Список использованных источников
Момент инерции и момент сопротивления рельсов
Цель работы: научиться определять момент инерции сечения с помощью САПР, а также определять момент сопротивления.
Теоретическая часть
Одним из важнейших требований к геометрическим очертаниям поперечного сечения рельсов является высокая изгибная прочность. В процессе эволюции рельсов постоянно увеличивалась масса погонного метра рельса, что влекло за собой снижение изгибных напряжений, за счет увеличения момента сопротивления сечения рельса. Данные изменения позволили значительно сократить выход рельсов вследствие повреждений подошвы, шейки и хрупких поперечных изломов, возникающих от волосовидных трещин в подошве.
Максимальное изгибающее напряжение напрямую зависят от момента сопротивления сечения рельса и определяется по формуле:
, Н/м2 (1)
где М – изгибающий момент, Нм;
W – момент сопротивления сечения, м3.
Момент сопротивления – геометрическая характеристика поперечного сечения стержня, показывающая сопротивляемость стержня в рассматриваемом сечении изгибу или кручению. Момент сопротивления определяется как отношение момента инерции относительно оси к расстоянию от нее до наиболее удаленной точки сечения.
, (2)
где J - осевой момент инерции сечения, м4;
ymax – расстояние от оси момента инерции до наиболее удаленной точки сечения, м.
|
|
|
Осевым моментом инерции плоской фигуры относительно оси, лежащей в той же плоскости, называется взятая по всей площади сумма произведений площадей элементарных площадок на квадрат расстояний от них до этой оси.
Особенно важны моменты сопротивления относительно главных центральных осей. В качестве примера показано определение моментов сопротивления для простейших сечений (рисунок 1).
Центральные оси – это оси, относительно которых, сумма статических моментов инерции равна нулю. Центральные оси пересекаются в центре тяжести (центре масс).
Современные системы автоматизированного проектирования и расчета, такие как «Компас 3D», «AutoCAD», «NX Nastran» и другие позволяют определять характеристики любого сечения. В САПР «Компас 3D» определение массо-центровочных характеристик плоских фигур выглядит следующим образом (рисунок 2).
Рисунок 1. Моменты сопротивления простейших сечений
Момент сопротивления относительно оси х для прямоугольного сечения:
(3)
Момент сопротивления относительно оси у для прямоугольного сечения:
(4)
Момент сопротивления для круглого сечения:
|
|
|
(5)
Рисунок 2. Определение массо-центровочных характеристик
Таким образом, момент сопротивления по низу подошвы представленного рельса составит:
Ход работы
1. Каждый студент получает в качестве задания профиль рельса, номер которого в приложении 1 соответствует номеру студента в списке группы.
2. Студент при помощи САПР чертит профиль рельса с соблюдением всех геометрических размеров.
3. Используя возможности программы вычисляется его массо-центровочные характеристики: координаты центра тяжести и моменты инерции в центральной системе координат.
4. По формуле 2 определяется момент сопротивления сечения рельса по нижней грани подошвы рельса, по боковой грани подошвы рельса, по верхней грани головки рельса.
5. В отчет по практической работе необходимо вставить скриншот начерченного в САПР профиля рельса с полученными характеристиками, а так же вычисленные моменты сопротивления.
Контрольные вопросы
1. Что такое момент инерции?
2. Что такое момент сопротивления?
3. Что означает цифра в марке отечественных рельсов?
4. Что такое центр тяжести сечения?
5. Что такое центральные оси сечения?
|
|
|
6. Основные типы рельсов, используемые на отечественных железных дорогах.
7. Назначение рельсов.
8. Назначение и особенности профиля рельса Р65К.
9. Основные размеры сечения рельсов
10. Методика определения момента сопротивления сечения
11. Физический смысл момента сопротивления сечения и применение данной характеристики при расчетах на прочность.
Список использованных источников
1. Национальный стандарт Российской Федерации. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. ГОСТ Р 51685-2013 от 01.07.2014 г.
2. Рельсы железнодорожные типа Р43 для путей промышленного транспорта. Конструкция и размеры ГОСТ 7173-54 от 25.08.1954г.
3. Рельсы железнодорожные широкой колеи, промышленные, типа Р33. Сортамент. ГОСТ 6726-53 от 15.10.1953г.
4. Рельсы железнодорожные узкой колеи типов Р8, Р11, Р18 и Р24. Конструкция и размеры. ГОСТ 6368-82 от 01.01.1984г.
5. Рельсы крановые. Технические условия. ГОСТ 4121-96 от 01.07.2002г.
6. В.Г. Альбрехт, А.А. Шиладжян. Зарубежные рельсы. Опыт их эксплуатации. – М.: Изд-во Центр «Транспорт» МПС РФ, 2004. – 108 с.
7. Шур Е.А. Повреждения рельсов. – М.: Интекст, 2012. – 192с.
8. Горшков А.Г., Трошин В.Н., Шалашилин В.И. Сопротивление материалов: Учеб. пос. 2-е изд., испр. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 544 с.
9.
Приложение 1
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 91; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!