МПа; годовой пробег локомотива км/год; предполагаемый срок службы лет; , , предел выносливости материала Ст3 МПа, коэффициент вертикальной динамики .

Используя выражение (2.9) найдем значение степени m, зависящий от угла наклона кривой усталости: .

Таким образом, подставив исходные данные в выражение (2.12) определим коэффициент запаса сопротивления усталости, с точки зрения детерминированного подхода:



Более подробный расчет отображен в Приложении Б.

При расчете коэффициента запаса сопротивления усталости по выражению (2.12), с использованием детерминированного подхода он оказался равен 10, в то время как регламентированное значение допускаемого уровня должно быть не ниже десять.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что при оценке статической прочности и при оценке усталостных явлений для несущих узлов подвижного состава доминирующая роль принадлежит статическому расчету от воздействия вертикальных нагрузок, обусловленных собственной массой конструкции и груза. Чем удачнее выполнен такой расчет, тем точнее можно осуществить прогноз, связанный с усталостными повреждениями.
2.5 Вариант учета остаточных напряжений в зонах сварных элементов рам подвижного состава

Несущие узлы подвижного состава представляют собой сварные конструкции. Повышение качества сварных соединений, обеспечивающего долговечность их работы, может быть достигнуто различными технологическими приемами. Это может быть: зачистка наждачными кругами, проковка швов, оплавление неплавящимся электродом, перегрузка швов, превышающая предел текучести, более 30 секунд и др. К сожалению, на практике сварные элементы подвижного состава при изготовлении и ремонте с использованием сварки в большинстве случаев не подвергаются обработке.

---

При оценке сопротивления усталости таких деталей необходимо обязательно учитывать влияние остаточных напряжений, которые неизбежно появляются в сварных узлах.

Учету этих явлений посвящены, например, такие материалы как: РД 22 01- 8-80 «Машины строительные и дорожные. Нормативные значения коэффициентов концентрации напряжений и изменения остаточных напряжений в сварных узлах».

Теория по этой проблеме получила развитие в работах отечественных ученых, в частности: Николаева Г.А., Куркина С.А., Винокурова В.А. [76], Ряхина В.А., Мошкарева Г.Н. [77], Вершинского А.В. [78], Биргера И.А. [79], В.И. Труфякова [80].

В этом разделе мы воспользуемся материалами работы [78]. Учет остаточных напряжений в этой работе предлагается реализовать за счет соответствующей корректировки предела выносливости материала конструкции и использованием выражения:
(2.21)
где – предел выносливости материала конструкции с учетом остаточных напряжений;

– эффективный коэффициент концентрации напряжений;

– коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла;

– остаточные напряжения.

Остаточные напряжения определяются из выражения:
(2.22)
где: – предел текучести материала;

– напряжение перегрузки сварного соединения.

Технологический прием снятия остаточных напряжений за счет перегрузки детали в практике изготовления железнодорожного подвижного состава не используется, поэтому можно рассчитать предел ограниченной выносливости сварного соединения подвижного состава с использованием двух вышеуказанных формул, полагая, что . Тогда формула для определения предела ограниченной выносливости, применительно к узлу, будет выглядеть следующим образом:
(2.23)
Согласно РД 22 01-08-80, для подсчета эффективного коэффициента концентрации напряжений предлагается использовать вероятностные методы, применяя зависимость:

---

(2.24)

где – эффективный коэффициент концентрации для выбранной вероятности p его значений;

– эффективный коэффициент концентрации, отвечающий вероятности ;

– квантиль вероятности ;

– коэффициент вариации.

Для стали, используемой в подвижном составе, (Ст3) ; МПа; МПа; ; . Эффективный коэффициент концентрации в этом случае будет составлять:

Располагая значением эффективного коэффициента концентрации напряжений, найдем предел ограниченной выносливости по формуле (2.23):
МПА
Таким образом, полученные напряжения позволяют установить, что сопротивление усталости детали будет обеспечиваться (при наличии остаточных напряжений) в том случае, если расчетные или экспериментальные приведенные напряжения не будут превышать обозначенного уровня.

В частности, при подсчете коэффициента запаса по формуле (2.6) в числителе должны находится полученные выше напряжения. И тогда можно заключить, что коэффициент запаса рассчитан с учетом остаточных напряжений для рассмотренного выше примера.

Если эти напряжения подставить в числитель формулы (2.11), то можно получить допускаемое число циклов нагружения, в которых отражено влияние остаточных напряжений.

Методические положения, связанные с оценкой запасов сопротивления усталости и долговечности несущих элементов подвижного состава сформированы для того, чтобы получать информационное обеспечение возможности продления сроков службы основных несущих узлов подвижного состава и определения их остаточного ресурса, в частности, рамы промышленного тепловоза ТЭМ2.

---

2.6 Выводы по разделу 2
1. Осуществлена адаптация известных расчетных зависимостей, ориентированных на оценку сопротивления усталости. Эта адаптация учитывает понятия, определяющие динамику подвижного состава с учетом ограниченного объема исходной информации

2. С учетом этого получена формула для оценки коэффициента остаточного ресурса.

3. Применительно к сформированным основам для расчетной оценки коэффициента остаточного ресурса и долговечности несущей детали, за основной вид возмущения, оказывающий влияние на сопротивление усталости и долговечность, были приняты воздействия, обусловленные проходом промышленного тепловоза стыковых неровностей.

4. При выполнении расчетов, связанных с прогнозированием остаточного ресурса несущего узла промышленных тепловозов, в рамках предлагаемого подхода, доминирующая роль принадлежит статическому расчету от воздействия вертикальных нагрузок, обусловленных собственной массой конструкции. Качество выполнения данного расчету напрямую влияет на результат по прогнозированию остаточного ресурса.

5. Численная реализация расчетных формул показала удовлетворительную сходимость результатов с экспериментальными данными, а также нормативными значениями

---

Смотрите также файлы

• .docx

• Анна. Андреевна Ахматова.docx

• Конспект зачётного мероприятия Галактика игр.docx

• Контрольная работа по дисциплине Финансовая среда предпринимательства и предпринимательские риски на отраслевых рынках.pdf

• Программа практическая психология.docx