Изменение № 1 ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам»
(принято Протоколом Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации от 22.11.2022 № 156-П)
Примечание
Документ введен в действие на территории Российской Федерации с 01.02.2023 (Приказ Росстандарта от 02.12.2022 № 1442-ст).
Принято Протоколом Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации от 22 ноября 2022 г. № 156-П
ИЗМЕНЕНИЕ № 1 ГОСТ 33211-2014 «ВАГОНЫ ГРУЗОВЫЕ. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЧНОСТИ И ДИНАМИЧЕСКИМ КАЧЕСТВАМ»
Принято Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 156-П от 22.11.2022)
Зарегистрировано Бюро по стандартам МГС № 16552
За принятие изменения проголосовали национальные органы по стандартизации следующих государств: AM, BY, KG, KZ, RU, UZ [коды альфа-2 по МК (ИСО 3166) 004]
Дату введения в действие настоящего изменения устанавливают указанные национальные органы по стандартизации <*>
<*> Дата введения в действие на территории Российской Федерации — 2023-02-01.
Предисловие. Пункт 4. Второй абзац изложить в новой редакции:
«Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в национальный орган по стандартизации своего государства аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе».
Содержание дополнить наименованиями приложений Е и Ж:
«Приложение Е (рекомендуемое) Расчет пружин рессорного подвешивания на прочность»
Приложение Ж (обязательное) Режимы проверки и требования к прочности фитинговых упоров вагонов-платформ при боковом опрокидывании контейнеров».
Раздел 1. Первый абзац дополнить ссылкой (после ГОСТ 9246): «и ГОСТ 34763.1».
Раздел 2. Заменить ссылки: «ГОСТ 32913» на «ГОСТ 32913-2014», «ГОСТ 33788» на «ГОСТ 33788-2016»;
дополнить ссылками:
«ГОСТ 1452-2011 Пружины цилиндрические винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог. Технические условия»
ГОСТ 3565 Металлы. Метод испытания на кручение
ГОСТ 19281 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 26158-84 Сосуды и аппараты из цветных металлов. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования
ГОСТ 32208 Пружины рессорного подвешивания железнодорожного подвижного состава. Метод испытаний на циклическую долговечность
ГОСТ 33434-2015 Устройство сцепное и автосцепное железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки
ГОСТ 33976 Соединения сварные в стальных конструкциях железнодорожного подвижного состава. Требования к проектированию, выполнению и контролю качества
ГОСТ 34710 Упоры автосцепного устройства грузовых и пассажирских вагонов. Общие технические условия
ГОСТ 34759 Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на железнодорожный путь и методы испытаний
ГОСТ 34763.1 Тележки трех- и четырехосные грузовых вагонов железных дорог. Общие технические требования».
Раздел 3. Исключить слова: «термины по ГОСТ 9246, а также».
Статья 3.1. Примечание. Заменить слова: «с отступлениями не выше II степени (в соответствии с национальными требованиями <1>)» на «(с отступлениями <1>, устраняемыми в плановом порядке)»;
сноску <1> изложить в новой редакции:
«--------------------------------»
<1> Отступления от номинальных параметров и норм устройства рельсовой колеи при условии обеспечения безопасности движения поездов устанавливает владелец инфраструктуры».
Пункт 4.1.1. Второй абзац. Заменить слова: «согласно межгосударственному стандарту <1>» на «по ГОСТ 32913-2014 (пункт 4.3)»;
сноску <1> исключить.
Пункт 4.1.2. Третий абзац. Перечисления изложить в новой редакции:
«а) равномерно распределенной, действующей с внутренней стороны торцевой стены, расположенной со стороны действия силы по перечислению а) 4.1.1, со стороны противоположной действию силы по перечислению б) 4.1.1, равной 0,35 от продольной силы инерции насыпного груза, определяемой по формуле (4.2). Для скатывающегося груза продольную силу инерции распределяют по перечислению б) 4.3.4;»
б) равномерно распределенной, действующей с внутренней стороны боковых стен, равной произведению давления силы тяжести насыпного (скатывающегося) груза, определяемого по формулам (4.8) и (4.8а), и коэффициента трения груза о боковую стену;
в) равномерно распределенной, действующей с внутренней стороны пола, равной разности силы инерции груза и суммарной силы, приходящейся на торцевую и боковые стены».
Пункт 4.1.5. Формулу (4.4) изложить в новой редакции:
« P_{N} = H \cdot \frac{l_{\text{В}}}{L} = N \cdot [\frac{\delta \cdot L}{l_{\text{В}}^{2}} \cdot (1 + \frac{L}{\alpha}) + \frac{L_{\text{С}}}{R}] \cdot \frac{l_{\text{В}}}{L} , (4.4)»
где H — боковая сила, действующая на пятник, Н».
Пункт 4.1.6. Первый абзац. Заменить слова: «определяют по формуле» на «для конструкций вагонов с учетом величины угла наклона стенки кузова к горизонту (угол наклона стенки к горизонту с наружной стороны кузова) определяют по формуле»;
дополнить абзацем (после первого):
«При углах наклона стенки кузова к горизонту менее 90° следует прикладывать результирующую силу тяжести насыпного груза по двум составляющим:»
Горизонтальную составляющую результирующей силы тяжести насыпного груза, F_{a}^{\text{гр}} , Н, определяют по формуле
F_{a}^{\text{гр}} = \sqrt{F_{a}^{2} - (F_{a}^{\text{вер}})^{2}} , (4.8а)
где Fa — результирующая сила тяжести насыпного груза, приходящаяся на стенку кузова, Н, определяемая по формуле
F_{a} = \overline{p_{a}} \cdot \frac{h_{a} \cdot l_{a}}{2} , (4.8б)
где ha — высота загрузки груза, м;
la — длина стенки, на которую действует давление от силы тяжести насыпного груза, м;
F_{a}^{\text{вер}} — вертикальная составляющая результирующей силы тяжести насыпного груза, равная весу груза, приходящегося на стенку кузова, Н».
Пункт 4.1.8 дополнить абзацем (перед первым):
«4.1.8 Кососимметричную силу PК, Н, приложенную к одному месту опоры кузова вагона, определяют по формуле»
P_{\text{К}} = \frac{(z - 2\Delta)}{4} \cdot \frac{2b}{2S} \cdot \frac{C_{\text{РК}} \cdot C_{\text{К}}}{C_{\text{РК}} + C_{\text{К}}} , (4.9а)
где z — вертикальное эквивалентное смещение в месте приложения кососимметричной силы, соответствующее вертикальному отводу одной рельсовой нити, равному 3,2 мм/м;
\Delta — минимальное значение динамического прогиба бокового скользуна постоянного контакта при его применении или зазора при применении боковых скользунов зазорного типа, предусмотренное конструкторской документацией, м;
2b — расстояние между продольными осями боковых скользунов надрессорной балки тележки, м;
2S — расстояние между кругами катания колес одной колесной пары, м (принимают 2S = 1,58 м);
CРК — жесткость рессорного комплекта, расположенного под одним концом надрессорной балки тележки, Н/м;
CК — жесткость кузова при кососимметричной нагрузке (на 1/4 кузова), Н/м».
Пункт 4.3. Заменить ссылки: «4.3.1 — 4.3.23» на «4.3.1 — 4.3.25».
Пункт 4.3.1. Перечисление а) изложить в новой редакции:
«а) давлений в соответствии с требованиями правил перевозок [1] (глава 6.20) в том случае, если вагон-цистерна предназначен для перевозки опасных грузов»;
перечисление б). Заменить слова: «национальными нормативными документами <1> государств, приведенных в предисловии» на «национальным законодательством <1>»;
сноску <1> изложить в новой редакции:
«--------------------------------»
<1> В Российской Федерации применяют «Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением» (утверждены приказом Ростехнадзора от 15 декабря 2020 г. № 536, зарегистрированы в Минюсте России 31 декабря 2020 г. № 61998)».
Пункт 4.3.2 изложить в новой редакции:
«4.3.2 Котел вагона-цистерны, предназначенного для перевозки жидких грузов, проверяют расчетными методами на устойчивость сжатых конструкций при действии:»
- внешнего избыточного давления 40 кПа при отсутствии впускного предохранительного клапана;
- фактического внешнего избыточного давления срабатывания клапана, но не менее 21 кПа при наличии впускного предохранительного клапана.
При этом необходимо учитывать минимальные толщины стенок котла, допустимые конструкторскими, технологическими и эксплуатационными документами».
Пункт 4.3.4 изложить в новой редакции:
«4.3.4 Торцевую стену (торцевые двери) полувагона проверяют расчетными методами на прочность при действии:»
а) продольной силы, определенной по перечислению а) 4.1.2, равномерно распределенной на нижнюю часть стены (двери) до высоты 600 мм по всей ширине, что соответствует перевозке тяжелых, уложенных штабелями грузов;
б) продольной силы, определенной по перечислению а) 4.1.2, равномерно распределенной на всю поперечную площадь стены и дополнительный ограждающий щит, укрепленный над ней сверху с помощью четырех вертикальных стоек, имеющий контур габарита погрузки, что соответствует перевозке штабельных грузов с шапкой.
Примечание - Используется при определении расчетными методами прочности торцевой стены вагонов при перевозке леса».
Пункт 4.3.8. Перечисление б). Заменить значения: «9,81 м/с2» на «4,91 м/с2»; «4,91 м/с2» на «9,81 м/с2».
Пункт 4.3.12. Заменить ссылку: «[2] (раздел 5)» на «[2] (раздел 5) <1>»;
дополнить сноской <1>:
«--------------------------------»
<1> В Российской Федерации действует СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия».
Пункт 4.3.15 дополнить словами: «а кронштейны, рычаги и тяги стояночного тормоза — при действии момента силы (M = 100 Н·м), прикладываемого к штурвалу стояночного тормоза».
Пункт 4.3.16. Первый абзац после слова «кузова» дополнить словом: «(тележки)»;
пояснения к формуле (4.10). Исключить примечание;
пояснения к формуле (4.11). Пояснения для показателей hВ, 2lВ и x изложить в новой редакции:
«hВ — расстояние в вертикальном направлении от центра масс кузова вагона с минимальной расчетной массой до уровня оси автосцепки (для кузова) и расстояние от плоскости пятника до плоскости осей колесных пар (для тележки), м;»
2lВ — база вагона или база секции вагона для вагонов сочлененного типа (для кузова) и база тележки (для тележки), м;
x — расстояние в продольном направлении от среднего поперечного сечения кузова (тележки) до центра масс укрепленного на нем (на ней) подвесного оборудования, м»;
последний абзац изложить в новой редакции:
«Для проверки отсутствия резонанса величины собственных частот колебаний подвесного и навесного оборудования, определенные расчетным методом, должны превышать значения собственных частот колебаний несущей конструкции кузова не менее чем в 1,5 раза и составлять не менее 20 Гц».
Пункт 4.3.23. Заменить слова: «национальных нормативных документах <1> государств, приведенных в предисловии» на «ГОСТ 33434-2015 (подразделы 5.8 и 5.9)»;
сноску <1> исключить.
Пункт 4.3 дополнить пунктами 4.3.24 и 4.3.25:
«4.3.24 Фитинговые упоры вагонов-платформ, предназначенных для перевозки контейнеров, и их крепление на раме вагона-платформы дополнительно к 4.3.21 проверяют на прочность при воздействии сил, определяемых в соответствии с приложением Ж.»
4.3.25 Конструкцию вагонов-платформ, предназначенных для перевозки колесной и гусеничной техники, проверяют на прочность при действии следующих нагрузок:
- веса груза, распределенного посередине платформы на длине 3 м, массой 45 т;
- веса груза, распределенного посередине боковых балок на длине 4,3 м, массой 60 т».
Пункт 4.4 дополнить абзацем:
«Прочность пружин рессорного подвешивания определяют при действии сил, соответствующих режимам Iа и Iв таблицы 3. Если пружины за счет конструктивных особенностей рессорного подвешивания не участвуют в передаче продольных сил, расчет проводят только под действием вертикальных и боковых сил. Расчет пружин рессорного подвешивания на прочность приведен в приложении Е».
Пункт 4.4.1. Таблица 3. Вторая строка. Графа «в». Заменить ссылку: «По 4.4.6» на «По 4.4.1».
