[07-1999] Прочность хоппер-дозатора
 

Для того, чтобы продлить «жизнь» хоппер-дозатора, нормативный срок службы которого истек, необходимо наряду с другими мерами проверить, соответствует ли прочность металлоконструкции его кузова и рамы требованиям ГОСТ 16504—81 «Испытания и контроль качества продукции».

Рассмотрим методику испытаний хоппер-дозатора модели ЦНИИ ДВЗ (Тара вагона 23,3 т, грузоподъемность по трафарету 68 т, основные элементы конструкции кузова и рамы выполнены из стали 09Г2Д). Нормативный срок его службы истек, вагон был в капитально-восстановительном ремонте по типовому проекту № 730.00.00.0.

Напряжения в наиболее ответственных местах несущей конструкции и соответствие их Типовым нормам расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (здесь и далее — ТНР), определяли на основании испытаний на статическую вертикальную нагрузку (вагон заполняли щебнем массой 63 т) и соударение. Тензометры устанавливали в контрольных точках на хребтовой и шкворневой балках, в зоне их пересечения, а также на торцевой стене и ее подкосах (рис. 1 и 2).


Для определения напряжений от вертикальной статической нормативной нагрузки, равной массе брутто вагона (Qбр = Qгр + Qтары), пересчитали данные, полученные от нагрузки 63 т на вновь заданную. В нашем случае Qбр
 

Содержание

1 68 + 23,3 - 9,3 2 0,85 х 310 3 14,6 см4; F 4 1,419 см; λ 5 0,33 х 263,5 6 0,33 х 200 7 14,6 см4; F 8 263,5 x 0,58

[топ] 68 + 23,3 - 9,3

82 т, где 68 т — грузоподъемность вагона, 23,3 т — масса тары, 9,3 т — масса двух тележек.

В соответствии с ТНР выбрали I и III режимы напряжения. При подсчете суммарных напряжений (по III режиму) напряжения при Qбр увеличивали, вводя коэффициент вертикальной динамики Kд = 0,31 (для шкворневых узлов Kд = 0,37). Допускаемые напряжения для несущих элементов принимали равными (сталь 09Г2Д): I режим — [σ]I

[топ] 0,85 х 310

263,5 МПа; III режим [σ]III = 190 МПа для хребтовых и шкворневых балок; [σ]III = 200 МПа — для остальных элементов. При ударном приложении продольной нагрузки [σ]I-300 = 310 МПа. Согласно п. 3.3.1 ТНР напряжения в сжатых стержнях (стойки и подкосы торцевой стены) находили по формуле;


где φ — коэффициент продольного прогиба, определяемый по табл. 3.7 ТНР в зависимости от гибкости элемента λ


где l — свободная длина элемента, rmin — минимальный радиус инерции поперечного сечения, равный


где Imin и F — соответственно минимальный момент инерции и площадь поперечного сечения.

Для сжатых элементов торцевой стены (стоек и подкосов) напряжения, полученные при испытаниях, следует сравнивать с допускаемыми, уменьшенными на коэффициент φ,


Для стойки торцевой стены l = 170 см; Imin

[топ] 14,6 см4; F

7,25 см². По формулам (3) и (2) получили rmin

[топ] 1,419 см; λ

120 и φ = 0,33. Тогда для I режима φ[σ]I

[топ] 0,33 х 263,5

87 МПа, для III режима φ[σ]III

[топ] 0,33 х 200

66 МПа. Для подкоса торцевой стены l = 121 см; Imin

[топ] 14,6 см4; F

7,25 см²; λ = 85,3; φ = 0,58; I режим — φ[σ]I

[топ] 263,5 x 0,58

153 МПа; III режим — φ[σ]III

[топ] 116 МПа.

Для нижнего подкоса торцевой стены l

130; Imin = 14,6 см4; F = 7,25 см²; λ = 91, φ = 0,53; I режим — φ[σ]I = 140 МПа; III режим - 106 МПа.

Испытания на соударения проводили по стандартной методике на стенде, прошедшем аттестацию Госстандарта. В качестве вагона-бойка использовали 8-осную цистерну массой 180 т. При каждом ударе регистрировали скорость соударения, силу удара в автосцепку и напряжения в исследуемых точках. Масса груза в вагоне — 63 т, диапазон скоростей соударения — от 5 до 10,4 км/ч, продольные силы изменялись от 0,7 до 3,06 МН.

На рис. 2 приведен график зависимости силы удара от скорости соударения. Напряжения в точках анализировали на основании действия сил, равных нормативным величинам: 1МН, 2,5 МН и 3 МН и для каждой точки их усредняли.


Установлено, что наибольшие напряжения возникают в шкворневой балке — 97 МПа (т. 15) и 80 МПа (т. 18). В хребтовой балке они незначительны, а также невелики и в других элементах вагона (шкворневой стойке, продольных элементах торцевой стены и ее подкосах). Только в стойке торцевой стены они достигают 61 МПа (т.24), т.е. близки к допускаемым φ[σ]III = 66 МПа.

Максимальные напряжения от продольных сжимающих ударных нагрузок в точках 15, 18 и 19 шкворневых балок при силе 3 МН превысили от. В хребтовой балке напряжения от соударений намного ниже — не превышают 183 МПа (т. 10), а в других элементах кузова — значительно меньше допускаемых.

Анализируя суммарные напряжения, следует отметить, что в шкворневой балке они превысили допускаемые по I и Iа режимам (т. 14, 15, 18, 19), и по III режиму (т. 14, 15, 18), в хребтовой балке — значительно ниже допускаемых (значит, она обладает достаточным запасом прочности). В других элементах вагона суммарные напряжения только в стойке торцевой стены (т. 24) несколько превышают допускаемые (102 МПа по III режиму и 98 МПа по I режиму).

Таким образом, для того, чтобы разрешить дальнейшую эксплуатацию этого хоппер-дозатора, необходимо при его капитально-восстановительном ремонте усилить шкворневую балку, ограничить грузоподъемность вагона до 60 т и снять надстройку на боковых стенах кузова, если она ранее была установлена.

А.Д.КОЧНОВ, С.А.САМОХИН, В.П.СЫЧЕВ, И.Л.ШАРИНОВ, кандидаты техн. наук

Тема перенесена
 

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin