ГОСТ 34772-2021 Транспортеры железнодорожные. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ 34772-2021

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТРАНСПОРТЕРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ

Требования к прочности и динамическим качествам

Transporter cars. Requirements to structural straight and dynamic qualities

МКС 45.060

Дата введения 2022-02-01

с правом досрочного применения

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ")

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 524 "Железнодорожный транспорт"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 26 августа 2021 г. N 142–П)

За принятие проголосовали:

(Поправка. ИУС N 2-2022), (Поправка. ИУС N 8-2022), (Поправка. ИУС N 9-2022).

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 октября 2021 г. N 1067-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34772-2021 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 февраля 2022 г. с правом досрочного применения

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 Межгосударственный 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

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

ВНЕСЕНЫ: поправка, опубликованная в ИУС N 2, 2022 год, введенная в действие с 01.10.2021; поправка, опубликованная в ИУС N 8, 2022 год; поправка, опубликованная в ИУС N 9, 2022 год

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на вагоны-транспортеры (далее - вагоны), предназначенные для перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов по путям общего и необщего пользования железных дорог колеи 1520 мм.

Примечание - В стандарте учтены вагоны-транспортеры платформенного, площадочного, колодцевого, сцепного и сочлененного типов.

Настоящий стандарт устанавливает требования к прочности и динамическим качествам при выполнении расчетов и оценке результатов испытаний по ГОСТ 33788 для несущей конструкции кузова вагона, грузов, установленных на вагоне и выполняющих функции несущих элементов, крепления подвесного оборудования вагона, несущей конструкции и крепления подвесного оборудования тележек, составных частей тормозной рычажной передачи, а также требования к автоматическому сцеплению вагонов и проходу сцепленными вагонами кривых участков пути.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 25.101-83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов

ГОСТ 10791 Колеса цельнокатаные. Технические условия

ГОСТ 22235-2010 Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ

ГОСТ 32885 Автосцепка модели СА-3. Конструкция и размеры

ГОСТ 33211-2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ 33434-2015 Устройство сцепное и автосцепное железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки

ГОСТ 33788-2016 Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества

ГОСТ 34759 Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на путь и методы испытаний

ГОСТ 34763.1-2021 Тележки трех- и четырехосные грузовых вагонов железных дорог. Общие технические требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5 водило: Элемент конструкции вагона-транспортера, предназначенного для перевозки самонесущего груза, обеспечивающий свободный поворот консоли с грузом относительно соединительных балок в случае прохождения кривых участков пути.

3.6

3.7

3.8

________________

3.9

3.10

3.11

3.12 местное напряжение: Механическое напряжение, вызываемое внешней нагрузкой в несущей конструкции с учетом ее макрогеометрии и геометрических концентраторов напряжений.

Примечание - Местные напряжения определяют с учетом упругого деформирования материала аналитически или методом конечных элементов с применением трехмерных конечно-элементных моделей, либо измеряют с применением методов тензометрии. В местном напряжении не учитывают концентрацию, связанную с наличием сварных швов, дефектов сварных швов, поверхностных дефектов литых несущих конструкций, контактом между телами.

3.13

3.14

3.15 несущая конструкция кузова (вагона-транспортера): Составные части вагона, которые передают силы, возникающие при движении вагона в составе поезда и маневрах, воспринимают силы от действия на вагон груза, подвесного оборудования, тормозной системы вагона, установленных механизмов, служат опорой на ходовые части.

Примечание - К несущей конструкции вагона-транспортера в зависимости от его типа относят консоль, грузонесущую балку, соединительную балку, промежуточную балку и концевую балку.

3.16 несущая конструкция тележки: Составные части тележки, которые воспринимают силы от действия на тележку кузова вагона, тормозной системы вагона и передают их на подшипники колесных пар.

Примечание - К несущей конструкции двухосной трехэлементной тележки, применяемой в конструкции вагона-транспортера, как правило, относят надрессорную балку и боковую раму, буксу, адаптер, боковой скользун.

3.17

3.18

3.19

3.20

3.21 общее напряжение: Механическое напряжение, вызываемое внешней нагрузкой в несущей конструкции с учетом ее основной геометрии.

