Определение коэффициента запаса усталостной прочности по методике ВНИИЖТа

В электровозостроении для проверки усталостной прочности несущих элементов механической части, в том числе и рамы тележки, широко используется методика ЦНИИ МПС (ВНИИЖТ) [3], [7], предполагающая работу детали без усталостных повреждений в течение всего расчетного срока службы электровоза (30 лет).

По этой методике предусмотрено определение коэффициента запаса усталостной прочности по способу Серенсена - Кинасошвили

,                        (11.11)

где  - коэффициент, учитывающий понижение выносливости детали, обусловленное концентрацией напряжений, неоднородностью материала, состоянием поверхности, отклонение от технологии изготовления и т.п.

Коэффициент определяется из выражения

,                             (11.12)

где  – эффективный коэффициент концентрации напряжений, учитывающий форму детали;  - коэффициент неоднородности материала детали;  - коэффициент влияния внутренних напряжений в детали; – коэффициент влияния размерного фактора;  - коэффициент состояния поверхности детали;  – коэффициент возможного отклонения от технологии.

Для балки коробчатого сечения, сваренной из четырех отдельных листов, ; при приварке к горизонтальному листу балки усиливающей накладки с вытянутыми концами или языкообразной  [7, табл. 12].

Так как листы металла, образующие сечения отдельных балок рамы тележки, изготовлены прокатным способом, то  [3, c. 137], [7, c. 55].

Численное значение коэффициента  зависит от численного значения размеров проверяемого сечения и рекомендуется принимать от 1,0 до 1,2 [3, c. 137], [7, c. 55].

Численное значение коэффициента  рекомендуется принимать равным 0,6¸0,76 [3, c. 137], [7, рис. 21].

Численное значение коэффициента  после грубой станочной обработки поверхности листов рекомендуется принимать равным 0,8¸0,85 [3, c. 137]. Коэффициент h, согласно рекомендаций [3, c. 137], принимается равным 1,0.

Среднее напряжение цикла  в формуле (11.11) определяется

,                              (11.13)

где  - экспериментальные или расчетные значения статических напряжений от веса кузова, тележек, тяговых двигателей и т.п.;  - большее из напряжений, возникающих от реакций тяговых двигателей при движении с расчетной скоростью или при служебном торможении; - напряжения, возникающие при движении в кривой.

В качестве амплитуды цикла  в формуле (11.11) принимают максимальные амплитуды переменных напряжений, возникающих при динамических нагрузках в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Так как амплитуды зависят от скорости движения, то вводится индекс . Значение  принимается по результатам испытаний для конструкционной или резонансной скорости движения. При отсутствии экспериментальных данных значение  рекомендуется определяется из выражения

,                              (11.14)

где  - коэффициент динамики.

Коэффициент динамики, отражающий совместное влияние на сложное напряженное состояние рамы тележки совокупности вертикальных и горизонтальных усилий, развивающихся при движении электровоза с конструкционной скоростью, для локомотивов рассчитывается по эмпирической формуле [7, c. 63]:

.                    (11.15)

Эмпирический коэффициент , входящий в формулу (11.15), определяется из выражения

,                               (11.16)

где  – конструкционная скорость, км/ч;  - суммарный статический прогиб системы рессорного подвешивания, мм.

Для электропоездов при определении коэффициента  рекомендуется формула

.                                (11.17)

где  - коэффициент, равный 0,05 для элементов кузова и 0,1 – для подрессоренных элементов тележки.

Величина коэффициента , характеризующего чувствительность металла к асимметрии цикла, определяется по формуле

,                                    (11.18)

где  - предел выносливости стали при симметричном цикле, МПа;  - предел выносливости стали при пульсирующем цикле, МПа.

Параметры  и  принимаются в зависимости от марки стали.

Таким образом, при симметричном цикле нагружения, формула для определения коэффициента запаса усталостной прочности (11.11) примет вид

.                          (11.19)

Для обеспечения запаса по усталостной прочности должно выполняться условие .

 

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324

Поделиться: