Розрахунок вагон-цистерни (стр. 6 из 7)
кН, 
кН.5.7 Припустимі напруження пружини
( 5.10 )де
- коефіцієнт враховуючий кривизну витків, 
( 5.11 ) 
( 5.12 ) 
, 
; 
МПа, 
МПа.Отже пружини мають значення менше допустимих напружень
МПа для сталей 55C2,55С2А і 60С2 [5]6. Розрахунок елементів кузова на міцність
6.1 Розрахунок шворневої балки
В даному розділі всі розрахунки проводжу згідно методичних вказівок [4].
Особливістю конструкції рами даної цистерни являється те, що поздовжні балки майже не беруть участь в сприйманні основних вертикальних навантажень. Це пояснюється великою жорсткістю котла в порівнянні з жорсткістю поздовжніх балок, внаслідок чого майже все навантаження від котла передається на крайні опори, а від них на візки. Шворневі балки завантажені вертикальними силами і при прикладенні до їх кінців зусиль, необхідних, наприклад, для підйому котла, в цих балках виникають значні напруження. Саме тому в проводимо розрахунок її на міцність.
Найбільш невдалими варіантами завантаження шворневої балки являється: рух цистерни з максимальною швидкістю при різкому гальмуванні її, а також піднімання завантаженої цистерни домкратами, підведеними під кінці шворневих балок.
Експлуатаційний режим навантаження:
Рух з мінімальної швидкістю при торганні поїзду з місця, осаджування або гальмування поїзду, при малих швидкостях руху. В цьому випадку котел з рамою опирається на підп’ятник візка і схема навантаження шворневої балки буде мати вигляд:
Рисунок 3.1 – Схема навантаження шкворневої балки
Навантаження на шворневу балку становить:
а) від ваги шворневої балки
(6.1) 
т/мб) від ваги котла з вантажем
, (6.2)де Gш – маса шворневої балки;
Gк – маса котла з всіма закріпленими на ньому вузлами;
Gж – маса вантажу;
- напівширина рами по шворневим балкам; 
- половина проекції опори котла. 
в) від сили інерції при екстреному гальмуванні
Сила інерції котла з вантажом при І режимі навантаження складе:
(6.3) 
Додаткове вертикальне навантаження на шворневу балку при цьому буде становити:
, (6.4)де
– поздовжня сила розтягу, стиснення; 
- маса вагона брутто; 
- база цистерни; 
- відстань від поздовжньої осі котла до осі автозчепу. 
Інтенсивність
- рівномірно розподіленого навантаження на шворневу балку становитиме. 
(6.5) 
Згинальний момент в розрахунковому перерізі на відстані х від середини шворневої балки.
(6.6)Розрахуємо значення згинального моменту в характерних перерізах (х1=1415, х2=1350, х3=520, х4=180, х5=0).
Найбільші напруження виникатимуть в п’ятому перерізі і становитимуть:
, (6.7)де W – момент опору волокон перерізу шкворневої балки
Ремонтний режим навантаження шворневої балки:
В даному випадку навантаження домкрату прикладаються на відстані
300 мм від вертикальної вісі поперечного перерізу шворневої балки, середина під домкратної планки зміщена від осі шворневої балки в сторону поздовжньої бокової. Розрахункова схема наведена на рис. 3.2
Рисунок 3.2 – Розрахункова схема навантаження
Визначаємо навантаження які діють на балку:
а) від ваги шворневої балки
(6.8) т/мб) від ваги котла з вантажем
, (6.9)де Gш – маса шворневої балки;
Gк – маса котла з всіма закріпленими на ньому вузлами;
Gж – маса вантажу;
- напівширина рами по шворневим балкам; 
- половина проекції опори котла. Реакції опор (домкратів) становитиме:
, (6.10)де
– маса цистерни без візків. 
Згинальний момент в розрахункових перерізах становитиме:
(6.11) 
Напруження від згинального моменту становитимуть:
(6.12) 
Ексцентричне прикладання навантаження домкрату до кінця шворневої балки створює крутний момент. Жорстке з’єднання її з хребтовою балкою призводить до появи в ній напружень від стиснутого кручення. Зазвичай таке кручення враховується лише при крученні брусів з відкритим перерізом і досить великими полками. Зважаючи на те, що шворнева балка має замкнутий профіль стиснення не враховується і дотичні напруження будемо визначати за формулами вільного кручення.
З метою спрощення розрахунків та забезпечення додаткового запасу міцності при обрахунках моменту опору враховуємо лише прямокутна коробчата частина перерізу шкворневої балки зображеної на рис. 3.3.
Рисунок 3.3 – Схема перерізу шворневої балки
Крутний момент від сили Rb, прикладеної на відстані 30 см від середини піддомкратної планки дорівнює:
Мк= Rb*30 (6.13)
Мк= 19*0,3=55,917кН/м
Дотичні напруження складають:
(6.14) 
Тоді, еквівалентне навантаження в розрахунковому перерізі дорівнюватиме:
(6.15) 
Оскільки
для О9Г2С 
– міцність шворневої балки забезпечена.