Примечание - Общие напряжения определяют с учетом упругого деформирования материала аналитически или методом конечных элементов с применением трехмерных конечно-элементных моделей либо измеряют с применением методов тензометрии. В общем напряжении не учитывают концентрацию, связанную с геометрическими концентраторами напряжений.

3.22

3.23

3.24

3.25 статический прогиб несущей конструкции вагона: Деформация несущей конструкции кузова вагона в вертикальном направлении под действием собственного веса, а также силы тяжести груза, отсчитываемая от горизонтальной плоскости, проходящей через центры пятников.

3.26 вагоны-транспортеры большой осности: Вагоны-транспортеры с количеством осей более шестнадцати, эксплуатирующиеся отдельными единицами.

4 Режимы для определения прочности, устойчивости сжатых конструкций и сопротивления усталости конструкции

4.1 Прочность несущей конструкции кузова вагона определяют при действии сил в режимах I a, I б, I в, I г, указанных в таблице 1. Режим I в применяют для определения устойчивости сжатых составных частей несущей конструкции кузова вагона расчетными методами.

Примечание - Режимам I a и I б соответствует сочетание сил, действующих при трогании с места, осаживании или экстренном торможении груженого поезда при малых скоростях движения. Режимам 1 в и 1 г соответствует сочетание сил, действующих на вагон при торможении и разгоне состава, двигающегося в кривом участке пути.

Таблица 1 - Силы, действующие на вагон, для определения прочности несущей конструкции кузова

При определении прочности расчетными методами учитывают указанные в техническом задании схемы размещения груза. При определении прочности методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения прочности расчетными методами. При этом не допускается исключать испытания по схеме нагружения с наихудшим для конструкции сочетанием нагрузок.

Действующие на несущую конструкцию кузова вагона вертикальные и боковые силы уравновешены реакциями в опорных узлах, зависящими от конструктивного устройства опорного узла.

4.1.1 Устанавливают следующие значения и схемы приложения продольных сил к кузову вагона по режиму I:

а) сила 3,0 МН, направленная внутрь вагона, приложена к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.4 масс несущих конструкций кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;

б) сила 2,5 МН, направленная наружу вагона, приложена к опорной поверхности переднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.4 масс несущих конструкций кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;

в) силы 2,5 МН, направленные внутрь вагона, приложены к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона;

г) силы 2,0 МН, направленные наружу вагона, приложены к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

4.1.2 Устанавливают следующие значения и схемы приложения продольных сил к кузову вагона-транспортера большой осности по режиму I:

а) сила 1,5 МН, направленная внутрь вагона, приложена к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.4 масс несущих конструкций кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;

б) сила 1,5 МН, направленная наружу вагона, приложена к опорной поверхности переднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.4 масс несущих конструкций кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;

в) силы 1,5 МН, направленные внутрь вагона, приложены к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона;

г) силы 1,5 МН, направленные наружу вагона, приложены к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

В формуле (1) знак "+" обозначает действие силы вверх, знак "-" обозначает действие силы вниз.

Примечание - Указанная вертикальная сила по формуле (1) возникает за счет трения между поверхностями поглощающего аппарата и поверхностями упоров автосцепного устройства.

Продольную силу инерции при использовании расчетных методов прикладывают к центру масс составной части вагона. Допускается учитывать продольную силу инерции массы составной части вагона приложением распределенного по ее объему ускорения. Передачу продольных сил инерции груза, автосцепных устройств и тележек на кузов вагона определяют с учетом устройства их крепления и соединения.

Вертикальную составляющую силы инерции складывают с силой тяжести в опорах, расположенных со стороны действия силы по 4.1.1 [перечисление а)], 4.1.2 [перечисление а)] и со стороны противоположной действию силы по 4.1.1 [перечисление б)], 4.1.2 [перечисление б)], и вычитают из силы тяжести с противоположной стороны.

- для режима I в

- для режима I г

В режиме I в боковые силы по формуле (4) противоположных направлений приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

В режиме I г боковые силы по формуле (5) одного направления приложены к передним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

Для вагонов сочлененного типа в режиме I в боковые силы, действующие наружу кривой, приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона. В режиме I г боковые силы, действующие внутрь кривой, приложены к передним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

4.1.8 При наличии в конструкции вагона водила боковые силы для случая действия сжимающих сил рассчитывают с учетом возможных перекосов элементов кинематической схемы передачи продольной силы от соединительных балок к грузонесущей балке.

