Расчет котла безрамной цистерны на продольные усилия

Котел безрамной цистерны, помимо рассмотренных выше нагрузок, воспринимает также продольные усилия, передаваемые ударно-тяговыми приборами. Эти усилия составляют: по I-му режиму Т_I = 3 МН, по III-му режиму Т_III =1 МН.

Приближенный расчет на эти усилия сводится к рассмотрению котла в виде бруса, эксцентрично растянутого силой Т_р или сжатого силой Т_с (рисунок 5).

Рисунок 5 – Расчетная схема котла на продольные нагрузки

Местами приложения растягивающих сил Т_р являются передние упоры, а сжимающих сил Т_с - задние упоры автосцепного устройства. Действия этих сил вызывает в котле два вида деформаций: растяжение-сжатие и изгиб.

Нормальные напряжения в котле от указанных видов деформаций определяются по формулам

; (2.48)

, (2.49)

где F – площадь сечения котла;

J_y – момент инерции сечения котла;

h - расстояние от оси автосцепки до нейтральной оси котла;

Z_i – расстояние от нейтральной оси котла до точки, в которой определяются напряжения.

Знак во втором слагаемом формул зависит от положения точек, в которых определяются напряжения, а также от характера действующих сил (Т_р и Т_с). При действии сжимающих усилий знак (+) будет в точках, расположенных выше нейтральной оси, а знак (–) – в точках, расположенных ниже нейтральной оси. При действии растягивающих усилий – наоборот. Для сечений, удаленных от мест приложения сил Т_р и Т_с на расстояние, превышающее диаметр котла, площадь поперечного сечения и момент инерции берутся только для части сечения котла, расположенной ниже его центра тяжести.

Кроме напряжений, вычисляемых по формулам (2.48) и (2.49), следует учитывать местные напряжения, возникающие в зоне приложения усилий Т_р и Т_с к оболочке котла. Такой учет приближенно может быть выполнен путем умножения основных напряжений на коэффициент концентрации напряжений K_σ = 1,2.

Результаты расчетов напряжений заносятся в таблицы, аналогичные таблице 2, дополнив их графой «напряжения от продольных сил».

3 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ элементов крепления котла к раме

Крепление котла к раме осуществляется в средних и концевых его частях. В средней части броневой лист котла 1 крепится к хребтовой балке 5 рамы с помощью фасонных лап 2 и опорных планок 4, соединенных между собой болтами 3 (рисунок 4.1).

Рисунок 6 – Схема крепления котла на раме

Фасонные лапы приварены к котлу, а опорные планки – к хребтовой балке. Такая связь препятствует сдвигам котла относительно рамы при соударении, трогании и торможении вагона. Болтовое соединение предусмотрено для удобства ремонта, когда необходимо отделять котел от рамы.

Концевые части котла, лежащие свободно на крайних опорах (деревянные брусья), могут иметь продольные смещения относительно рамы. От смещения относительно рамы, вызванных действием вертикальных и боковых сил, котел удерживается на раме с помощью стяжных хомутов. Натяжением хомутов стремятся предотвратить вибрацию котла.