Tính toán kiểm nghiệm độ bền toa xe giường ngủ

Tài liệu tham khảo Tính toán kiểm nghiệm độ bền toa xe giường ngủ

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Chơng 3: Thiết kế kỹ thuật 3.1. Thiết kế kỹ thuật thùng bệ: Thùng toa xe khách toàn kim loại là một kết cấu toàn thân chịu lực dạng vỏ kín có lỗ khoét cửa sổ và cửa lên xuống, trong đó vỏ bọc kim loại đợc gia cố bằng các phần tử cứng ngang và dọc. Còn bệ xe không có xà dọc giữa. Thùng toa xe khách toàn kim loại gồm có mui, thành bên, bệ, thành đầu, vách ngăn bệ qua lại với không gian chính, và sàn kim loại. Có thể chia thùng xe thành các cụm kết cấu công nghệ nh sau: - Bệ xe cùng với sàn kim loại. - Thành bên. - Thành đầu. - Mui xe. - Thành đầu trong ngăn cách bệ qua lại với phần bên trong của thùng xe. Sơ đồ kết cấu thùng xe: Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 57 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Yêu cầu kỹ thuật: - Kết cấu thép thùng xe là kết cấu toàn thân chịu lực. Bản thiết kế này phải phù hợp với công nghệ lắp ráp tổng thành. - Các cụm chi tiết nh: thành bên, mui xe, thành đầu đợc chế tạo trên các đồ gá chuyên dùng và đợc vận chuyển đến vị trí lắp ráp tổng thành thùng xe. - Sauk hi đã định vị các bộ phận và các chi tiết tơng quan tiến hành hàn ghép. Các mối hàn phải đảm bảo chất lợng và chính xác không đợc cháy rỗ, kẹt xỉ. - Yêu cầu về dung sai các kích thớc lắp ghép: Chiều dài thùng xe: 20.005 Chiều rộng thùng xe: 2.900 Chiều cao từ mặt dới vành mai (chỗ đỉnh toa xe) đến mặt bệ xe: 2783 5. Chiều cao mặt lắp ghép giữa thép mui xe và thành bên đến mặt bệ xe (xà cạnh bệ xe) là: 2110 5 đo ở cả hai phía thành xe và tại 3 vị trí trên suốt chiều dài xe (hai đầu xe và giữa thân xe). Chiều cao mặt dới thanh ngang trên cửa lên xuống so với mặt bệ xe là: 1845 (đo kiểm ở cả 4 khoang cửa). Bề rộng khoang cửa lên xuống là: 770 Độ chênh lệch đờng chéo góc khung cửa lên xuống < 3mm. Độ chênh lệch đờng chéo góc mặt cắt ngang thân xe lớn nhất < 6mm. Độ chênh lệch đờng chéo các ô cửa sổ < 3mm. -Yêu cầu vật liệu chế tạo thùng xe: Nếu chi tiết chế tạo bằng thép hình thì theo tiêu chuẩn ASTM572GR50 hoặc ASTMA36. Nếu chi tiết chế tạo bằng thép tấm thì theo tiêu chuẩn JISG3106 hoặc SM490A. - Đảm bảo chất lợng và quy cách mối hàn theo quy trình hàn và thiết kế. - Làm sạch mặt kim loại, sơn hai lớp sơn êpôxi chống rỉ sau đó mới bả matít. Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 58 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm 3.1.1. Thiết kế kỹ thuật bệ: Bệ xe không có xà dọc giữa bao gồm: - 02 xà đầu ngoài bằng tôn dập dày 10 mm: 212 Kg - 04 xà đầu trong bằng thép [ 690200 ìì : 260 Kg - 02 xà dọc cạnh [ 890200 ìì : 1048 Kg. - 04 thanh xà kéo bằng thép hình [ 1090340 ìì : 500 Kg - 04 thanh xà chéo [260x100x10: 108,4 Kg - 04 xà ngang N1 làm bằng thép dập Z 30 60 30 4: 11,2 Kg - 04 xà ngang N2 làm bằng thép dập Z 30 60 30 4: 12,8 Kg. - 04 xà ngang N3 làm bằng thép dập [ 560150 ìì : 104 Kg. - 16 xà ngang N4 làm bằng thép dập [ 560150 ìì : 392 Kg. - 02 xà gối thép dày 10mm hàn thành hộp: 727,2 Kg. - 04 xà dọc D1 làm bằng thép dập Z 95 150 50 4 : 22 Kg. - 04 xà dọc D2 làm bằng thép dập Z 95 150 50 4 : 21,2 Kg. - 04 xà dọc D3 làm bằng thép dập Z 95 150 50 4 : 20,4 Kg. - 04 xà dọc D4 làm bằng thép dập Z 95 150 50 4 : 22 Kg. - 02 xà dọc D5 làm bằng thép dập Z 95 150 50 4 : 12 Kg. - 02 xà dọc D6 làm bằng thép dập Z 95 150 50 4 : 13 Kg. - 64 cái ke góc: 28,8 Kg. - 48 chiếc tấm tăng cứng: 12,96 Kg. - 04 xà đỡ súp lê: 58,4 Kg. - 02 tấm đệm : 23,2 Kg. - 84 chiếc đinh tán chỏm cầu: 9 Kg. - 04 má đỡ đấm : 66,4 Kg. - 04 má đỡ kéo: 46 Kg. Tổng khối lợng thép bệ xe là 4038 Kg. Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 59 GVHD: PGS.TS. Lª V¨n Doanh §Ò tµi: Lùa chon, thiÕt kÕ toa xe giêng n»m KÕt cÊu thÐp bÖ xe Lª ThiÕt Hu©n Lý Hoµng ViÖt 60 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Thiết kế kỹ thuật bệ xe: - b1: Cố định (định vị) hai xà dọc cạnh có tiết diện [ 890200 ìì dài 18.160 mm - b2: Cố định (định vị) hai xà hai thanh xà kéo có tiết diện ] [ 340 90 10. Mỗi thanh dài 3.000 mm, hai thanh cách nhau 350 mm. - b3: Định vị xà gối, hàn xà gối vào xà kéo và xà dọc cạnh. Xà gối gồm hai tấm thép tấm dày 10 mm tiết diên nh hình vã và hàn thêm các tấm căn để định vị và lắp bàn trợt. - b4: Cố định và hàn thành đầu trong [ 690200 ìì dài 2.900 lên xà kéo và xà dọc cạnh. - b5: Hàn các thanh ngang N3, N4 [ 560150 ìì dài 2.880 mm vào các vị trí đã đợc định vị giữa hai xà gối. Khoảng cách giữa các xà ngang này là 660 mm, xà ngang đầu tiên cách xà gối 690 mm. - b6: Định vị và hàn 4 thanh xà cạnh D1 gắn liền với xà đầu. - b7: Định vị và hàn 4 xà đỡ súp lê [ 460250 ìì dài 790 mm. - b8: Định vị và hàn xà đầu ngoài làm bằng tôn dày 10 mm dập thàp thép [ 10180250 ìì dài 2.900 mm. Định vị và hàn xà chéo - b9: Định vị và hàn các xà ngang N1, N2 làm bằng thép dập Z 30 60 30 4 với xà kéo và xà chéo. Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 61 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm - b10: Định vị và hàn các xà dọc D1, D2, Z 95 150 50 4 . Giữa hai thanh thép chữ Z luôn có các tấm căn và khoảng cách giữa hai thanh là 350 mm. Kết cấu thép hai đầu có xà kéo Mặt cắt của các xà cơ bản chế tạo toa xe Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 62 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Kết cấu thép của phần không có xà kéo Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 63 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Mặt cắt của các xà cơ bản chế tạo toa xe Kết cấu của đoạn lắp đầu đấm móc nối Yêu cầu kỹ thuật khi chế tạo bệ xe: - Mặt trên của toàn bộ bệ xe phải phẳng, sai lệch cho phép không quá 3mm. Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 64 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm - Sai lệch giữa hai đờng chéo đo từ đầu mút của hai xà đầu ngoài cho phép không quá 10mm. - Sai lệch cho phép về độ không vuông góc giữa các xà ngang và xà dọc không quá 3mm. - Tất cả các mối hàn đều phải ngấu đều, không đợc ngậm xỉ và phải đợc kiểm tra bằng siêu âm theo quy trình quy phạm của tổng công ty ĐSVN. - Hai xà dọc cạnh đợc phép hàn nối nhng hai mối hàn phải so le với nhau và tại vị trí mối hàn của mỗi xà phải hàn theo một đờng chéo góc 45 . Mỗi xà dọc cạnh chỉ đợc hàn nối một mối nối, vị rí mối nối không đợc trùng với vị trí xà gối. - Tất cả các vị trí có ke góc, yêu cầu phải làm ke ở mặt trên và mặt dới của bệ xe. - Tất cả các mối liên kết của xà ngang và xà dọc cạnh đều phải đợc hàn tấm tăng cứng. - Vật liệu để chế tạo các chi tiết bệ xe theo tiêu chuẩn sau: Nếu chi tiết chế tạo bằng thép hình thì theo tiêu chuẩn ASTM572GR50 hoặc ASTMA36. Nếu chi tiết chế tạo bằng thép tấm thì theo tiêu chuẩn JISG3106 hoặc SM490A. - Các xà của bệ xe đợc liên kết với nhau bằng phơng pháp hàn điện Sàn xe: dới cùng là lớp cách âm, tiếp theo là dầm gỗ kê theo chiều ngang xe rồi đến ván ghép mộng dày 20 mm theo chiều dọc. Trên cùng là lớp tapi trải sàn dày 5 mm. Đây là loại trải sàn có độ chống mài mòn cao, đợc dán bằng loại keo đặc biệt 3.1.2. Thiết kế kỹ thuật thành bên: Kết cấu khung thép thành bên bao gồm: - Cột đứng ở các ô cửa sổ số lợng 19 chiếc : 240,50 Kg. Là loại thép dập [ 53590 ìì - Cột cửa số lợng 2 chiếc : 34,2 Kg. - Vỏ thép bằng tôn tấm dày 3mm : 526 Kg. Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 65 GVHD: PGS.TS. Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm - Các hệ thống thanh ngang: - Thanh giằng trên L75755: 106 Kg. - Thanh ngang trên cửa sổ [ 53590 ìì - Thanh ngang dới cửa sổ [ 535100 ìì - Thanh ngang đợc dập hình chữ M bằng tôn dầy 5mm Để giảm ứng suất tập trung tại góc các lỗ khoét cửa sổ đợc làm thành góc lợn trên R=120 mm. Khung thép và vỏ thép đợc hàn ghép chắc chắn và đợc liên kết hàn với bệ xe. Còn các thanh khác trong kết cấu thép thành xe chủ yếu là thép hình chữ L, [,[], đợc hàn góc với nhau. Tổng khối lợng thép thành xe là 1240 Kg Thiết kế kỹ thuật thành bên: - b1: Định vị thanh giằng trên L75755 dài 20.000 mm. - b2: Dựng tất cả các cột đứng, cột góc cột cửa có tiết diện nh hình vẽ. Chiều cao của mỗi cột là 2.135 mm và định vị, kẹp chặt chúng lại trên bệ gá. - b3: Định vị và hàn các thanh ngang thép dập M liên kết giữa các cột đứng tại các vị trí đợc thể hiện trên hình vẽ, chiều dài mỗi thanh lần lợt là: 1.240 mm, 624 mm. - b4: Định vị và hàn các thanh đai dới và thanh đai trên cửa sổ [ 535100 ìì và [ 53590 ìì để tạo thành khung cửa sổ. Chiều dài của mỗi thanh đai là 1.240 mm. - b5: Hàn thanh giằng trên với tất cả các cột đứng, cột góc, cột cửa. Kiểm tra lại tất cả các mối hàn. - b6: tiến hành định vị và ghép tôn bọc lên thành, hàn đính và hàn phân đoạn tôn bọc lên thành xe. Tiếp tục tiến hành mài nhẵn chỗ hàn và các ba via. - b7: Sau khi lắp lên bệ tiến hành ghép cách nhiệt lên thành xe, đặt các ô cửa sổ. Lê Thiết Huân Lý Hoàng Việt 66 [...]... ác toa xe của đoàn tàu 28 giờ đợc thiết Lê Thiết Huân 79 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Chơng 4: tính toán kiểm nghiệm 4.1 Tính toán kiểm nghiệm độ bền bệ toa xe giờng ngủ: 4.1.1 Tải trọng tính toán đặt lên bệ xe: Tải trọng đặt lên bệ xe bao gồm: * Tải trọng thẳng đứng tĩnh và động: P=Pt +Pđ = (1 + kđ).Pt Trong tính toán giá chuyển hớng ta đã tính. .. thiết kế toa xe giờng nằm Yêu cầu kỹ thuật: - Chiều dài thép thành xe là: 18,164m - Chiều cao thanh ngang trên đến chân cột 2110+3 (kiểm tra tại 3 vị trí của thành xe: hai đầu mút và điểm giữa thành xe) - Độ vồng lên của thành bên từ 5 12 mm - Độ không vuông góc của cột thành xe với mặt bệ xe không lớn hơn 1,5 mm - Toàn bộ thành bên không đợc vênh vặn, kích thớc hai đờng chéo góc của thành xe chênh... bảo đủ điều kiện bền hay không Hoặc có thể tính bằng tay kiểm tra tại các mặt cắt nguy hiểm cho ta biết mô men M 3 , lực dọc trục P và lực cắt V2 và dùng công thức kiểm tra bền của lý thuyết bền thứ 3 đã dùng ở trên (6) , (7) , (8) : 2 tt = x + 3. 