4.1.9 Боковую сжимающую силу для многоярусных вагонов определяют по формуле

4.1.10 Действие вертикальной кососимметричной силы учитывают, если выполнено условие

Примечание - Действию вертикальных кососимметричных сил соответствует движение вагона по переходным кривым с отводом возвышения наружного рельса, равным 3,2 мм/м, при условии замыкания боковых скользунов, расположенных по диагонали.

Для многоярусных вагонов формулу (11) следует корректировать с учетом жесткости грузонесущих и концевых балок, различных зазоров в скользунах на различных уровнях конструкции.

4.2 Прочность несущей конструкции кузова вагона при ремонте определяют при действии силы тяжести по 4.1.5 (без учета силы тяжести груза), уравновешенной реакциями в зонах грузонесущей балки, предусмотренных для подъема на домкратах, расположенных по диагонали.

При наличии дополнительных схем подъема кузова вагона, предусмотренных техническим заданием, для них должна быть определена прочность несущей конструкции.

4.3 Вагоны, предназначенные для перевозки на паромах, проверяют расчетными методами на прочность при действии:

Примечание - Соответствует продольному (килевому) крену до 10°;

Примечание - Соответствует боковому крену до 30°.

Силы уравновешены реакциями в приспособлениях для закрепления вагона и груза. Допускается уточнять действующие силы в зависимости от характеристик парома.

При наличии дополнительных схем перевозки вагона, предусмотренных техническим заданием, для них, как и для средств крепления вагона на судне, должна быть определена прочность несущей конструкции в соответствии с действующими нормативными документами.

Несущую конструкцию кузова вагона проверяют на прочность при действии сил от применяемых механизмов при погрузке или выгрузке, от работы установленных механизмов, значения которых определяют в соответствии с конструкторской документацией на вагон и его условиями эксплуатации, а также ГОСТ 22235.

4.4 Предохранительные устройства, предназначенные для предотвращения падения на путь оборудования, проверяют на прочность при действии двукратной силы тяжести предохраняемого оборудования по 4.1.5.

4.5 Составные части вагона, тормозную рычажную передачу и кронштейны ее крепления, воспринимающие действие сил в тормозной системе, проверяют расчетными методами на прочность при действии максимальной силы на штоке поршня тормозного цилиндра, определяемой без учета жесткости отпускной пружины и без учета потерь (при коэффициенте полезного действия, равном единице), а кронштейны, рычаги и тяги стояночного тормоза - при действии момента силы M=100 Н·м, прикладываемого к штурвалу стояночного тормоза.

4.6 Составные части несущей конструкции кузова вагона, на которых закреплено подвесное оборудование, проверяют на прочность при действии:

Примечание - Принято значение ускорения, действующего на порожний вагон;

Продольную и вертикальную силу от действия ускорения по формулам (12) и (13) при использовании расчетных методов прикладывают к центру масс подвесного оборудования. Допускается прикладывать силы инерции массы подвесного оборудования приложением распределенного по объему ускорения. Передачу сил от подвесного оборудования на кузов вагона определяют с учетом устройства их соединения.

4.7 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.

Примечание - Под собственной частотой колебаний несущей конструкции кузова понимают наименьшую частоту изгибных колебаний кузова в вертикальной плоскости.

4.8 Составные части автосцепного устройства, а также их крепление на вагоне проверяют на прочность при действии сил согласно ГОСТ 33434-2015 (пункты 5.8, 5.9).

4.9 Прочность несущей конструкции тележки для случая установки в вагоне двухосных тележек рассчитывают согласно ГОСТ 33211-2014 (подразделы 4.4, 4.5). Для тележек трехосных (четырехосных) прочность конструкции оценивают согласно ГОСТ 34763.1-2021 (подраздел 5.6).

4.9.1 Подвесное оборудование, закрепленное на необрессоренных составных частях тележки, и элементы его крепления проверяют расчетными методами на прочность при действии сил инерции их масс, возникающих при динамическом взаимодействии тележки и пути. Силы инерции, Н, определяют по формуле

Продольное ускорение определяют по формуле (12) для вагона с минимальной расчетной массой.

Для вагонов большой осности значение коэффициента инертности тела может быть уточнено, исходя из скорости движения вагона согласно техническому заданию на проектирование.

Силы прикладывают к центру масс подвесного оборудования. Передачу сил от подвесного оборудования на несущую конструкцию тележки определяют с учетом устройства их соединения.

4.9.3 Площадку или прилив для размещения бокового скользуна на надрессорной балке тележки, а также несущие составные части бокового скользуна проверяют на прочность при действии вертикальной силы 370 кН и соответствующей продольной силы трения. Данная сила приведена для двухосной тележки с осевой нагрузкой 25 тс. Для тележек (тележечных групп) с количеством осей более двух, а также тележек двухосных с осевой нагрузкой, отличной от 25 тс, вертикальную силу для расчета вышеуказанных элементов следует умножать на коэффициент отношения осевых нагрузок.

4.10 Устройства крепления груза (отверстия, скобы, анкеры, кольца) вагонов проверяют на прочность расчетными методами при приложенной силе 150 кН.

Рисунок 1 - Схема нагружения опорных узлов самонесущего груза

а) для вагонов без водила; б) для вагонов с водилом

Рисунок 2 - Схема сил, действующих на систему "консоль вагона - груз"

4.12 Оценку сопротивления усталости несущей конструкции кузова вагона следует проводить согласно 6.3.

При определении сопротивления усталости расчетными методами учитывают указанные в техническом задании схемы размещения груза. При определении сопротивления усталости методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения сопротивления усталости расчетными методами. При этом не допускается исключать испытания по схеме нагружения с наихудшим для конструкции сочетанием нагрузок.

4.12.1 Для случая установки в вагоне двухосных тележек сопротивление усталости несущей конструкции тележки определяют согласно 4.12.3. Для тележек трехосных (четырехосных) сопротивление усталости несущей конструкции оценивают согласно ГОСТ 34763.1-2021 (подраздел 5.7).

4.12.2 Динамические силы (динамические напряжения), действующие на несущую конструкцию кузова вагона при движении, и частоту их изменения определяют по ГОСТ 33211-2014 (пункт 4.6.2), где значение коэффициента а принимают равным 1,1. Для грузонесущих балок вагонов платформенного и площадочного типов величину коэффициента динамической добавки корректируют с учетом упругих деформаций по формуле

При расчете грузонесущей, соединительной, промежуточной и концевой балок в величину статического прогиба включают прогибы этих и нижележащих балок под нагрузкой.

- коэффициент A в формуле (4.12) ГОСТ 33211-2014 принимают для обрессоренных частей тележки - 0,10, для необрессоренных частей тележки - 0,15;

- коэффициент a в формуле (4.13) ГОСТ 33211-2014 принимают для обрессоренных частей тележки - 1,2, для необрессоренных частей тележки - 1,5.

Коэффициент, учитывающий влияние числа осей, b; определяют по формуле

5 Режимы для определения показателей динамических качеств, динамических сил и устойчивости от выжимания и опрокидывания при движении

5.1 Показатели динамических качеств вагона и динамические силы (динамические напряжения), действующие на несущую конструкцию кузова вагона и тележки, определяют в соответствии с 5.2-5.14.

5.2 При определении показателей динамических качеств расчетными методами учитывают указанные в техническом задании схемы размещения груза. При определении показателей динамических качеств методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения показателей динамических качеств расчетными методами. При этом не допускается исключать испытания по схеме нагружения с наихудшим для конструкции сочетанием нагрузок.

5.3 Показатели динамических качеств вагона определяют на участках пути со следующими характеристиками:

а) прямой участок пути протяженностью не менее 1000 м;

б) участок пути, состоящий из прямой, переходной кривой и круговой кривой проектного (среднего) радиуса в диапазоне от 300 до 400 м;

в) участок пути, состоящий из прямой, переходной кривой и круговой кривой проектного (среднего) радиуса в диапазоне от 600 до 800 м;

________________

________________

5.6 На прямом участке пути по 5.3 [перечисление а)] показатели динамических качеств определяют со скоростями движения от 20 км/ч до скорости, соответствующей конструкционной скорости вагона с шагом от 10 до 20 км/ч.

5.8 При движении по стрелочному переводу на боковой путь по 5.3 [перечисление г)] показатели динамических качеств определяют со скоростями движения от 10 км/ч до 40 км/ч, с шагом не более 10 км/ч.

________________

5.10 Характеристики неровности рельсов на участках пути по 5.3 [перечисления а)-в)] должны соответствовать таблице 2.

Таблица 2 - Характеристики неровностей рельсов для определения показателей динамических качеств

5.11 Коэффициент трения между колесом и рельсом при определении показателей динамических качеств расчетным методом принимают равным 0,25 на поверхности катания колеса, 0,30 на гребне. Испытания проводят при существующем естественном значении коэффициента трения между колесом и рельсом.

5.12 Профиль поверхности катания колеса при определении показателей динамических качеств рекомендуется принимать новым и с износом по кругу катания от 1,3 до 2,0 мм.

5.13 Для вагонов со статическим прогибом несущей конструкции кузова более 25 мм при определении показателей динамических качеств расчетным методом учитывают изгибные колебания несущей конструкции кузова.

5.14 Устойчивость вагона от выжимания определяют расчетными методами для минимальной расчетной массы вагона в соответствии с 5.14.1-5.14.4.

Примечание - Устойчивость вагона от выжимания проверяют для случая сочетания большой боковой силы взаимодействия набегающего колеса с рельсом и малой вертикальной силы на это колесо, возникающего при экстренном торможении при прохождении составом кривого участка пути.

5.14.1 Вагон расположен на участке круговой кривой проектного (среднего) радиуса 250 м. Рассматривают случай круговой кривой с возвышением наружного рельса 0,15 м и без возвышения наружного рельса.

Для вагонов сочлененного типа дополнительно рассматривают прямой участок пути.

5.14.2 Боковые силы вычисляют по формулам (4), (9) для продольной силы, действующей на опорные поверхности задних упоров автосцепного устройства (при сжатии), приведенной в таблице 3. Боковые силы противоположных направлений приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

Таблица 3 - Величины продольных сил для расчета на устойчивость вагона от выжимания и опрокидывания

Для вагонов сочлененного типа боковые силы одного направления приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

5.14.3 К опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства приложены вертикальные силы, определяемые по формуле (1) для разности уровней осей автосцепок 0,08 м. Рассматривают случаи действия вертикальных сил вверх и вниз.

5.14.4 Коэффициент трения между колесом и рельсом принимают равным 0,25.

5.15 Устойчивость вагона от опрокидывания определяют расчетными методами как для порожнего (минимальной расчетной массы вагона), так и груженого (максимальной расчетной массы вагона) состояний.

При определении устойчивости вагона от опрокидывания расчетными методами учитывают указанные в техническом задании схемы размещения груза с учетом назначения вагона-транспортера. При определении устойчивости вагона от опрокидывания методами испытаний допускается уменьшать количество схем размещения груза при испытаниях на основании определения устойчивости вагона от опрокидывания расчетными методами. При этом не допускается исключать испытания по схеме нагружения с наихудшим для конструкции сочетанием нагрузок.

Примечание - Устойчивость вагона от опрокидывания наружу кривой проверяют для случая торможения вагона с наибольшей скоростью движения в кривой при действии ветровой нагрузки наружу кривой. Устойчивость вагона от опрокидывания внутрь кривой проверяют для случая движения вагона с малой скоростью в режиме тяги поезда при действии ветровой нагрузки внутрь кривой.

5.15.1 При опрокидывании наружу кривой рассматривают следующие условия движения:

а) вагон расположен на участке круговой кривой среднего радиуса 650 м;

в) боковые силы вычисляют по формуле (4) для продольной силы, действующей на опорные поверхности задних упоров автосцепного устройства, приведенной в таблице 3 (для порожнего и груженого состояний). Промежуточные значения продольной силы определяют линейной интерполяцией. Боковые силы приложены к задним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона и действуют перпендикулярно к продольной оси вагона наружу кривой.

Для вагонов сочлененного типа боковые силы, действующие наружу кривой, определяют согласно 4.1.7;

г) к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства приложены вертикальные силы, определяемые по формуле (1) для разности уровней осей автосцепок 0,08 м. Рассматривают случаи действия вертикальных сил вверх и вниз;

д) удельное давление ветра, действующее наружу кривой, принимают равным 360 Па.

