рамы под этими грузами.

Для шкворневых (опорных) узлов рамы и шкворневых стоек (в местах заделки в раму) боковых стенок кузова грузового вагона зна­чение расчетного коэффициента вертикальной динамики опре­деля­ется с учетом влияния перевалки кузова вагона по формуле:

, (2.4)

где:

k дв- определяется по формуле (2.1);

- коэффициент (рекомендуется принимать = 0,2).

2.3. К основным расчетным боковым нагрузкам относятся силы дина-мического взаимодействия вагона и пути в горизонтальной плоскости по-перек пути, центробежные силы, силы давления ветра и поперечные со-ставляющие сил взаимодействия вагонов друг с другом при движении в кривых.

2.3.1. Боковые силы динамического взаимодействия вагона и пу­ти оп-ределяются методами математического моделирования си­стемы "вагон-путь".

Приближенно боковую (рамную) силу H р, действующую от ко­лесной пары на раму тележки можно рассматривать как случайную величину с функцией распределением вида:

.

Значение рамной силы H ропределяется как квантиль этой функ­ции при расчетной односторонней вероятности Р (H р) по формуле:

, (2.5)

где:

- среднее вероятное значение рамной силы.

При расчетах на прочность по допускаемым напряжениям принима­ется Р(Hр) = 0,97.

Среднее вероятное значение рамной силы опреде­ляется по формуле:

, (2.6)

где:

Р o- расчетная статическая осевая нагрузка;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей (см. формулу 2.2);

- коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона.

Для грузовых вагонов на безлюлечных тележках с большой горизон-тальной жесткостью под­вешивания = 0,003, для пассажирских на без-люлечных тележках с пневмо­подвешиванием = 0,0018, для пассажир-ских и изотермических на тележках с люлькой соответственно = 0,0015 и 0,002;

V - скорость движения вагона, м/с.

2.3.2. Боковая сила, равная разности центробежной силы и го­ри­зон-тальной составляющей силы тяжести, возникающей вслед­ствие возвыше-ния наружного рельса, если в технических требова­ниях не оговорены особые условия движения в кривых, с учетом коэффици­ентов динамич-ности для грузовых вагонов принимается равной 7,5% от силы тяжести брутто, для пассажирских и изотер­мических вагонов - 10% от силы тя-жести брутто. При расчете ре­комендуется учитывать отдельно центро-бежные силы кузова и те­лежки. Равнодействующая указанной силы счи-тается приложенной в центре соответствующей массы (кузова с грузом и тележек).

Для предварительных расчетов вагонов, близких к типовой кон­струкции, рекомендуется принимать положение центра массы теле­жки на уровне осей колесных пар, а высоту центра массы гружен­ного кузова над уровнем осей колесных пар равной 1,7 м для одно­э­тажных пассажирских, 2,0 м - грузовых и изотермических и 2,3 м - для 2-х этажных пассажирских вагонов.

Окончательный расчет выполняется по уточненным координа­там центров масс.

2.3.3. Боковая сила давления ветра определяется из расчета удель-ного давления ветра на боковую проекцию вагона (с учетом проекции очертаний расчетного груза), равного 500 Па. Равнодей­ствующая этой ква-зистатической силы считается приложенной к центру площади боковой проекции вагона (кузова с грузом и теле­жек). Сила давления ветра учиты-вается только при расчетах на устойчивость вагона от опрокидывания.

2.3.4. Поперечные силы взаимодействия между вагонами в кри­вых при движении поезда с малой скоростью и маневровой работе определяются по следующим формулам:

для случая действия растягивающих продольных сил (рис. 2.1)

, (2.7)

 

 

Рис. 2.1

для случая действия сжимающих продольных сил (рис. 2.2)

, (2.8)

 

 

Рис. 2.2

где:

N - квазистатическая сила, приложенная вдоль оси корпуса автосцепки, ве­ли­чина которой принимается по Табл. 2.1 для I режима;

H - горизонтальные поперечные силы, действующие на пятники;

R - радиус кривой, принимается равным 250 м;

2l, 2L, 2L c- соответственно база вагона, расстояние между упорными пли­тами автосцепок и длина вагона по осям сцепления автосцепок;

a - расчетная длина корпуса автосцепки (для автосцепки СА-3 при сжатии;

a = 1,0 м);

- возможное боковое перемещение шкворневого сечения кузова вагона за счет зазоров колесной пары в рельсовой колее, зазоров в буксовых направля­ющих, пятниках и упругих деформаций рессор; принима­ется при расчете грузовых вагонов 40 мм, изотермических и пассажирских - 45 мм.

