Проект специализированного полувагона

Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра: «Вагоны»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Конструирование и расчёт вагонов»

На тему: «Проект специализированного полувагона»

Разработал студент 146 группы:

М.В. Бурнаев

Проверил преподаватель:

М.И. Харитонов

Хабаровск 2006 год

Введение

В настоящее время железнодорожный транспорт занимает одно из ведущих мест в транспортной системе страны. На его долю приходится большая часть грузовых и пассажирских перевозок. Поэтому чрезвычайно актуально постоянное обновление и усовершенствование вагонного парка, насыщение его надёжными единицами подвижного состава, требующими наименьших затрат труда и времени на выполнение погрузочно-разгрузочных работ, ремонт и техническое обслуживание и способствующими более полному и эффективному удовлетворению потребностей народного хозяйства.

Одна из таких задач решается в данном курсовом проекте. Его целью является создание грузового вагона по заданным параметрам (осности, габариту, расчётной скорости, допустимых осевой и погонных нагрузок и некоторых дополнительных требований), а также опираясь на предшествующий опыт вагоностроения и совершенствуя вопросы надёжности и экономичности его основных узлов.

Данная работа содержит разработанный проект специализированного четырёхосного полувагона для перевозки угля и руды с заданной расчётной скоростью 125 км/ч в габарите 1-Т, с допустимой осевой нагрузкой 24,2 т и допустимой погонной нагрузкой 10,3 т/м.

1. Техническое задание на проектирование вагона

.1 Назначение проектируемого вагона

В данном курсовом проекте необходимо разработать конструкцию специализированного полувагона для перевозки каменного угля и руды. Название “специализированный” говорит о том, что полувагон с глухим кузовом без разгрузочных люков, Четырёхосные цельнометаллические полувагоны с глухим кузовом имеют меньшую тару и большую прочность, а также обеспечивается большая сохранность перевозок, поскольку исключаются потери сыпучих грузов через зазоры, имеющиеся в местах прилегания крышек люков к балкам рамы. Разгрузка таких вагонов должна производиться только на вагоноопрокидывателе.

Условия эксплуатации выбираются исходя из заданного габарита подвижного состава и специализации для полувагонов. Задан габарит - 1-Т, следовательно, вагон предназначается для эксплуатации на магистральных дорогах ОАО «РЖД» , стран СНГ и Балтии. Также необходимо учитывать, что на направлениях с большим объёмом перевозок руды и угля предполагается эксплуатация в замкнутых маршрутах.

.2 Технические требования и рекомендации “норм расчета и проектирования вагонов железных дорог ОАО «РЖД» колеи 1520 мм (несамоходных)” по проектированию вагона

Разработка новых конструкций вагонов и постановка их на производство должна производится в порядке, установленном ГОСТ 15.001 "Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения".

Вагоны должны разрабатываться с учётом действующих стандартов. Опытные образцы вновь спроектированных вагонов должны быть подвергнуты необходимым испытаниям согласно ГОСТ 15.001 и РД 24.050.37.

Контроль качества изготовления вагонов осуществляется путём проведения периодических испытаний в соответствии с ГОСТ 14.232 и ГОСТ 15.050. При выявлении в процессе испытаний и эксплуатации недостатков в конструкции вагонов, они подлежат устранению заводами-изготовителями в согласованном порядке.

Вагоны должны проектироваться с учётом:

q  регламентированных современных и перспективных условий эксплуатации и обеспечения безопасности движения;

q   регламентированных современных и перспективных требований к их динамическим качествам и воздействию на путь, обеспечивающих снижение износов элементов вагона и пути, уменьшение накоплений остаточных деформаций колеи в плане и профиле;

q   погрузки и разгрузки с применением средств механизации в соответствии с ГОСТ 22235;

q   необходимой прочности и коррозионной стойкости элементов конструкции;

q   обоснованных требований к надёжности, в том числе безотказности, долговечности и ремонтопригодности;

q   рационального снижения собственного веса конструкции и коэффициента тары, экономного расхода материалов на изготовление, эксплуатацию и ремонт;

q   целесообразной унификации конструкций путём применения стандартных и типовых деталей;

q   наибольших удобств и наименьших расходов при производстве, обслуживании и ремонте;

q   правил технической эксплуатации ЖД, правил техники безопасности, противопожарных требований и требований к сохранности перевозимых грузов.

Вагоны, предназначенные для обращения на международных линиях, должны удовлетворять также требованиям международных правил и соглашений.