5.15.2 При опрокидывании внутрь кривой рассматривают следующие условия движения:

а) вагон расположен на участке круговой кривой среднего радиуса 300 м;

в) боковые силы вычисляют по формуле (5) для продольной силы, действующей на опорные поверхности передних упоров автосцепного устройства, приведенной в таблице 3 (для порожнего и груженого состояний). Промежуточные значения продольной силы определяют линейной интерполяцией. Боковые силы приложены к передним опорным поверхностям упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона и действуют перпендикулярно к продольной оси вагона внутрь кривой.

Для вагонов сочлененного типа боковые силы, действующие внутрь кривой, определяют согласно 4.1.7;

г) к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства приложены вертикальные силы, определяемые по формуле (1) для разности уровней осей автосцепок 0,08 м. Рассматривают случаи действия вертикальных сил вверх и вниз;

д) удельное давление ветра, действующее внутрь кривой, принимают равным 360 Па.

5.15.3 При определении динамической вертикальной силы давления колеса на рельс учитывают:

- боковые перемещения центров тяжести кузова вагона, груза и тележек, вызванные действием сил по 5.15.1 [перечисления б), в) и д)] или 15.15.2 [перечисления б), в) и д)];

- боковые перемещения центров тяжести кузова вагона, груза и тележек, вызванные боковым наклоном при действии сил по 5.15.1 [перечисления б), в) и д)] или 5.15.2 [перечисления б), в) и д)].

Боковые перемещения определяют с учетом наибольших зазоров между составными частями вагона, допустимыми конструкторской документацией и эксплуатационными документами.

6 Требования к прочности, устойчивости сжатых конструкций и сопротивлению усталости

6.1 Прочность несущих конструкций оценивают в соответствии с 6.1.1-6.1.5.

6.1.1 При оценке прочности определяют общие и местные напряжения в сварных и литых составных частях несущих конструкций.

В сварных конструкциях местные напряжения определяют на расстоянии от 1,0t до 1,5t от границы сварного шва, где t - толщина листа.

В литых конструкциях местные напряжения определяют на расстоянии от 1,0t до 1,5t от локальных концентраторов напряжений (канавок, выступов) с характерным размером менее t, где t - толщина стенки.

Местные напряжения, полученные расчетными методами в зонах влияния сосредоточенных нагрузок, не оценивают.

Допускается для материалов, прочность которых не оценивают по величине предела текучести или условного предела текучести, применять для определения эквивалентных напряжений специальные критерии.

Примечание - Специальные критерии применяют, например, для керамики, полимеров, композиционных материалов.

6.1.3 Для обеспечения прочности несущей конструкции напряжения не должны превышать допускаемого значения, определяемого по формулам

Примечание - Понижающие коэффициенты для болтов даны с учетом предварительной затяжки.

Напряжения, возникающие в конструкциях несущих элементов кузова, выполненных из сталей с соотношением предела текучести материала к пределу прочности менее 0,8, при испытаниях на удар, проводимых согласно ГОСТ 33788, не должны превышать величины допускаемых напряжений, равных 0,8 от предела прочности.

При определении прочности методом испытаний требуется выполнить визуальный осмотр объекта испытаний на отсутствие остаточных деформаций и повреждений несущей конструкции.

Таблица 4 - Понижающие коэффициенты для оценки прочности составных частей несущих конструкций вагона

При испытаниях оценку прочности вагона проводят по расчетным режимам I а, I в и I г, а также при ремонте.

Условие прочности по режиму Iа имеет вид

Напряжения от действия вертикальной нагрузки определяют по формуле

Условие прочности по режиму Iв имеет вид:

Условие прочности по режиму Iг имеет вид:

Условие прочности при ремонте имеет вид:

6.1.4 Прочность заклепочных соединений оценивают по ГОСТ 33211-2014 (пункт 6.1.4).

6.1.5 Прочность составных частей автосцепного устройства оценивают согласно ГОСТ 33211-2014 (пункт 6.1.6).