2 Trong đó : Lê Thiết Huân x = M3 P Lt ( Ld ) Jx F 86 = V2 F Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm * Bớc... thép mui xe gồm kết cấu khung thép và vỏ thép Đặc điểm của loại toa xe có điều hoà không khí là kết cấu thép mui xe phải thiết kế để bố trí đợc máy điều hoà không khí kiểu nóc xe Khung thép mui xe bao gồm: - Các vành mai có mặt cắt hình Z 60 ì 25 ì 25 ì 3 Lê Thiết Huân 73 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm - Vành mai hình Z đợc tăng cứng tôn dày 2 mm hình... dập [60 ì50 ì4 - b8: Kiểm tra lại toàn bộ mối hàn - b9: Ghép và hàn tôn mui lên khung mui Lê Thiết Huân 75 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm A A F F b b D D Lê Thiết Huân E E 76 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Kết cấu thép mui xe C a-a TL 1:10 C C-C TL 1:10 Kết cấu thép phần mui xe có lắp điều hoà không...GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Kết cấu thép thành xe Lê Thiết Huân 67 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Biểu diễn các mặt cắt của thành bên Lê Thiết Huân 68 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Biểu diễn các mặt cắt thành bên Tiết diện các thanh cơ bản... R' = 2,9 0,72 1 + 17,6 2,4345 = 2,889 l3 a Z = R Z = 2,889 2,5 = 0,389 2l (kN) (kN) 4.1.2 Sơ đồ các lực tác dụng lên bệ xe: * Bớc 1: Chuyển từ sơ đồ kết cấu sang sơ đồ tính + Yêu cầu tìm ứng suất và kiểm tra độ bền của bệ xe khi chịu tải trọng + Dạng kết cấu của bài toán: Các tải trọng tác dụng lên kết cấu: Tải trọng phân bố rải đều lên xà dọc cạnh: qc = 5,164 (kN/m) Tải trọng phân bố rải đều... liên kết hàn với bệ xe Thành đầu có bố trí hộp bắt tay quay của cơ cấu hãm tay Kết cấu thép thành đầu 1 Lê Thiết Huân 71 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Lê Thiết Huân Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm 72 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Kết cấu thép thành đầu 2 3.1.4 Thiết kế kỹ thuật mui xe: Kết cấu thép mui xe gồm kết cấu khung... tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Biểu đồ lực cắt V2 do qc, qxk, qxn gây ra Biểu đồ Lực dọc P1 do Tđ gây ra Lê Thiết Huân 90 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Biểu đồ mô men M3 do M gây ra Biểu đồ lực cắt V2 do M gây ra Lê Thiết Huân 91 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm 4.1.3 Kiểm tra tại tất cả các... Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm E-E D-D TL 1:2 F-F TL 1:2 TL 1:2 C1- 2 Lê Thiết Huân 78 Lý Hoàng Việt GVHD: PGS.TS Lê Văn Doanh Đề tài: Lựa chon, thiết kế toa xe giờng nằm Kết cấu thép phần mui xe có lắp điều hoà không khí Thanh dọc mui Xà vành mai Xà cạnh mui Các thanh cơ bản của mui xe Yêu cầu kỹ thuật: - Phải sơn chống rỉ phần tiếp xúc giữa tôn mui . 1 048 Kg. - 04 thanh xà kéo bằng thép hình [ 109 0 34 0 ìì : 500 Kg - 04 thanh xà chéo [260x100x10: 108 ,4 Kg - 04 xà ngang N1 làm bằng thép dập Z 30 60 30 . 30 4: 11,2 Kg - 04 xà ngang N2 làm bằng thép dập Z 30 60 30 4: 12,8 Kg. - 04 xà ngang N3 làm bằng thép dập [ 560150 ìì : 1 04 Kg. - 16 xà ngang N4 làm