При разработке технического задания на проектирование следует исходить из того, что грузовые вагоны будут использоваться в поездах массой до 10000 т.

Габаритные размеры вагонов не должны превышать величин, установленных ГОСТ 9238.

Все расчёты должны производиться в единицах измерения, предусмотренных ГОСТ 8.417.

В грузовых магистральных вагонах рекомендуется использовать типовые тележки, автосцепное оборудование и стандартное тормозное оборудование. Вагоны, имеющие буксы с роликовыми подшипниками, должны оборудоваться типовым стояночным тормозом.

Полувагоны должны допускать перевозки сосредоточенных грузов, величины и схемы которых устанавливаются техническим заданием на проектирование.

Толщину гладких листов стальной обшивки кузовов вагонов, если она не оговорена техническим заданием, рекомендуется принимать: для нижней части боковых и торцевых стенок универсальных полувагонов - 4...5 мм; для верхней части стенок полувагонов - 3...4 мм. Первые значения толщин относятся к листам из коррозионно-устойчивых сталей, а вторые - к листам из прочих сталей.

При проектировании кузовов вагонов должны учитываться следующие положения:

q   плоские торцевые стены кузова вагона должны иметь подкрепляющие стойки и (или) пояса;

q   при выполнении торцевой стенки из гофрированных стальных листов рекомендуется гофры располагать горизонтально; заделка стоек торцевых и боковых стенок в концевых и поперечных балках должна быть равнопрочной сечению самих стоек.

Вагоны для перевозки сыпучих грузов должны проектироваться с учётом применения вибрационных машин, взаимодействующих в процессе выгрузки с верхними поясами боковых стенок, либо с другими элементами кузова или ходовых частей, передающих через них вибрационные нагружения кузову и грузу.

Применение вибрационных машин допускается только после проведения специальных исследований их воздействия на конструкцию вагона.

Кузова полувагонов по условиям устойчивости от опрокидывания должны допускать одностороннюю разгрузку сыпучего груза. При этом коэффициент запаса устойчивости кузова относительно боковых скользунов должен быть не менее 1,3 (рассматривается случай, когда в кузове находится призма сыпучего груза, ограниченная поверхностью, проведённой через кромку верхней обвязки боковой стены и продольную ось вагона). При этом учитывается давление ветра.

Длина и ширина погрузочной площади полувагонов и должны быть кратными размерам распространенных типов контейнеров и стандартным длинам лесоматериалов с учетом необходимых зазоров при их загрузке.

Кузова всех грузовых вагонов оборудуются типовыми подножками и поручнями составителя и сцепщика (на противоположных концах вагона по диагонали), кронштейнами сигнальных фонарей и буксировочными скобами.

2. Выбор рациональных ТЭП проектируемого вагона

.1 Методика выбора рациональных ТЭП грузовых вагонов

.1.1 Основные положения методики

Задача выбора оптимальных параметров грузовых вагонов является одной из наиболее важных и вместе с тем наиболее трудоёмких задач, решаемых на стадии проектирования.

Наиболее совершенная методика определения оптимальных параметров грузовых вагонов разработана на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа. Методикой предусматривается решение двух основных задач.

Первая задача сводится к выявлению и обоснованию оптимальных основных линейных размеров и соответствующих им параметров вагона для некоторых заданных условий его эксплуатации и конструктивной схемы. В этом случае производится вариация линейными размерами вагона при сохранении исходных ограничений. Для каждого варианта определяются ТЭП вагона и приведенные затраты народного хозяйства. Минимум этих затрат соответствует оптимальному варианту.

Вторая задача носит более общий характер и предусматривает поиск и обоснование оптимальных параметров в результате варьирования не только линейными размерами вагона, но и различными конструктивными факторами. Сначала для каждого из рассматриваемых вариантов выполняется решение первой задачи. Затем производится сопоставление между собой всех вариантов с выявленными параметрами.