Сила P Nприкладывается к раме кузова в плоскости передних упорных угольников автосцепного устройства в случае действия ра­стягивающих сил и в плоскости задних упорных угольников при действии сжимающих сил.

2.3.5. При предварительном расчете боковых стенок (или балок) и шкворневых балок рам кузовов вагонов на вертикальные силы влияние бо-ковых сил допускается учитывать путем увеличения силы тяжести брутто на 12,5% для двухэтажных пассажирских ва­гонов, на 10% для одно-этажных пассажирских, изотермических и грузовых ва­гонов, или путем уве-ичения напряжений от силы тя­жести брутто соответственно на 12,5% и 10%.

2.4. К основным расчетным продольным силам относятся сжимаю­щие и растягивающие (квазистатические и динамические) силы взаи­модействия между вагонами и между вагоном и локомотивом, действующие при движении поезда и маневровых работах, а также возникающие при дина-мическом действии этих сил силы инерции, воспринимаемые в узлах и деталях вагонов.

2.4.1. Продольные силы при расчетах на прочность принима­ются по Таблице 2.1.

Статистическое распределение величин продольных сил, реко­мен-дуемое для уточненных рас­четов вагонов, приведено в Прило­жении I.

Продольные силы прикладываются к передним (при растяже­нии, ры-вке) или задним (при сжатии, ударе) упорам на уровне оси авто­сцепного оборудования вагонов, при этом должен учи­тываться кон­структивный эксцентриситет продольной оси автосцепки отно­си­тельно центра тя­жести сечения хребтовой балки.

Устанавливаются следующие основные расчетные схемы прило­жения продольных сил:

а) квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к упо­рам автосцепки обоих концов вагона при одинаковом уровне осей автосцепок взаимодействующих вагонов;

б) квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к упо­рам ав-тосцепки обоих концов вагона при разности высот авто­сце­пок взаимодей-ствующих вагонов равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму. Расчет-ная схема нагружения консольной ча­сти рамы приведена в Приложении 2;

в) силы удара или рывка приложены к упорам автосцепки одного конца вагона на прямом участке пути при разности высот автосце­пок вза-имодействующих вагонов равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму и уравновешены силами инерции масс вагона.

Для вагонов, оборудованных специальными ударно-поглощаю­щими устройствами (например, подвижными хребтовыми балками), сущест-венно уменьшающими силы взаимодействия и инерционные перегрузки конструкции при маневровых соударениях вагонов и пе­реходных про-цессах движения поезда, расчетные продольные силы должны коррек-тироваться (уменьшаться) на основе специ­альных обоснований с учетом параметров этих устройств и резуль­татов испытаний опытных образцов.

Таблица 2.1

Величины продольных нагрузок при расчете на прочность
	Величина продольной нагрузки, МН
	Расчетные режимы
Наименование вагонов	I	III
	квазистатичес. сила	удар, рывок	квазистатичес. сила	удар, рывок
Грузовые вагоны основ-ных типов	-3,0 +2,5	-3,0 +2,5	-1,0 +1,0	-1,0 +1,0
Изотермические ваго-ны, хоппер - дозато­ры, вагоны-самосвалы	-2,5 +2,5	-3,0 +2,5	-1,0 +1,0	-1,0 +1,0
Пассажирские вагоны всех ти­пов, вклю­чая почтовые, багажные и почтово - ба­гажные	-2,5 +1,5	-2,5 +2,0	-1,0 +1,0	-1,0 +1,0

Примечания:

1) Знак " + " для усилий растяжения, рывка, знак " - " для усилий сжатия, удара.

2) Время действия импульсных усилий (удара и рывка) принимается равным 0,3 с.

2.4.2. Продольные силы инерции отдельных масс вагона в об­щем случае определяются по формуле:

, (2.9)

где:

N - внешняя продольная сила удара или рывка, приложенная к автосцепке, либо тормозная сила вагона;

m - масса узла, детали, груза, для которой определяется продольная сила инер­ции;

m ваг- общая масса вагона.

Силы инерции могут также определяться по формуле:

, (2.10)

где:

a x- нормированная величина продольного ускорения (замедления) узла, детали и т.п.