Пункт 4.4.5. Заменить значение: «10,05 м» на «8,77 м»;
дополнить абзацем:
«При расчете несущих элементов тележки на прочность боковая сила PN принимается равной боковой силе H, действующей на пятник».
Пункт 4.4.6 исключить.
Пункт 4.5.2. Первый абзац. Исключить слова: «базы вагона равной 7,8 м, высоты центра масс кузова вагона над центрами осей колесных пар равной 2,0 м и x = lв».
Пункт 4.5.3 дополнить словами: «а кронштейны, рычаги и тяги стояночного тормоза — при действии момента силы (M = 100 Н·м), прикладываемого к штурвалу стояночного тормоза».
Пункт 4.6.1. Первый абзац. Заменить слова: «межгосударственному стандарту <1>» на «ГОСТ 32913-2014 (пункт 4.3)»;
сноску <1> исключить.
Таблица 4. Головка. Заменить слово: «силы» на «размаха силы»;
первая строка. Графа «растягивающей». Заменить значение: «2432» на «2650»;
дополнить примечанием:
«Примечание — К динамическим ударным силам относят 80% числа приложений сжимающих сил с размахом в каждом из диапазонов от 0,3 до 1,8 МН и 100% числа приложений сжимающих сил в диапазоне 2,2 МН и более».
Таблица 5. Головка. Заменить слово: «силы» на «размаха силы»;
дополнить примечанием:
«Примечание — К динамическим ударным силам относят 80% числа приложений сжимающих сил с размахом в каждом из диапазонов от 0,2 до 1,9 МН и 100% числа приложений сжимающих сил в диапазоне 2,1 МН и более».
Пункт 4.7. Таблица 6. Заголовок графы. Заменить слова: «Вероятность движения в диапазоне скорости для вагона с конструкционной скоростью, м/с (км/ч)» на «Доля времени на эксплуатацию в диапазоне скоростей для вагона с конструкционной скоростью, м/с (км/ч)».
Пункт 4.7 дополнить абзацем:
«Циклическую долговечность пружин рессорного подвешивания подтверждают испытаниями на циклическую долговечность в соответствии с ГОСТ 32208».
Пункт 4.7.2. Формулу (4.14) изложить в новой редакции:
« \overline{H_{P}} = J \cdot P_{0} \cdot b \cdot (V + V_{1}) , (4.14)»;
пояснения к формуле (4.14) дополнить словами:
«b — коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке по 4.6.2».
Пункт 5.1.1, перечисление г). Сноска <1>. Заменить ссылку: «ГОСТ Р 51685-2000» на «ГОСТ Р 51685-2013»;
сноска <2>. Заменить слова: «21 декабря 2010 г. № 286» на «23 июня 2022 г. № 250».
Пункт 5.1.3. Заменить сноску: «<3>» на «<1>»;
сноску <3> исключить.
Пункт 6.1 дополнить словами: «, прочность пружин рессорного подвешивания — по 6.1.7».
Пункт 6.1.3 дополнить абзацем (после первого абзаца):
«Допускаемые напряжения для сосудов и аппаратов из цветных металлов должны соответствовать ГОСТ 26158-84 (раздел 5)»;
таблица 8. Показатель 2. После слов «таблицы 8) <4>» дополнить словами: «, а также составные части тормозной рычажной передачи и кронштейнов ее крепления при действии момента силы, прикладываемого к штурвалу стояночного тормоза по 4.3.15 и 4.5.3»;
сноска <2>. Заменить слова: «режиме Iа» на «режимах Iа и Iб»;
дополнить примечанием:
«Примечание — Напряжения, возникающие в конструкциях несущих элементов кузова, выполненных из сталей с соотношением предела текучести материала к пределу прочности менее 0,8, при испытаниях на соударение, проводимых согласно ГОСТ 33788-2016 (подраздел 8.2), не должны превышать величины допускаемых напряжений, равных 0,8 от предела прочности».
Пункт 6.1.5. Второе перечисление изложить в новой редакции:
«- при действии сил по перечислению а) 4.3.1 — в соответствии с правилами перевозок [1] (глава 6.20);»;
дополнить абзацем:
«Для сосудов и аппаратов из цветных металлов допускаемые напряжения принимают в соответствии с 6.1.3 в части требований к изделиям данного типа».
Пункт 6.1.6. Первое перечисление. Заменить слова: «предел выносливости» на «предел прочности».
Пункт 6.1 дополнить пунктом 6.1.7:
«6.1.7 Интенсивность касательных напряжений \tau_{\text{и}} , Па, возникающих в сечении витков пружин в режимах Iа и Iв таблицы 3, определяют по формуле»
\tau_{\text{и}} = \frac{\sigma_{\text{э}}}{\sqrt{3}} \leq [\tau] , (6.6а)
где \sigma_{\text{э}} — эквивалентные напряжения, Па, определяют по формуле (6.1);
[\tau] — допускаемые касательные напряжения, Па.
Примечание - При расчете пружин методом конечных элементов (МКЭ) интенсивность касательных напряжений может быть получена непосредственно в программном комплексе.
Для обеспечения прочности пружин интенсивность касательных напряжений, возникающих в сечении витков пружин в режимах Iа и Iв таблицы 3, не должна превышать допускаемых касательных напряжений [\tau] , Па, определяемых по формуле
[\tau] = 0,65 \cdot R_{\text{в}} , (6.6б)
где Rв — предел текучести или условный предел текучести материала пружин при относительном остаточном удлинении 0,2%, Па.
При наличии результатов испытаний по определению механических характеристик материала пружин при кручении по ГОСТ 3565 и положительных результатов статических испытаний пружин на сжатие по ГОСТ 1452-2011 (пункт 6.6) (отсутствие остаточной деформации) допускается принимать
[\tau] = 1,15\tau_{\text{т}} , (6.6в)
где \tau_{\text{т}} — предел текучести материала пружин при кручении, определенный в результате испытаний по ГОСТ 3565».