Таким образом, при решении обеих задач производится варьирование некоторыми линейными размерами вагона. В этом случае важным является выбор таких независимых параметров вагона, от которых бы зависели все его остальные параметры. В общем случае ими являются: внутренняя длина 2Lв, база вагона 2l и внутренняя высота кузова Нв. Через эти размеры могут быть однозначно выражены три основных параметра конструкции: тара Т, грузоподъёмность Р и объём кузова V, которые, в свою очередь, являются аргументами в функциональных связях для следующих параметров:

с- средняя статическая нагрузка (масса полезного груза, которую в среднем можно загрузить в кузов);

д - средняя динамическая нагрузка, учитывающая дополнительно дальность перевозки каждого груза;

пн - средняя погонная нагрузка нетто (масса полезного груза, которая приходится в среднем на 1 м общей длины вагона по осям сцепления автосцепок);

п - средний погрузочный коэффициент тары (масса тары вагона, которая приходится на единицу средней динамической нагрузки);

о - средняя фактическая нагрузка брутто на ось (масса брутто вагона с учётом средней динамической нагрузки, приходящаяся на одну ось).

При проведении расчётов для каждого варианта обеспечивается соблюдение требований безопасности движения и надёжности в эксплуатации. К таким требованиям относится удовлетворение условий: кинематического взаимодействия проектируемого вагона с существующим подвижным составом, размещения ходовых частей и автосцепного оборудования.

.1.2 Общий алгоритм расчёта рациональных ТЭП

Первым этапом решения рассматриваемой задачи является выбор и обоснование конструктивной схемы вагона (определяемо конструкцией вагона-аналога, выбранного из уже существующих вагонов заданного типа), определяющей расположение на наружной поверхности кузова различных выступающих конструктивных элементов, тип и размещение ходовых частей.

В качестве независимого параметра принят один - внутренняя длина кузова.

Общий порядок расчёта по выбору оптимальных параметров грузовых вагонов следующий:

устанавливаются пределы и шаг варьирования независимых независимым параметром 2Lв;

начиная со второго шага варьирования определяются наружная длина кузова, длина рамы, база вагона;

из условий вписывания вагона в габарит находятся наружная и внутренняя ширина кузова;

определяется высота кузова;

вычисляется полный (геометрический) объём кузова;

определяется тара и грузоподъёмность вагона;

находится удельный объём кузова и технический коэффициент тары;

определяются приведенные затраты народного хозяйства;

производится увеличение независимого параметра 2Lв на величину шага варьирования и приведенные выше этапы расчёта повторяются.

В зависимости от типа вагона выполняются несколько вариантов расчёта. Оптимальным значениям ТЭП грузового вагона соответствует минимум приведенных затрат народного хозяйства.

.2 Выбор конструктивной схемы проектируемого вагона

В данный момент в эксплуатации на сети железных дорог РФ заняты 3 варианта четырёхосных специализированного полувагона с глухим кузовом для перевозки угля и руды моделей 12-1505,12-1592. В качестве вагона-аналога, учитывая указания руководителя курсового проекта, принимается полувагон модели 12-1592 со следующими характеристиками:

1. Модель вагона 12-1592

2. Тип вагона 608

3. Изготовитель ЖЗТМ

4. Грузоподъёмность 71 т

5. Масса вагона (тара) 21,28 т

6. Нагрузка от оси колёсной пары на рельсы 228,08 кН (23,25 тс)

7. Нагрузка на один погонный метр пути 65 кН/м (6,63 тс/м)

8. Габарит 0-ВМ (01-Т)

9. База вагона 8650 мм

10.База тележки 1850 мм

11.Длина по осям сцепления автосцепок 13920 мм

12.Длина по концевым балкам рамы (длина рамы) 12800 мм

13.Ширина максимальная 3142 мм

14.Высота от уровня верха головок рельса максимальная 3492 мм

15.Количество осей 4 шт.

16.Модель 2-осной тележки 18-100

17.Тип автосцепки СА-3

18.Наличие стояночного тормоза.

19.Тип воздухораспределителя № 483-000.

20.Тип регулятора рычажных передач № 574 Б

21.Тип авторежима № 265-А

22.Тип поглощающего аппарата Ш-2-В-90

23.Объём кузова 83 м куб.

24.Высота от уровня верха головок рельса до нижней обвязки 1232 мм

25.Наружная длина кузова 13040 мм

26.Внутренняя ширина кузова 2878 мм

27.Внутренняя длина кузова 12700 мм

28.Внутренняя высота кузова 2240 мм

29.Площадь пола 37,1 м куб.

30.Материал кузова сталь 10ХНДП.

31.Год поставки на серийное производство 1987

На основании вагона-аналога разрабатывается конструктивная схема проектируемого полувагона для расчёта ТЭП, представленная на рисунке 2.1.