6.2 Устойчивость сжатых конструкций оценивают расчетными методами в соответствии с 4.1, 6.2.1, 6.2.2.

6.2.1 При расчете устойчивости несущей конструкции вагона необходимо учитывать начальные прогибы от действия силы тяжести.

6.2.2 Собственные значения (масштабные множители приложенных нагрузок), полученные в результате расчета на устойчивость, должны составлять не менее 1,1 для рамы вагона при расчете по 4.1 (режим I в).

6.3 Сопротивление усталости металлических несущих конструкций вагона оценивают в соответствии с 6.3.1-6.3.8.

6.3.1 Сопротивление усталости оценивают в многоцикловой постановке, когда амплитуды действующих напряжений лежат в диапазоне не менее 10 МПа для сталей, не менее 3 МПа для алюминиевых сплавов и не более 75% от значения предела текучести (условного предела текучести) материала. Положение настоящего раздела применяют к сталям и алюминиевым сплавам, предел текучести (условный предел текучести) которых не превышает 960 МПа.

6.3.2 Коэффициент запаса сопротивления усталости составной части вагона п определяют по формуле

- для вагонов с числом осей до 16 включ. - 17 м/с;

- для вагонов с числом осей более 16 - 2/3 конструкционной скорости.

- для вагонов с числом осей до 16 включ. - 25 м/с;

- для вагонов с числом осей более 16 - 3/4 конструкционной скорости.

6.3.7 Боковую силу, равную разности центробежной силы и горизонтальной составляющей силы тяжести, возникающей вследствие возвышения наружного рельса, если в технических требованиях не оговорены особые условия движения в кривых, принимают равной 7,5% от силы тяжести брутто, если в технических требованиях не оговорены особые условия движения в кривых. При расчете рекомендуется отдельно учитывать центробежные силы кузова и тележки.

6.3.8 Амплитуду динамического напряжения при действии сил по 4.12.2 определяют методом экстремумов в соответствии с ГОСТ 25.101-83 (пункт 3.2.1), при действии сил по 4.12.3 - методом полных циклов или методом "дождя" по ГОСТ 25.101-83 (пункт 3.3.3).

Напряжения при действии сил по 4.1.1 и 4.1.2 при испытаниях на соударение регистрируют и обрабатывают без фильтрации.

6.3.9 Допускаемые коэффициенты запаса сопротивления усталости n приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Допускаемые коэффициенты запаса сопротивления усталости несущей конструкции

7 Требования к показателям динамических качеств и устойчивости к выжиманию и опрокидыванию при движении

7.1 Требования к показателям динамических качеств и устойчивости к выжиманию и опрокидыванию определяют согласно ГОСТ 33211-2014 (раздел 7), за исключением положений, приведенных в 7.1-7.5.

7.3 Уровни оценки и допустимые значения показателей динамических качеств приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Уровни оценки и допустимые значения показателей динамических качеств

7.4 Пример метода расчета коэффициента запаса устойчивости от схода колеса с рельса при выжимании приведен в приложении А.

8 Требования к автоматическому сцеплению вагонов и проходу сцепленными вагонами кривых участков пути

8.1 Требования к проходу сцепленными вагонами кривых участков пути принимают согласно ГОСТ 33211-2014 (раздел 8).

8.2 Автоматическая сцепляемость проверке не подлежит, так как сцепление вагонов проводят под контролем сцепщика.

8.3 В случае, если техническим заданием не предусмотрен проход вагона по аппарельному съезду, указанный расчет допускается не проводить.

9 Требования к воздействию вагона на железнодорожный путь

Вагон должен обеспечить показатели воздействия на железнодорожный путь, установленные ГОСТ 34759.

Приложение А

(справочное)

Расчет устойчивости порожних вагонов от выжимания продольными силами

где ? ? Pт

В формуле (А.1) верхние математические знаки соответствуют первой тележке, нижние - второй.

А.2 Устойчивость двухъярусных вагонов, у которых сжимающие силы передаются на грузонесущие балки через подпятник или водило, определяют по формулам:

- для первой по ходу тележки при установках I и II:

- для второй по ходу тележки:

Верхние математические знаки соответствуют первой установке, нижние - второй.

где

А.4 Устойчивость трехъярусных вагонов определяют по формулам:

где

где

где