Пункт 6.2.2 дополнить строкой:
Пункт 6.3.1 дополнить абзацами:
«В случае, если амплитуды действующих напряжений превышают 75% от значения предела текучести (условного предела текучести) материала, оценку сопротивления усталости допускается проводить на основе совместного применения малоциклового и многоциклового подходов с учетом суммирования накопленного повреждения. При этом в случае совместного применения подходов в многоцикловой постановке должны учитываться продольные силы:»
- до 1,5 МН включительно (см. таблицу 5), если вагон оборудован поглощающими аппаратами по ГОСТ 32913 класса Т2 и выше;
- до 1,8 МН включительно (см. таблицу 4), если вагон оборудован поглощающими аппаратами по ГОСТ 32913 класса Т1 и ниже.
Накопленные повреждения в малоцикловой постановке определяют в соответствии с нормативным документом <1>, устанавливающим требования к расчетному методу определения величины накопленной эксплуатационной поврежденности стальных конструктивных элементов, подвергаемых малоцикловым усталостным воздействиям»;
дополнить сноской <1>:
«--------------------------------»
<1> В Российской Федерации применяют ГОСТ Р 57282-2016 «Расчеты и испытания на прочность. Определение поврежденности стали при малоцикловом нагружении. Общие требования».
Подпункт 6.3.3.1. Пояснение к формуле (6.8). Заменить значение для \overline{\sigma_{\text{м}}} : «47 МПа» на «58 МПа»;
примечание. Заменить слова: «национальными требованиями <1>» на «по ГОСТ 33976»;
сноску <1> исключить.
Подпункт 6.3.3.2 и пункт 6.3.4. Заменить слова: «межгосударственным стандартом <1>» на «ГОСТ 33788»;
сноску <1> исключить.
Пункт 6.3.3 дополнить подпунктом 6.3.3.3:
«6.3.3.3 При наличии достоверных данных по пределу выносливости стального гладкого стандартного образца для конкретно применяемой при проектировании марки стали \sigma\prime_{- 1} , значение \overline{\sigma_{\text{м}}} допускается умножать на коэффициент отношения пределов выносливости, определяемый по формуле»
k = \frac{\sigma\prime_{- 1}}{\sigma_{- 1}} , (6.8а)
где \sigma\prime_{- 1} — значение предела выносливости стального гладкого стандартного образца конкретного материала, применяемого при проектировании, полученное в результате стандартных испытаний на сопротивление усталости;
\sigma_{- 1} — значение предела выносливости стального гладкого стандартного образца базового материала, равное 200 МПа, соответствующее стали 295 класса прочности по ГОСТ 19281».
Пункт 6.3.4. Заменить значение: «47 МПа» на «58 МПа»;
таблицу 10 изложить в новой редакции:
Коэффициенты снижения предела выносливости для различных сварных соединений
Пункт 6.3.6. Пояснение к формуле (6.9) для параметра m1. Заменить слова: «межгосударственному стандарту <1>» на «ГОСТ 33788-2016 (пункт 9.5)» (два раза);
сноску <1> исключить;
пояснение к формуле (6.9) для параметра m2. Заменить слова: «Допускается в формуле (6.9) принимать m1 = m2» на «Допускается в формуле (6.9) принимать m1 = m2 = 5 для сварных соединений и m1 = m2 = 9 для основного металла и литых деталей».
Пункт 7.1.2. Заменить слова: «в диапазоне от 0 Гц до 20 Гц» на «по ГОСТ 33788-2016 (пункт 9.4.2)».
Пункт 7.1.7. Третий абзац. Заменить слова: «, изложенным в межгосударственном стандарте <1>» на «по ГОСТ 33788-2016 (подраздел 8.3)»;
сноску <1> исключить.
Пункт 8.1. Заменить слова: «с учетом требований» на «с учетом радиусов кривых по».
Пункт 8.4. Последний абзац. Заменить слова: «национальных нормативных документов <1> государств, приведенных в предисловии» на «ГОСТ 33434 и ГОСТ 34710»;
сноску <1> исключить.
Пункт 8.5. Перечисление а) изложить в новой редакции:
«а) сортировочная горка с переломом профиля 55‰ , между плоскостями надвижной и спускной частей, сопряженными вертикальной кривой радиусом 250 м, при этом уклон надвижной и спускной частей составляет 27,5‰ »;
перечисление б). Исключить слова: «и более».
Раздел 9. Заменить слова: «национальными стандартами <1> государств, упомянутых в предисловии» на «по ГОСТ 34759»;
сноску <1> исключить.
Приложение А. Пункт А.2. Таблица А.1. Сила Fz1. Графа «Метод расчета». Заменить обозначение: «PN» на «PВ» (два раза).
Пункт А.4. Таблица А.3. Первая строка. Заменить обозначение: «PN» на «PВ»;
вторая строка. Заменить обозначения: «FX4, F_{X}\prime_{5} » на «FX4, FX5»; заменить ссылку: «по 4.4.6» на «по 4.4.1»;
последняя строка. Заменить обозначение: « F_{X}\prime_{5} » на «FX5».
Приложение Г. Третий абзац. Заменить значение: «+/- 100 м» на «+/- 50 м»;
четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой абзацы изложить в новой редакции:
«Высоту точек контактов колесных пар, м, определяют по формуле»
(Г.1)где x — горизонтальная координата колесной пары, м;
k — уклон пути на надвижной и спускной частях горки, принимают k = 0,0275;
R — радиус сопряжения надвижной и спускной частей, принимают R = 250 м;
Lг — расстояние от начала координат до горба горки, принимают Lг = 50 м;
t1 — координата сопряжения надвижной и радиусной части горки, принимают t1 = 43,128 м;
t2 — координата сопряжения спускной и радиусной части горки, принимают t2 = 56,872 м.
График высоты точек контактов колесных пар, построенный по формуле (Г.1), представлен на рисунке Г.2.
Рисунок Г.2 — График высоты точек контактов колесных пар
Горизонтальные координаты точек контакта колесных пар, м, определяют по формулам
X6 = x + 2l1 + n1 + n2 + 2lТ, (Г.7)
X7 = x + 2l1 + n1 + n2 + 2l2, (Г.8)
X8 = x + 2l1 + n1 + n2 + 2l2 + 2lТ, (Г.9)
n1 - длина консоли вагона от пятника до оси сцепления автосцепок первого вагона, м;
n2 — длина консоли вагона от пятника до оси сцепления автосцепок второго вагона, м.