Расшифровка параметров принятой конструктивной схемы (рисунок 2.1) и их значения: 2l - база вагона; 2lт - база тележки; 2Lp - длина рамы; 2Lа длина по осям сцепления автосцепок; 2Lв - внутренняя длина кузова; 2Lн - наружная длина кузова; 2Вв - внутренняя ширина кузова; 2Вн - наружная ширина кузова; Hв - внутренняя высота кузова; nк - размер консоли; аа - вылет автосцепки;  - толщина боковой стены;  - толщина торцовой стены;  - расстояние между наружной линией горизонтальной проекции торцовой стены и торцом концевой балки рамы;  - горизонтальное расстояние между гребнем наружного колеса и торцом концевой балки.

На основании анализа конструкции вагона-аналога необходимо установить размеры аа, , ,,. Размеры 2l, 2Lp, 2Lа, 2Вв, 2Вн, Hв устанавливаются расчётом.

Вылет автосцепки аа определяется по формуле:

аа = (2La -2Lp) / 2                                                                          (2.1)

где 2Lа - длина по осям сцепления автосцепок вагона-аналога, принимаем равной 13920 мм;

Lр - длина рамы вагона-аналога, принимаем равной 12800 мм.

аа = (13920 - 12800) / 2 = 560 мм

Толщина боковой стены определяется по формуле:

 = (2Вн - 2Вв) / 2                                                                       (2.2)

где 2Вн - наружная ширина кузова вагона-аналога, принимаем равной 3142 мм;

Вв - внутренняя ширина кузова вагона-аналога, принимаем равной 2878 мм.

 = (3142 - 2878) / 2 = 132 мм

Толщина торцовой стены определяется по формуле:

 = (2Lн - 2Lв) / 2                                                                       (2.3)

где 2Lн - наружная длина кузова вагона-аналога, принимаем равной 13040 мм;

2Lв - внутренняя длина кузова вагона-аналога, принимаем равной 12700 мм.

 = (13040 - 12700) / 2 = 170 мм

Расстояние между наружной линией горизонтальной проекции торцовой стены и торцом концевой балки рамы принимаем равным толщине торцовой стены вагона-аналога ,= 170 мм.

Горизонтальное расстояние между гребнем наружного колеса и торцом концевой балки определяется по формуле:

 = nк - ( 2lт/2 + Rк + hгр)                                                         (2.4)

где nк - размер консоли вагона-аналога, принимаем равной 2075 мм;

lт - база тележки вагона-аналога, принимаем равной 1850 мм;

Rк - радиус колеса, принимаем равным 475 мм;гр - высота гребня колеса, принимаем равной 28 мм.

= 2075 - (1850/2 + 475 + 28) = 647 мм

На рисунке 2.2 приводятся конструктивные схемы, устанавливающие связь между внутренними и наружными размерами кузова вагона-аналога.

2.3 Результаты расчёта ТЭП на ЭВМ и их анализ

Данные, полученные в пункте 2.2, и исходные данные на курсовое проектирование, необходимые для расчёта ТЭП на ЭВМ, сводятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - данные для ввода в ЭВМ

После ввода данных в ЭВМ получено 15 вариантов расчёта, 14 вариант считается оптимальным, т.к. имеет наименьшую величину приведенных затрат народного хозяйства. Распечатка результатов приводится ниже.

Номер варианта расчета - 1

----------------------------

Грузоподъемность P = 79.1164

Тара вагона TARA = 17.6836

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 9.3981

База вагона LB = 4.1281

Внутренняя длина LVNUT = 8.2781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.8974

Наружная длина кузова LNAR = 8.6181

Длина рамы LRAM = 8.2781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1614

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1614

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1614

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 53.7259

Удельный объем кузова VUD = 0.6791

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.3034

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.2018

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 57.8449

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 58.2852

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 177.0262

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 6.2252 6.0729 4.7208

альфа штрих: 2.8637 6.0729 5.7977

Автоматическое сцепление возможно.

.1714 > 0.0614

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.1025 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 2

----------------------------

Грузоподъемность P = 78.9175

Тара вагона TARA = 17.8825

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 9.6481

База вагона LB = 4.3781

Внутренняя длина LVNUT = 8.5281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9039

Наружная длина кузова LNAR = 8.8681

Длина рамы LRAM = 8.5281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1679

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1679

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1679

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 55.4735

Удельный объем кузова VUD = 0.7029

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2988

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.2026

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 59.4277

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 59.843

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 174.224

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 6.4054 6.2539 4.9016

альфа штрих: 2.9546 6.2539 5.9189

Автоматическое сцепление возможно.

