Calculul osiilor

Osia este solicitata la incovoierea in principal de sarcinile generate de masele suspendate dar si de fortele de tractiune si franare , fortele reactiunilor de la sistemul de antrenare , fortelor de conducere de la buza bandajului. In plus osia este solicitata la torsiune , in special datorita sistemului de antrenare , dar si alte cauze cum sunt diametrele inegale ale cercurilor de rulare, lungimile inegale ale sinelor in curbe forte de franare inegale pe cele doua roti. Solicitarile suplimentare apar datorita socurile primite de la sine , care sunt dependente de viteza.

La proiectare , pentru un calcul cat mai mai exact se determina pentru fiecare caz de incarcare considerat diagramele momentelor Mv de incovoiere in plan vertical si Mh in plan orizontal , produse de fortele incovoietoare Mi rezultate si a momentelor de torsiune Mt.

La calculul de verificare la oboseala a osiei montate adoptate se vor urmari etapele metodei de calculul recomandata de ORE.

Metoda de calcul recomandata de ORE cuprinde:

determinarea fortelor aplicate

calculul momentelor si tensiunilor de incovoiere si rasucire

stabilirea rezistentelor admisibile in diferite sectiuni ale osiilor

inventarierea celor mai bune solutii privind forma osiei.

~Fortele care trebuie luate in considerate la calcului osiei

Aceasta metoda recomandata sa se ia in considerare atat fortele generate de masa vehiculului cat si cele produse de masa vehiculului.

P1 = 7545,6 daN

P2 = 5554,4 daN

Fortele trasversale

H = 1572 daN

y1 = 3144 daN

y2 = 1572 daN

Reactiunile sinelor

Q1 = 8375,26 daN

Q2 = 7379,66 daN

b) Fortele produse in regim de franare.

La franare asupra osiei montate actioneaza fortele de aderenta dintre roti si sine precum si fortele orizontale de inertie trasmise prin cutiile de osie de la sasiul boghiului.

Forta de aderenta dintre roata si sina este

- coeficient de frecare

Valorile fortelor Ph care actioneaza asupra fusurilor depind de dizpozitivul de franare. In cazul franarii simetrice cu doi saboti pe fiecare roata , avem:

4.3.2 Sectiunile de calcul

Sunt recomandate cinci sectiuni de calcul S1..S5 care sunt prezentate in figura urmatoarele , fiind plasate la urmatoarele distante fata de planul de aplicare a sarcinii P1:

Sectiunile S1 , S2 , S4 sunt situate la inceputul racordarile.

In aceste cazuri coeficienti de concentrare vor fi:

~Momentele rezultante de calcul

a)    Momente de incovoiere in plan vertical Mvi [daNmm]

b)    Momentele de incovoiere in plan verticla Mvi

Pentru ca sabotii de frana sunt considerati ca situati in planul orizontal de simetrie al osiilor rezulta ca

c)     Momentele in plan orizontal

Pentru

d)    Momentele de torsiune

intre planul de rulare si cel de incarcare I=1,2.

e)     Momentul echivalent Mechi [daN]

Momentul echivalent este dat de relatia:

~ Calculul tensiunilor maxime

Pentru otelul A1 are conform fisei UIC 881-0 o rezistenta de rupere de 55-65 daN/se recomanda urmatoarele rezistente admisibile.

- pentru corpul osiei

- pentru celelante parti

5. Calculul sasiului

~Rolul si clasificarea sasiurilor

Sasiul este acea parte a vehicului pe care se plaseaza incarcatura utila , dar care suporta si alte sarcini provenite din greutatea instalatiilor si diversificarea agregatelor cu care sunt inzestrate vehiculele , precum si din forta de tractiune si de franare , forta de inertie , tamponari , etc.

La sasiul si cutia vehiculului se distinge elemente principale de rezistenta , elementele auxiliare de rezistenta si elementele neportante care indeplinesc alte functii. Totalitatea elementelor care asigura rezistenta si rigiditatea la sarcinile care intervin in exploatare formeaza structura portanta sau de rezistenta; in functie de amplasarea elementelor de rezistenta , aceste structuri pot fi cu:

sasiu rigid sau portant ( vagon platforma )

sasiu cu pereti laterali purtatori (Vagoane descoperite)

cutie autoportanta (vagoane acoperite)

Sasiurile sunt astazi , aproape in exclusivitate constructii sudate realizate din profile laminalte sau ambutisate din OL 37 sau OL 52.

~ Calculul simplificat al sasiului

Sasiurile fiind alcatuite din bare longitudionale , transversale si diagonale , legate intre ele prin sudura , reprezinta structuri spatiale sattic nedeterminate. In schemle de calcul se considera in majoritatea cazurilor , ca barele , reprezentate prin axele lor , sunt situate in acelasi plan si sunt legate prin noduri rigide.

La proiectare , se folosesc initial scheme simplificate , in care se iau in considerare principalele elemente derezistenta , care se dimensioneaza prin calculul pentru sarcinile verticale si longitudionale , celelalte elemente se aleg constructiv.

~Forte care actioneaza asuprea sasiului.

a)    Forte verticale

G_b - greutatea bruta

G_v - greutatea cutiei

G_u - greutatea incarcaturii utile

b)    Sarcina dinamica verticala

- reprezinta fortele dinamice ce apar di cauza acceleratiilor , miscarilor oscilatorii pe verticala ale vehiculelor in mers.

- coeficient dinamic

c)     Sarcini orizontale

sarcina statica de incarcare pe fiecare tampon G_Ht = 1000 kN

sarcina statica de tractiune pe vagon G_Hv = 1500 kN

d)    Fortele datorate franarii

In timpul franarii apar forte in elementele sistemului de frana si fortele de inertie pe directia longitudionala corespuzatoare fortei de franare maxime.

~ Calculul longeroanelor principale.

Longeroanele principale considerate ca grinzi simplu rezemate se dimensioneaza pentru solicitarea de incovoiere produsa de sarcinile verticale.

La vagoane in general sarcina verticala este uniform repartizata pe toata lungimea longeronului principal rezultand pe unitatea de lungime incarcarea b care se calculeaza cu urmatoarea relatie:

2d* = 12,5 [m] - componentul vagonului

nc = 1,9 [m] - distanta in consola