В автосцепном устройстве грузового четырехосного вагона применяется поглощающий аппарат Ш-2-В. Расчет поглощающего аппарата сводится к расчету по энергоемкости, то есть величина кинематической энергии удара, воспринимаемой при ударном сжатии.
Энергоемкость поглощающего аппарата грузового вагона определяется по формуле:
,
где
m = Рбр = 93,3т – вес вагона брутто;
v = 2,5м/с – расчетная скорость вагонов при соударении;
кДж.
Такую энергоемкость может осуществить поглощающий аппарат Ш-2-В, который имеет увеличенную высоту пружин за счет отсутствия нажимной шайбы и более высокую стабильность.
Корпус автосцепки изготовлен из низколегированной стали марки 20ГЛ, имеющей характеристики:
- временное сопротивление разрыву σв = 550 мПа;
- предел текучести σт = 400 мПа;
- относительное удлинение δ = 15%.
Разрушение корпусов, отлитых из этой стали происходит при усилии 4 мН, если продольные силы совмещены.
Точный расчет головной части затруднен сложной конфигурацией, а также изменением величины, степени динамичности и точек приложения расчетных усилий в эксплуатации в связи с относительными перемещениями автосцепок, износами поверхности их контура, переменной величиной коэффициентов трения.
Меньше трудностей возникает при расчете хвостовика корпуса.
Смещение осей в вертикальном направлении допускается не более 50 мм, а в горизонтальном – не более 175 мм. Произведем расчет корпуса по сечению І-І. Наибольшее напряжение в этом сечении от продольных сил при максимальном вертикальном смещении не должен превосходить предела текучести выбранного материала.
Напряжение в сечении І-І:
σІ-І =,
где
N – продольное усилие, N = 2,5 мН;
F – площадь поперечного сечения І-І;
W – момент сопротивления;
M – изгибающий момент;
М = N∙ ε,
где
ε – эксцентриситет , ε = 50 мм.
М = 0,05∙2,5 = 0,125 мН∙м;
F = Н∙В-(Н - 2δ) ∙ (В - 2δ);
F = 0,175∙0,13 – (0,175-2∙0,04) ∙ (0,13-2∙0,04) = 0,018 м2;
;
м3.
Найдем напряжения в сечении І-І:
мПа;
[σ] = 400 мПа; 350,8 ‹ [σ],
таким образом, рассчитанный хвостовик автосцепки удовлетворяет условию прочности.
Тяговый хомут автосцепки СА-3 рассчитан на установку в нем поглощающих аппаратов с габаритными размерами 563×318×230 мм. Он представляет собой отливку, в головной части которой имеются окно для клина и приливы с отверстиями для прохода болтов, поддерживающий клин. Головная часть тягового хомута соединена с хвостовой частью верхней и нижней плоскости.
Тяговый хомут отлит из стали 20ГФЛ с временным сопротивление 540 мПа, пределом текучести 390 мПа, относительным удлинением 18%. Сталь нормализуют.
Напряжения в тяговом хомуте в наиболее опасном сечении с приложением продольной силы N = 2,5 мН не должны превышать σт.
Рассчитаем напряжения в сечении І-І:
,
где
N – продольная сила, N = 2,5 мН;
F – площадь поперечного сечения;
F = (0,15∙0,03)∙2 = 0,009 м2;
мПа;
σ = 277,8 мПа ‹ [σ]т = 390 мПа,
таким образом, тяговый хомут удовлетворяет данному условию прочности.
При модернизации платформы должны учитываться:
- снижение затрат на модернизацию;
- улучшение технико-экономических параметров;
- потребность вагонов в данной конструкции для перевозок.
Четырехосная платформа модели 13-9004, предназначенная для перевозки крупнотоннажных контейнеров модернизирована съемной опорой, с целью использования ее для перевозки большегрузных автомобильных полуприцепов.
Конструкция модернизированной платформы обеспечивает крепление устанавливаемых автомобильных полуприцепов за счет регулирования установки съемной опоры (см. рис. 32), и учетом габаритных размеров автомобильных полуприцепов, а так же придает устойчивость автомобильным полуприцепам. Съемная опора крепиться к хребтовой балке при помощи специальных приспособлений.
Рис. 32 Съемная опора
Для устойчивости колес в полу платформы устанавливается специальный карман. При установке автомобильного полуприцепа на вагон, колеса помещаются в карман, где закрепляются от продольных перемещений специальными башмаками. Башмаки жестко закрепляются запорными устройствами, что обеспечивает безопасность для перевозки автомобильного полуприцепа на железнодорожном транспорте.