.1713 > 0.063

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.985 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 3

----------------------------

Грузоподъемность P = 78.7187

Тара вагона TARA = 18.0813

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 9.8981

База вагона LB = 4.6281

Внутренняя длина LVNUT = 8.7781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9098

Наружная длина кузова LNAR = 9.1181

Длина рамы LRAM = 8.7781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1738

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1738

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1738

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 57.2145

Удельный объем кузова VUD = 0.7268

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2946

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.2008

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 60.9873

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 61.3758

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 171.6336

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 6.5855 6.4348 5.0824

альфа штрих: 3.0455 6.4348 6.0401

Автоматическое сцепление возможно.

.1712 > 0.0646

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.8675 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 4

----------------------------

Грузоподъемность P = 78.5199

Тара вагона TARA = 18.2801

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 10.1481

База вагона LB = 4.8781

Внутренняя длина LVNUT = 9.0281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.915

Наружная длина кузова LNAR = 9.3681

Длина рамы LRAM = 9.0281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.179

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.179

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.179

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 58.9499

Удельный объем кузова VUD = 0.7508

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2907

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1967

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 62.5248

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 62.8848

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 169.2329

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 6.7656 6.6158 5.2632

альфа штрих: 3.1365 6.6158 6.1614

Автоматическое сцепление возможно.

.1711 > 0.0663

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.75 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 5

----------------------------

Грузоподъемность P = 78.321

Тара вагона TARA = 18.479

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 10.3981

База вагона LB = 5.1281

Внутренняя длина LVNUT = 9.2781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9197

Наружная длина кузова LNAR = 9.6181

Длина рамы LRAM = 9.2781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1837

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1837

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1837

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 60.6806

Удельный объем кузова VUD = 0.7748

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2871

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1907

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 64.0414

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 64.3712

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 167.0033

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 6.9457 6.7968 5.444

альфа штрих: 3.2274 6.7968 6.2826

Автоматическое сцепление возможно.

.1709 > 0.0679

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.6325 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 6

----------------------------

Грузоподъемность P = 78.1222

Тара вагона TARA = 18.6778

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 10.6481

База вагона LB = 5.3781

Внутренняя длина LVNUT = 9.5281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.924

Наружная длина кузова LNAR = 9.8681

Длина рамы LRAM = 9.5281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.188

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.188

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.188

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 62.4072

Удельный объем кузова VUD = 0.7988

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2837

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1829

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 65.5377

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 65.8357

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 164.9286

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 7.1258 6.9778 5.6248

альфа штрих: 3.3184 6.9778 6.4039

Автоматическое сцепление возможно.

.1708 > 0.0695

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.515 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 7

----------------------------

Грузоподъемность P = 77.9234

Тара вагона TARA = 18.8766

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 10.8981

База вагона LB = 5.6281

Внутренняя длина LVNUT = 9.7781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9279

Наружная длина кузова LNAR = 10.1181

Длина рамы LRAM = 9.7781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1919

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1919

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1919

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 64.1302

Удельный объем кузова VUD = 0.823

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2806

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1735

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 67.0146

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 67.2792

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 162.9949

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 7.3059 7.1588 5.8056

альфа штрих: 3.4093 7.1588 6.5251

Автоматическое сцепление возможно.

.1707 > 0.0712

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.3975 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 8

----------------------------

Грузоподъемность P = 77.7246

Тара вагона TARA = 19.0754

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 11.1481

База вагона LB = 5.8781

Внутренняя длина LVNUT = 10.0281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9315

Наружная длина кузова LNAR = 10.3681

Длина рамы LRAM = 10.0281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1955

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1955

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1955

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 65.8502

Удельный объем кузова VUD = 0.8472

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2777

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1627

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 68.4725

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 68.7023

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 161.19

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 7.486 7.3399 5.9865

альфа штрих: 3.5003 7.3399 6.6464

Автоматическое сцепление возможно.

.1706 > 0.0728

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.28 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 9

----------------------------

Грузоподъемность P = 77.5257

Тара вагона TARA = 19.2743

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 11.3981

База вагона LB = 6.1281

Внутренняя длина LVNUT = 10.2781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9348

Наружная длина кузова LNAR = 10.6181

Длина рамы LRAM = 10.2781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.1988

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.1988

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.1988

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 67.5674

Удельный объем кузова VUD = 0.8715

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2749

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1507

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 69.9121

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 70.1056

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 159.5032

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 7.6661 7.5209 6.1673

альфа штрих: 3.5913 7.5209 6.7677

Автоматическое сцепление возможно.