Высоту точек контактов колесных пар Ti, м, определяют, подставляя горизонтальные координаты колесных пар Xi, м, рассчитанные по формулам (Г.2) — (Г.9), в формулу (Г.1), где i — порядковый номер колесной пары.
Высоту пятников тележек Pi, м, определяют по формуле
где i — порядковый номер пятника, м.
Углы наклона оси хребтовой балки к горизонтали первого \alpha_{1} и второго \alpha_{2} вагонов определяют по формуле
\alpha_{1} = arctg(\frac{P_{2} - P_{1}}{2l_{1}}) ; (Г.11)
\alpha_{2} = arctg(\frac{P_{4} - P_{3}}{2l_{2}}) , (Г.12)
где P1 — высота первого пятника (первый вагон), м;
P2 — высота второго пятника (первый вагон), м;
P3 — высота третьего пятника (второй вагон), м;
P4 — высота четвертого пятника (второй вагон), м.
Вертикальные координаты точек осей взаимодействующих автосцепок S2, S3, м, определяют по формулам:
S_{2} = P_{2} + n_{1} \cdot tg(\alpha_{1}) ; (Г.13)
S_{3} = P_{3} - n_{2} \cdot tg(\alpha_{2}) . (Г.14)
Текущее значение разности высот автосцепок \Delta S , м, определяют по формуле
\Delta S = S_{2} - S_{3} . (Г.14а)».
Приложение Д. Пункт Д.1.2. Пояснения к формуле (Д.1) для \beta и \xi изложить в новой редакции:
« \beta — параметр распределения, принимают для груженых вагонов \beta = 1,13 , для порожних вагонов \beta = 1,5 ;»
\xi — коэффициент, учитывающий влияние центробежной силы в кривых участках пути; принимают \xi = 1,1 для рамы вагона; \xi = 1,2 для шкворневых стоек боковых стен и шкворневых балок; \xi = 1 для остальных элементов вагона. При расчетной оценке показателей динамических качеств вагона по 7.1.8 следует принимать \xi = 1 «.»
Пункт Д.1.4. Заменить слова: «по формуле (4.8)» на «по 4.1.6».
Пункт Д.2.4. Формулу (Д.4) изложить в новой редакции:
« P_{\text{К}} = \frac{z}{4} \cdot \frac{2b}{2S} \cdot \frac{C_{\text{Б}} \cdot C_{\text{Р}}}{C_{\text{Б}} + C_{\text{Р}}} , (Д.4)»
где z — вертикальное перемещение одного колеса тележки при проходе односторонней просадки рельса с уклоном рельсовой нити 6,7 мм/м, z = 0,0067·2lТ, м;
2b — расстояние между серединами шеек оси колесной пары, м;
2S — расстояние между кругами катания колесной пары, м;
CБ — жесткость первой ступени рессорного подвешивания (на один буксовый узел), Н/м;
CР — жесткость рамы тележки при кососимметричной нагрузке (на 1/4 рамы), Н/м».
Стандарт дополнить приложениями Е, Ж:
«Приложение Е (рекомендуемое)»
РАСЧЕТ ПРУЖИН РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ
Е.1 Цилиндрические пружины рессорного подвешивания трехэлементных тележек с клиновым гасителем колебаний проверяют на прочность методом конечных элементов при действии на рессорное подвешивание (один рессорный комплект) сил, указанных в таблице Е.1. Расчет пружин выполняют для номинальных размеров пружин, установленных конструкторской документацией, с учетом положения опорной поверхности фрикционного клина относительно опорной поверхности надрессорной балки (занижения/завышения), определенного при номинальных геометрических размерах деталей тележки.
Силы, действующие на рессорное подвешивание
Е.2 Для расчета прочности пружины вертикальную силу Pв, Н, действующую на пружину, определяют пропорционально ее вертикальной жесткости и прогибу при действии вертикальной силы на рессорное подвешивание по таблице Е.1, Н, по формулам:
P_{\text{в}} = (\sum_{i = 1}^{\text{К}} \frac{P_{\text{в}i}^{\text{ресс}}}{\text{С}_{\text{в }i}^{\text{ресс}}} - \Delta) \cdot \text{С}_{\text{в}}^{\text{пр}} , (Е.1)
, (Е.2)где К — количество участков вертикальной силовой характеристики рессорного подвешивания (см. рисунок Е.1);
P_{\text{в }i}^{\text{ресс}} — вертикальная сила, необходимая для сжатия i-го участка вертикальной силовой характеристики рессорного подвешивания, Н;
\text{С}_{\text{в }i}^{\text{ресс}} — суммарная вертикальная жесткость пружин i-го участка вертикальной силовой характеристики рессорного подвешивания, Н/м;
\Delta — разность высот (в свободном состоянии) между самой высокой пружиной рессорного подвешивания и пружиной, для которой определяют вертикальную силу, м;
\text{С}_{\text{в}}^{\text{пр}} — вертикальная жесткость пружины, Н/м, определяют методом конечных элементов или по формуле
\text{С}_{\text{в}}^{\text{пр}} = G \frac{d^{4}}{8D^{3}n} , (Е.3)
где G — модуль сдвига материала пружины, Па;
D — средний диаметр пружины, м;
d — диаметр прутка пружины, м;
n — число рабочих витков пружины;
P_{\text{в}}^{\text{ресс}} — суммарная вертикальная сила, действующая на рессорное подвешивание, Н, принимают по таблице Е.1;
P_{\text{см}}^{\text{ресс}} — суммарная вертикальная сила, приводящая к смыканию витков первой из пружин рессорного подвешивания, Н, определяют по формуле
P_{\text{см}}^{\text{ресс}} = \sum_{j = 1}^{m} \text{С}_{\text{в }j}^{\text{пр}} \cdot (f_{\text{см}}^{\text{ресс}} - \Delta_{j}) \cdot z_{j} , (Е.4)
где m — количество типов пружин в составе рессорного подвешивания;
\text{С}_{\text{в }j}^{\text{пр}} — вертикальная жесткость j-го типа пружины, Н/м, определяют по формуле (Е.3) или методом конечных элементов;
\Delta_{j} — разность высот (в свободном состоянии) между самой высокой пружиной рессорного подвешивания и пружиной j-го типа, м;
zj — количество пружин j-го типа;
f_{\text{см}}^{\text{ресс}} — полный статический прогиб рессорного подвешивания до смыкания первой из пружин рессорного подвешивания, м, определяют по формуле
f_{\text{см}}^{\text{ресс}} = max_{j = 1}^{m}l_{0j} - max_{j = 1}^{m}l_{\text{см }j} , (Е.5)
где l0 j — высота пружины j-го типа в свободном состоянии, м;
lсм j — высота пружины j-го типа в сжатом состоянии с учетом неравномерности шага, м, определяют по формуле
где n — число рабочих витков пружины;
d — диаметр прутка пружины, м.
