И действующих на них нагрузок

 

Всякую реальную вагонную конструкцию можно представить в виде системы, состоящей из трех элементов – стержней, пластин и оболочек.

Стержень (рисунок 1.1, а) – элемент, у которого один размер (l) больше двух остальных (a и b);

Пластина (рисунок 1.1, б) – элемент, у которого один размер () намного меньше остальных (a и b);

Оболочка (рисунок 1.1, в) – элемент, у которого поверхность не плоская, как у пластины, а криволинейная.

 

 

Рисунок 1.1 – Основные типы конструктивных элементов:

а – стержень; б – пластина; в – оболочка

В зависимости от элементов, образующих вагонные конструкции, различают следующие несущие системы:

1) стержневые  – конструкции, составленные из стержней (балки, рамы). Например, конструкции надрессорных балок, рам тележек и платформ;

2) подкрепленные листовые (подкрепленные пластины и оболочки) – конструкции, составленные из металлических листов обшивки, подкрепленных набором стержней. Например, конструкции крышек люков и боковых стен полувагонов, а также кузовов пассажирских и некоторых грузовых вагонов;

3) смешанные (комбинированные) системы – конструкции, составленные из стержневых систем и подкрепленных листовых. Например, конструкция кузова полувагона. В таком кузове рама является стержневой системой, а стены – подкрепленными листовыми.

Для расчета любой конструкции необходимо знать действующие на нее нагрузки.

 

П р и м е ч а н и е – Нагрузками называют внешние силы, действующие на элементы конструкции.

 

Нагрузки можно классифицировать:

· по времени действия – постоянные и временные;

· по способу приложения – объемные и поверхностные;

· по характеру изменения во времени – статические и динамические.

Постоянные нагрузки – действуют на конструкцию в течение всего срока службы (собственный вес).

Временные нагрузки – действуют на конструкцию в отдельные промежутки времени (полезная нагрузка, давление ветра, центробежная сила, силы инерции).

Объемные нагрузки – прикладываются ко всем внутренним точкам конструкции (собственный вес).

Поверхностные нагрузки – прикладываются к поверхности конструкции и разделяются на сосредоточенные и распределенные.

Сосредоточенные поверхностные нагрузки – действуют по весьма малой поверхности – теоретически в одной точке (давление колеса на рельс, реакции опор и др.).

Распределенные поверхностные нагрузки – действуют непрерывно по некоторой площади или длине и могут быть равномерно-распределенными и неравномерно-распределенными.

Примеры распределенных нагрузок:

равномерно-распределенная по площади. Например, давление груза на настил пола кузова вагона , Н/м² – действует непрерывно по площади пола (рисунок 1.2, а); 

равномерно-распределенная по длине элемента. Так, например, равномерно распределенная по площади пола нагрузка  передается на опорные балки рамы в виде нагрузки, равномерно распределенной по длине балки , Н/м (рисунок 1.2, б);

неравномерно-распределенная нагрузка – давление сыпучего груза на боковые стены кузова  (рисунок 1.2, в).

 

Рисунок 1.2 – Основные виды распределенных нагрузок:

а – равномерно распределенная по площади; б – равномерно распределенная по длине;

в – неравномерно распределенная

 

Статические нагрузки – изменяют свое значение медленно и плавно без толчков и вибраций (собственный вес, вес груза). Поэтому ускорениями точек конструкции и силами инерции, возникающими при движении можно пренебречь.

Динамические нагрузки – изменяют свое значение в сравнительно короткие промежутки времени и вызывают значительные ускорения элементов конструкции (силы взаимодействия колес с рельсами, между вагонами и др.).

В расчетной практике нагрузки, действующие на элементы вагона, приводятся к следующим основным группам сил по направлению их действия: вертикальные, боковые и продольные.