.1704 > 0.0744

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.1625 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 10

----------------------------

Грузоподъемность P = 77.3269

Тара вагона TARA = 19.4731

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 11.6481

База вагона LB = 6.3781

Внутренняя длина LVNUT = 10.5281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9378

Наружная длина кузова LNAR = 10.8681

Длина рамы LRAM = 10.5281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.2018

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.2018

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.2018

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 69.2823

Удельный объем кузова VUD = 0.896

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2724

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1375

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 71.3337

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 71.4894

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 157.9251

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 7.8461 7.702 6.3482

альфа штрих: 3.6823 7.702 6.889

Автоматическое сцепление возможно.

.1703 > 0.0761

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.045 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 11

----------------------------

Грузоподъемность P = 77.1281

Тара вагона TARA = 19.6719

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 11.8981

База вагона LB = 6.6281

Внутренняя длина LVNUT = 10.7781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9406

Наружная длина кузова LNAR = 11.1181

Длина рамы LRAM = 10.7781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.2046

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.2046

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.2046

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 70.995

Удельный объем кузова VUD = 0.9205

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.27

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.1232

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 72.7378

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 72.8544

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 156.4472

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 8.0262 7.8831 6.529

альфа штрих: 3.7733 7.8831 7.0103

Автоматическое сцепление возможно.

.1702 > 0.0777

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.9275 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 12

----------------------------

Грузоподъемность P = 76.9292

Тара вагона TARA = 19.8708

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 12.1481

База вагона LB = 6.8781

Внутренняя длина LVNUT = 11.0281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9432

Наружная длина кузова LNAR = 11.3681

Длина рамы LRAM = 11.0281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.2072

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.2072

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.2072

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 72.7058

Удельный объем кузова VUD = 0.9451

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2678

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.108

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 74.1248

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 74.2008

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 155.0622

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 8.2062 8.0642 6.7099

альфа штрих: 3.8643 8.0642 7.1317

Автоматическое сцепление возможно.

.1701 > 0.0793

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.81 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 13

----------------------------

Грузоподъемность P = 76.7304

Тара вагона TARA = 20.0696

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 12.3981

База вагона LB = 7.1281

Внутренняя длина LVNUT = 11.2781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9456

Наружная длина кузова LNAR = 11.6181

Длина рамы LRAM = 11.2781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.2096

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.2096

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.2096

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 74.415

Удельный объем кузова VUD = 0.9698

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2657

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.092

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 75.4949

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 75.529

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 153.7632

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 8.3862 8.2453 6.8908

альфа штрих: 3.9553 8.2453 7.253

Автоматическое сцепление возможно.

.17 > 0.081

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.6925 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 14

----------------------------

Грузоподъемность P = 76.5316

Тара вагона TARA = 20.2684

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 12.6481

База вагона LB = 7.3781

Внутренняя длина LVNUT = 11.5281

Внутренняя ширина BVNUT = 2.9479

Наружная длина кузова LNAR = 11.8681

Длина рамы LRAM = 11.5281

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.2119

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.2119

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.2119

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 76.1226

Удельный объем кузова VUD = 0.9947

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2648

Средняя погонная нагрузка QPOG = 6.0509

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 76.5316

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 76.5316

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 153.1641

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 8.5662 8.4264 7.0717

альфа штрих: 4.0464 8.4264 7.3744

Автоматическое сцепление возможно.

.1698 > 0.0826

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.575 < (180 - 100)

Номер варианта расчета - 15

Грузоподъемность P = 76.3328

Тара вагона TARA = 20.4672

Длина консоли NK = 2.075

Длина вагона по осям сцепления автосцепок LA = 12.8981

База вагона LB = 7.6281

Внутренняя длина LVNUT = 11.7781

Внутренняя ширина BVNUT = 2.95

Наружная длина кузова LNAR = 12.1181

Длина рамы LRAM = 11.7781

Ширина кузова в консольной части BNARK = 3.214

Ширина кузова в пятниковом сечении BNARO = 3.214

Ширина кузова в средней части BNARS = 3.214

Высота боковой стены HKUZ = 2.24

Объем кузова VK = 77.8289

Удельный объем кузова VUD = 1.0196

Средний погрузочный коэффициент тары KPOG = 0.2681

Средняя погонная нагрузка QPOG = 5.9182

Средняя статическая нагрузка PCTAT = 76.3328

Средняя динамическая нагрузка PDIN = 76.3328

Приведенные затраты народного хозяйства PRIVZ = 155.0065

Возможна постановка стандартного автосцепного устройства AC - 3

альфа: 8.7462 8.6076 7.2526

альфа штрих: 4.1374 8.6076 7.4958

Автоматическое сцепление возможно.