1, 2...k — точки перелома вертикальной силовой характеристики; I, II...K — участки вертикальной силовой характеристики
Рисунок Е.1 — Кусочно-линейная вертикальная силовая характеристика рессорного подвешивания
Е.3 Для расчета прочности пружины боковую силу, действующую на пружину в режиме Iв, определяют по Е.3.1 и Е.3.2.
Е.3.1 Рессорное подвешивание проверяют на отсутствие замыкания боковых зазоров между боковой рамой и надрессорной балкой по условию
P_{\text{б}}^{\text{ресс}}<P_{\text{б}}^{\text{зам}} , (Е.7)
где P_{\text{б}}^{\text{ресс}} — боковая сила, действующая на рессорное подвешивание, Н, по таблице Е.1;
P_{\text{б}}^{\text{зам}} — боковая сила, действующая на рессорное подвешивание и приводящая к замыканию боковых зазоров между боковой рамой и надрессорной балкой, Н, определяют по формуле
P_{\text{б}}^{\text{зам}} = \text{С}_{\text{г}}^{\text{ресс}} \cdot \Delta_{2} , (Е.8)
где \text{С}_{\text{г}}^{\text{ресс}} — суммарная горизонтальная жесткость пружин рессорного подвешивания, Н/м, определяют как сумму горизонтальных жесткостей отдельных пружин;
\Delta_{2} — номинальное значение бокового одностороннего перемещения из центрального положения надрессорной балки относительно боковой рамы тележки до ограничения, м (принимают в соответствии с конструкторской документацией, эксплуатационными и ремонтными документами).
Е.3.2 Для каждой отдельной пружины рессорного подвешивания определяют боковую силу пропорционально ее горизонтальной жесткости и прогибу при действии боковой силы на рессорное подвешивание, Н, по формуле
\text{Р}_{\text{б}} = \text{С}_{\text{г}}^{\text{пр}} \cdot \frac{P_{\text{б}}^{\text{ресс}}}{\text{С}_{\text{г}}^{\text{ресс}}} , (Е.9)
где \text{С}_{\text{г}}^{\text{пр}} — горизонтальная жесткость пружины, Н/м, определяют методом конечных элементов по Е.4;
\text{С}_{\text{г}}^{\text{ресс}} — суммарная горизонтальная жесткость пружин рессорного подвешивания, Н/м, определяют как сумму горизонтальных жесткостей отдельных пружин;
P_{\text{б}}^{\text{ресс}} — боковая сила, действующая на рессорное подвешивание, Н, принимают по таблице Е.1 при выполнении условия (Е.7); принимают P_{\text{б}}^{\text{ресс}} = P_{\text{б}}^{\text{зам}} при невыполнении условия (Е.7).
Е.4 Горизонтальную жесткость пружины рессорного подвешивания определяют методом конечных элементов. Расчетная схема для определения горизонтальной жесткости пружины с двумя опорными телами приведена на рисунке Е.2.
Ux, Uy, Uz — перемещение опорных тел вдоль осей x, y и z; \phi_{x} , \phi_{y} , \phi_{z} — угол поворота опорных тел относительно осей x, y и z; Pгр — вертикальная сила, действующая на пружину; Py — боковая сила, действующая на пружину и возвращающая ее в исходное положение; \Delta y — отклонение пружины в боковом направлении при действии на нее вертикальной силы; H — высота пружины с учетом толщины нижнего и верхнего опорных тел; 1 — верхнее опорное тело; 2 — пружина; 3 — нижнее опорное тело
Рисунок Е.2 — Расчетная схема для определения горизонтальной жесткости пружины
Размеры опорных тел выбирают таким образом, чтобы толщина каждого из них была не менее диаметра прутка пружины, а остальные размеры — не менее наружного диаметра пружины.
Для описания граничных условий в расчетной схеме на рисунке Е.2 принимают декартову систему координат, расположенную в основании нижнего опорного тела, центр которой совпадает с осевой линией пружины. Ось z системы координат совпадает с осью пружины, ось x принадлежит плоскости, образованной основанием нижнего опорного тела, а ось y перпендикулярна осям x и z. Пружину ориентируют таким образом, чтобы окончание ее нижнего опорного витка при проекции на плоскость, образованную осями x и y, совпадало с осью x.
В расчетной схеме на рисунке Е.2 устанавливают следующие кинематические граничные условия:
\phi_{x} = \phi_{y} = \phi_{z} = 0 ; (Е.11)
Ux = 0 (первый расчетный случай) или Uy = 0 (второй расчетный случай); (Е.12)
\phi_{x} = \phi_{y} = \phi_{z} = 0 ; (Е.13)
где Ux, Uy, Uz — перемещение опорных тел вдоль осей x, y и z;
\phi_{x} , \phi_{y} , \phi_{z} — угол поворота опорных тел относительно осей x, y и z.
Между опорными поверхностями витков пружины и опорными телами учитывают контактное взаимодействие с учетом коэффициента трения 0,3.
Модуль Юнга материала пружин E, Па, определяют по формуле
E = G \cdot 2 \cdot (1 + \mu) , (Е.14)
где \mu — коэффициент Пуассона материала пружин (принимают \mu = 0,3 ).
Модуль Юнга материала опорных тел принимают на два порядка больше, чем для материала пружины.