Для предварительных расчетов продольные силы инерции масс гру-женных вагонов, возникающие при поездной и маневровой ра­боте, до-пускается определять:

при пониженных скоростях движения и экстренных торможени­ях, рывках, осаживании, соударениях, при маневрах и на горках (I ре­жим), исходя из замедления (ускорения):

для грузовых 8-осных вагонов - 2,0 g,

для грузовых 6-осных вагонов - 2,5 g,

для грузовых 4-осных вагонов - 3,5 g,

изотермических - 3,0 g,

пассажирских - 4,5 g;

при нормальных скоростях движения и служебных торможе­ниях с рывками и толчками (III режим) исходя из замедления (ускорения):

для грузовых 8-осных вагонов - 0,6 g,

для грузовых 6-осных вагонов - 0,8 g,

для грузовых 4-осных вагонов - 1,0 g,

изотермических - 1,1 g,

пассажирских в грузовом поезде - 1,5 g,

при нормальных и повышенных скоростях движения, служебных и регулировочных торможениях без рывков и толчков (частный слу­чай III режима), исходя из замедления для всех вагонов - 0,2 g.

Силы инерции прикладываются в центре тяжести соответствую­щей массы. Передача сил инерции груза на конструкцию вагона оп­ределяется свойствами груза и условиями его крепления в вагоне и может осуществляться за счет сил трения, через устройства креп­ле­ния или фиксации (увязочные кольца, скобы, фитинги, проклад­ки, упоры и т.п.). Равнодействующая силы инерции жидкости в котле цистерны принимается приложенной на уровне продольной оси кот­ла.

2.4.3. Вертикальная динамическая сила (добавка) на тележку от дей-ствия продольной силы инерции кузова определяется по фор­муле:

, (2.11)

где:

N ик- продольная сила инерции кузова брутто, определяемая по формуле (2.10 или 2.11);

h к- расстояние от центра тяжести кузова до оси автосцепки;

2l - база вагона.

Такая же сила (реакция) действует на опорные элементы кузова в том числе и на опорную поверхность оболочки котла вагон-цистерны,

2.4.4. Вагоны, предназначенные для эксплуатации на междуна­родных линиях (с выходом на колею 1435 мм) дополнительно дол­жны рассчи-тываться на силы взаимодействия с подвижным соста­вом, оборудован-ным буферами. При этом величины сил и допуска­е­мых напряжений уста-навливаются техническим заданием на про­ек­тирование таких вагонов.

В общем случае продольная сжимающая нагрузка на каждый бу­фер по I режиму принимается равной 1,0 МН, по III режиму на каж­дый буфер ­0,5 МН и 0,4 МН на буфера по диагонали вагона.

2.5. К основным расчетным самоуравновешенным нагрузкам отно­сятся силы распора насыпных и скатывающихся грузов, внутреннее давление паров жидкости или газа, вертикальные кососимметрич­ные силы.

2.5.1. Активное (статическое) давление распора насыпного груза на единицу площади стенок кузова в общем случае определяется по фор-муле:

, (2.12)

где:

k дв - коэффициент вертикальной динамики, принимается при расчете по I режиму k дв = 0,1, а по III режиму по формуле (2.1);

- насыпная плотность груза принимается для основного расчетного вариан­та как частное от деления грузоподъемности вагона на объем кузова, а для расчета от действия конкретного груза по Таблице 2.2 либо по указанию тех­нического задания на проектирование;

g - ускорение свободного падения;

y - расстояние от поверхности груза до точки, в которой определяется давле­ние;

- угол наклона стенки кузова к горизонту;

- угол наклона поверхности груза к горизонту;

- угол трения груза о металлические стенки кузова, принимается по Таб­лице 2.2.;

- угол естественного откоса груза, образуемый поверхностью свободно насыпанного груза с горизонтальной плоскостью. Угол принимается при рас­чете по I режиму по Таблице 2.2, а по III режиму равным 0,2 от значений Таблицы 2.2.

Для вертикальных стенок (= 90o) при загрузке без "шапки" (= 0) и без учета трения груза о стенки кузова (= 0) формула (2.12) принимает вид:

, (2.13)

Боковые стенки рассчитываются по I и III режимам (в совокуп­ности с другими нагрузками) на давление распора P a, определяемое по форму-лам (2.12) или (2.13).

Расчет по I и III режимам боковых стенок кузовов вагонов, пред­наз-наченных или используемых для перевозки труб, бревен и дру­гих скатыва-ющихся грузов производится с учетом давления ра­спо­ра, определяемого по условной схеме по формуле (2.13) при = 0 и плотности сыпучего груза, равной отношению грузоподъемно­сти вагона к объему кузова.

Таблица 2.2