.1697 > 0.0842

Обеспечивается проход по сортировочной горке без саморасцепа.

.4575 < (180 - 100)

Оптимальным вариантом является вариант под номером - 14

Рисунок 2.3 График зависимости ТЭП от внутренней длины вагона

Далее полученные графики анализируются.

Полный геометрический объём кузова полувагона Vк определяется произведением 3-х внутренних линейных размеров кузова (длины, ширины, высоты), следовательно, его значение линейно возрастает с увеличением внутренней длины. Величина объёма кузова изменяется от 53,7259 м3 до 77,8289 м3. Оптимальным является Vк = 76,1226 м3.

Грузоподъёмность Р - наибольшая масса груза, допускаемая для перевозки в вагоне. Чем больше грузоподъёмность, тем больше производительность вагона, т.е. количество перевозок, выполняемых вагоном в единицу времени. Она определяется мощностью пути, составляет:

Р = то·Ро - Т                                                                                     (2.5)

где то - осность вагона;

Р0 - допустимая осевая нагрузка;

Т - тара вагона.

Из этой формулы видно, что грузоподъёмность ограничивается допустимой осевой нагрузкой, которая не может превышать 228...245 кН (23,25-25 тс). Отсюда следует, что при увеличении длины вагона и соответственно объёма кузова Vк, увеличивается тара вагона Т, но при неизменной осевой нагрузке и оснасти, грузоподъемность уменьшается. В расчётах ТЭП она изменяется от 79,1164 т до 76,3328 т. Оптимальным является Р = 76,5316 т.

Удельным объемом называется отношение объема кузова к грузоподъемности вагона:

      (2.6)

где VК - полный или геометрический объем кузова, м3;

Р - грузоподъемность вагона, т.

От величины удельного объема зависит использование объема и грузоподъемности вагона, а, следовательно, себестоимость перевозок, размер и стоимость парка вагонов, необходимых для данного объема перевозок. Оптимальной величиной удельного объема считают величину, соответствующую минимальному значению приведенных затрат и для полувагона принимают равной 1. Удельный объём увеличивается от 0,6791 м3/т до 1,0196 м3/т, т.к. с увеличением внутренней длины вагона увеличивается геометрический объём кузова и уменьшается его грузоподъёмность. Оптимальным является = 0,9947 м3/т.

Погрузочный коэффициент тары Кп представляет собой отношение тары к фактически используемой грузоподъёмности вагона:

      (2.7)

где Т - тара вагона;

Р - грузоподъемность вагона;

l - коэффициент использования грузоподъемности.

Как видно из графика с увеличением внутренней длины кузова значения погрузочного коэффициента тары увеличивается. На практике уменьшение рассмотренного коэффициента позволяет уменьшить материалоёмкость конструкции и, соответственно, стоимость вагона при изготовлении, сократить эксплуатационные расходы на тягу, уменьшить величину нагрузок, действующих на элементы вагона. Ввиду массовости подвижного состава даже небольшое сокращение тары приводит к существенной экономической выгоде. Значения погрузочного коэффициента тары Кп изменяется в интервале от 0,2681 до 0,3034. Оптимальным является значения Кп = 0,2648.

Одним из главных показателей, обуславливающих эффективность вагона, является статическая нагрузка вагона, приходящаяся на 1 м пути, называемая погонной нагрузкой qп. Допускаемая величина погонной нагрузки определяется прочностью мостов, а также устройством некоторых участков железнодорожного пути. Для основных типов вагонов общесетевого обращения допускаемая погонная нагрузка составляет 10,5 т/м. Средняя погонная нагрузка  уменьшается, т.к. увеличивается расстояние между осями сцепления автосцепок lАВТ, это следует из формулы:

                                                                             (2.6)

Значения погонной нагрузки колеблются от 5,9182 т/м до 6,2018 т/м. Оптимальный считается = 6,0509 т/м.