Силовые граничные условия прикладывают к верхнему опорному телу в два этапа:
-
прикладывают к верхней поверхности верхнего опорного тела вертикальную силу Pгр, Н, соответствующую вагону с максимальной расчетной массой и определяемую по 4.4.2. Пружина при приложении вертикальной силы деформируется в боковом направлении на величину \Delta y или \Delta x , м, в зависимости от расчетного случая для кинематических граничных условий (Е.12);
-
прикладывают вдоль оси y или x к торцевой поверхности верхнего опорного тела, сжимающего деформированную при действии вертикальной силы Pгр пружину, боковую силу Py или Px, Н, в зависимости от расчетного случая для кинематических граничных условий (Е.12), которая не должна превышать силу, возвращающую пружину в исходное положение относительно вертикальной оси.
Горизонтальную жесткость пружины \text{С}_{\text{г}}^{\text{пр}} , Н/м, рассчитывают по определенным значениям боковых сил Py и Px с учетом расчетных случаев кинематических граничных условий (Е.12) по формуле
\text{С}_{\text{г}}^{\text{пр}} = \frac{1}{2} (\frac{P_{y}}{\Delta y} + \frac{P_{x}}{\Delta x}) , (Е.15)
где Py, Px — боковая сила, действующая на пружину, приложенная вдоль оси y и x соответственно в зависимости от расчетного случая кинематических граничных условий (Е.12) и возвращающая пружину в исходное положение относительно вертикальной оси, Н;
\Delta y , \Delta x — боковое отклонение пружины вдоль оси y и x соответственно в зависимости от кинематических граничных условий (Е.12) при действии на нее вертикальной силы Pгр, м.
Е.5 Прочность пружины определяют методом конечных элементов при действии на нее сил по Е.2 и Е.3. Расчетная схема с граничными условиями для определения напряженно-деформированного состояния пружины приведена на рисунке Е.3.
Для описания граничных условий в расчетной схеме на рисунке Е.3 принимают декартову систему координат аналогично требованиям Е.4.
В расчетной схеме на рисунке Е.3 устанавливают следующие граничные условия:
\phi_{x} = \phi_{y} = \phi_{z} = 0 ; (Е.17)
Ux, Uy, Uz — перемещение опорных тел вдоль осей x, y и z; \phi_{x} , \phi_{y} , \phi_{z} — угол поворота опорных тел относительно осей x, y и z; Pв, Pб — вертикальная и боковая силы, действующие на пружину; H — высота пружины с учетом толщины нижнего и верхнего опорных тел; 1 — верхнее опорное тело; 2 — пружина; 3 — нижнее опорное тело
Рисунок Е.3 — Расчетная схема с граничными условиями для определения напряженно-деформированного состояния пружины
\phi_{y} = \phi_{z} = 0 , (Е.19)
где Ux, Uy, Uz — перемещение опорных тел вдоль осей x, y и z;
\phi_{x} , \phi_{y} , \phi_{z} — угол поворота опорных тел относительно осей x, y и z.
Между опорными поверхностями витков пружины и опорными телами учитывают контактное взаимодействие с учетом коэффициента трения 0,3.
При оценке прочности принимают требования к механическим характеристикам материала пружины и опорных тел аналогично Е.4.
Силовые граничные условия прикладывают к верхнему опорному телу в два этапа:
-
прикладывают к верхней поверхности верхнего опорного тела вертикальную силу Pв, Н, по Е.2;
-
прикладывают вдоль оси y к торцевой поверхности верхнего опорного тела, сжимающего деформированную при действии вертикальной силы Pв пружину, боковую силу Pб, Н, по Е.3 в направлении, соответствующем направлению бокового отклонения пружины под действием вертикальной силы Pв на первом этапе нагружения.
Оценку напряженно-деформированного состояния пружины проводят по 6.1.7.
РЕЖИМЫ ПРОВЕРКИ И ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЧНОСТИ ФИТИНГОВЫХ УПОРОВ ВАГОНОВ-ПЛАТФОРМ ПРИ БОКОВОМ ОПРОКИДЫВАНИИ КОНТЕЙНЕРОВ
Ж.1 Фитинговые упоры вагонов-платформ, предназначенных для перевозки контейнеров, на которые оказывается силовое воздействие при боковом опрокидывании контейнера, а также крепления таких фитинговых упоров на раме вагона-платформы проверяют на прочность при совместном действии горизонтальной и вертикальной составляющих силы, приведенных в таблице Ж.1 или в Ж.2, Ж.3.
Типы контейнеров принимают в соответствии с конструкторской документацией.
Силы для определения прочности фитинговых упоров вагонов-платформ, предназначенных для перевозки контейнеров
| Тип контейнера <1> | Минимальная расчетная масса контейнера mк, кг | Сила <2>, кН | |
| Горизонтальная составляющая N | Вертикальная составляющая G | ||
| 1EEE | 3800 | 64,2 | 42,8 |
| 1EE | 3700 | 57,5 | 38,4 |
| 1AAA | 3600 | 57,1 | 38,1 |
| 1AA | 3500 | 51,1 | 34,1 |
| 1A | 3200 | 48,1 | 32,1 |
| 1BBB | 2600 | 42,8 | 31,4 |
| 1BB | 2500 | 38,4 | 28,4 |
| 1B | 2500 | 36,1 | 26,7 |
| 1CC | 1800 | 28,6 | 19,0 |
| 1C | 1800 | 26,8 | 17,9 |
| <1> В Российской Федерации — по ГОСТ Р 53350-2009 (ИСО 668:1995) «Контейнеры грузовые серии 1. Классификация, размеры и масса». <2> Расчетная нагрузка соответствует расчетной скорости ветра 40 м/с на высоте метеозамеров 10 м с учетом возможности движения вагона по мосту (насыпи) высотой 25 м. Полученные значения учитывают влияние возможных порывов ветра. Расчетная нагрузка получена для худшего, с точки зрения аэродинамики, сочетания параметров (специализированная вагон-платформа для перевозки контейнеров, не оборудованная настилом пола, с учетом возвышения наружного рельса в кривой). | |||
Ж.2 При перевозке на вагонах-платформах контейнеров с размерами, отсутствующими в таблице Ж.1, значения составляющих силы № и G, кН, следует определять по формулам:
N = A \sqrt{F_{\text{бок}}^{2} + F_{\text{гор}}^{2}} + B ; (Ж.1)
G = C \sqrt{F_{\text{бок}}^{2} + F_{\text{гор}}^{2}} + D , (Ж.2)
где A — коэффициент, равный 1,21 кН/м2;
B — коэффициент, равный 4,7 кН;
C — коэффициент, равный 0,77 кН/м2;
D — коэффициент, равный 5,0 кН;
Fбок — площадь боковой проекции контейнера, м2;
Fгор — площадь горизонтальной проекции контейнера, м2.
Ж.3 Допускается определять составляющие силы, действующей на контейнер, с помощью вычислительных методов газодинамики для следующих условий:
- модель вагона с установленным на ней контейнером располагается в кривом участке пути радиусом 650 м с возвышением наружного рельса 150 мм на насыпи (мосту) высотой 25 м;
- скорость ветра 40 м/с, направление ветра выбирают таким образом, чтобы он составлял угол \gamma с направлением движения вагона (рисунок Ж.1), принимают \gamma = 75^{\circ} ;
- рассматривают два случая: вагон не двигается, ветер действует с наружной стороны кривой [рисунок Ж.1а)]; вагон движется со скоростью, равной его конструкционной скорости, ветер действует с внутренней стороны кривой [рисунок Ж.1б)]. Из двух расчетных случаев выбирают случай с наибольшими составляющими силы.
Рисунок Ж.1 — Направление ветра
Ж.4 Схемы приложения сил приведены на рисунках Ж.2 или Ж.3. Вариант, показанный на рисунке Ж.3, применяют при испытаниях.
\widetilde{N} — распределенная по боковой поверхности контейнера горизонтальная составляющая силы N, кН/м2; \widetilde{G} — распределенная по нижней поверхности контейнера вертикальная составляющая силы G, кН/м2; mк — минимальная расчетная масса контейнера, кг; hр — возвышение наружного рельса в кривой, м; 2s — расстояние между кругами катания колес в кривой, м; \alpha — угол наклона вагона в кривой, равный 5,36°; g — ускорение свободного падения, м/с2
Рисунок Ж.2 — Схема приложения распределенных сил
Pисп — испытательная сила, кН; \alpha — угол наклона рамы вагона, соответствующий углу наклона вагона в кривой, градусы; \beta — угол, определяющий направление линии действия испытательной силы, градусы; AD — расстояние от нижней грани контейнера до точки приложения сжимающей испытательной силы, м; OE — расстояние от нижней грани контейнера до точки приложения растягивающей испытательной силы, м
Рисунок Ж.3 — Схема приложения сосредоточенных сил (применяют при испытаниях)
Ж.5 В случае, показанном на рисунке Ж.3, вагон располагают под углом \alpha относительно продольной оси пути, принимают \alpha = 5,36^{\circ} . На боковую поверхность контейнера в точке D или в точке E прикладывают силу Pисп, эквивалентную действию распределенной горизонтальной составляющей силы N, кН, и распределенной вертикальной составляющей силы G, кН, и действующую под углом \beta , градусы.
Ж.6 Значения силы Pисп, кН, и угла приложения силы \beta , градусы, определяют с использованием значений составляющих силы N, G по Ж.1 или Ж.2 и Ж.3 по формулам:
P_{\text{исп}} = \sqrt{N^{2} + G^{2}} , (Ж.3)
\beta = arccos \frac{Gsin\alpha - Ncos\alpha}{\sqrt{N^{2} + G^{2}}} , (Ж.4)
где \alpha — угол наклона рамы вагона, соответствующий углу наклона вагона в кривой, градусы.
Ж.7 Координаты точек D и E (направления осей y, z показаны на рисунке Ж.3) приложения испытательной силы определяют по формулам
z_{i} = \frac{M}{Gsin\alpha - Ncos\alpha} - \frac{Gcos\alpha + Nsin\alpha}{Gsin\alpha - Ncos\alpha} \cdot y_{i} , (Ж.5)
где zi — абсцисса точек D (i = 1) или E (i = 2), м;
yi — ордината точек D или E, м, принимают y1 = b, y2 = 0;
\alpha — угол наклона рамы вагона, соответствующий углу наклона вагона в кривой, градусы;
N, G — составляющие силы по Ж.1 или Ж.2 и Ж3;
M — величина момента действующих на контейнер сил в кривой, Нм, определяют по формуле
M = G \cdot \frac{b}{2} cos\alpha + N \cdot \frac{h}{2} cos\alpha + N \cdot bsin\alpha , (Ж.6)
Ж.8 Допускается проводить испытания с порожним контейнером, имеющим бульшую массу, чем масса, приведенная в таблице Ж.1.
В этом случае значение силы Pисп определяют по формулам:
P_{\text{исп}} = \sqrt{N^{2} + G^{2}} + \Delta P_{\text{исп}} , (Ж.7)
\Delta P_{\text{исп}} = \frac{(m_{\text{исп к}} - m_{\text{к}})g \cdot (bcos\alpha - hsin\alpha)}{2z_{2}cos\beta} , (Ж.8)
где mисп.к. — масса контейнера, применяемого в испытаниях, кг;
mк — масса контейнера по таблице Ж.1, того же типа, что и контейнер, применяемый в испытаниях, кг;
N, G — составляющие силы по Ж.1 или Ж.2 и Ж.3;
\alpha — угол наклона рамы вагона, соответствующий углу наклона вагона в кривой, градусы;
\beta — угол, определяющий направление линии действия испытательной силы, градусы.
Ж.9 Оценку прочности фитинговых упоров расчетным методом проводят согласно 6.1.3, таблица 8 (для составных частей кузова согласно показателю 2). При определении прочности методом испытаний дополнительно визуально определяют отсутствие остаточных деформаций, смятия и повреждения конструкции».
Библиография. Позиция [1]. Заменить слова: «2011 г.» на «2021 г.»;
позицию [2] дополнить знаком сноски <1>;
дополнить сноской <1>:
«--------------------------------»
<1> В Российской Федерации действует СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия».
В Республике Беларусь действует СН 2.01.04-2019 «Воздействия на конструкции. Общие воздействия. Снеговые нагрузки».