Тара полувагона Т есть собственная масса порожнего полувагона. Она зависит от геометрических размеров кузова. Следовательно, при увеличении длины вагона и, соответственно, объёма кузова, увеличивается тара вагона. Тара изменяется от 17,6836 т до 20,4672 т. Оптимальным является значение Т = 20,2684 т.

Средняя статическая нагрузка  - это среднее количество груза, перевозимого в вагоне с учётом всей номенклатуры грузов. В идеале средняя статическая нагрузка должна стремиться к грузоподъёмности, степень использования которой она характеризует, что делает вагон более эффективным.

Средняя статистическая нагрузка находится по формуме:

(2.7)

где аi - абсолютное количество или доля i-го груза в общем объеме грузов, перевозимых рассматриваемым типом вагона;

Рсi - статическая нагрузка для i-го вида груза.

Статистическая нагрузка определяется по формуле:

   (2.8)

где Р - грузоподъёмность;

li - коэффициент использования грузоподъёмности для i-го груза.

Из формул 2.7 и 2.8 видно, что средняя статистическая нагрузка зависит от грузоподъёмности, которая зависит от тары вагона, а тара в свою очередь зависит от объема кузова, т.е. от внутренней длины вагона. Следовательно, при увеличении внутренней длины вагона, увеличивается объём кузова и тара вагона, уменьшается грузоподъёмность и статическая нагрузка, а средняя статистическая нагрузка наоборот возрастает. В расчётах ТЭП она изменяется в интервале 57,8449 - 76,3328 т, оптимальным является значение = 76,5316 т.

Средняя динамическая нагрузка  - это среднее количество грузов, перевозимое за 1 рейс с учётом всей номенклатуры перевозимых грузов и дальности перевозок. Она также должна стремиться к грузоподъёмности, но не должна превышать её (иначе произойдёт разрушение конструкции). Средняя динамическая нагрузка определяется по формуле:

(2.9)

где li - среднее расстояние перевозки i-го груза.

Средняя динамическая нагрузка зависит от тех же показателей, что и средняя статистическая нагрузка и также как и средняя статистическая нагрузка увеличивается на графике.

В расчётах ТЭП она изменяется в интервале 58,2852 - 76,3328 т, оптимальным является значение = 76,5316 т.

Определяющим фактором, всесторонне оценивающим рассматриваемую задачу выбора параметров конструкции наиболее эффективного вагона, являются приведённые затраты народного хозяйства, равные сумме эксплуатационных расходов и капитальных вложений. Их минимум соответствует наивыгоднейшим параметрам вагона.

четырёхосный полувагон уголь руда

3. Разработка технического предложения по устройству вагона

.1 Выбор способа опирания кузова на ходовые части и модели тележки

Для проектируемого четырехосного специализированного полувагона движущегося со скоростью до 125км/ч., с опиранием кузова через пятники на подпятники и упруго роликовый скользун , с осевой нагрузкой равной Ро=24,2 т необходимо разработать новую тележку на базе модели 18-194, которая удовлетворяет техническим требованиям проектируемого вагона приведённым ниже в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Технические характеристики проектируемого специализированного полувагона с глухим кузовом, которым должна удовлетворять тележка модели 18-194

Техническая характеристика тележки грузового вагона модели 18-194:

3.2 Выбор автосцепного оборудования

Выбор автосцепного устройства производится автоматически в программе «Tepis», в которой наряду с рациональными значениями ТЭП выдаются рекомендации по типу используемого автосцепного устройства. Программой было выбрано автосцепное устройство СА-3.

Методика выбора автосцепного устройства приводится ниже.

Сначала проверяют обеспечение прохода сцепленных вагонов по кривым участкам пути малого радиуса при оборудовании проектируемого вагона унифицированными ударно-тяговыми приборами (СА-3 или СА-3М в зависимости от осности вагона). Кроме этого производятся также проверки возможности сцепления вагонов в кривых участках пути, обеспечения прохода вагонами горба сортировочной горки без саморасцепа и подбор типа поглощающего аппарата.

Проверка прохода сцепленных вагонов по кривым малого радиуса производится для трех случаев:

проектируемого вагона в сцепе с «эталонным» S-образной кривой;

двух проектируемых однотипных вагонов S-образной кривой;

проектируемого вагона в сцепе с «эталонным» участка сопряжения прямой и кривой.

За «эталонный» принимается типовой четырехосный полувагон с базой 2l=8,65 м, с тележками базой 2lТ = 1,85 м и длиной консоли до оси сцепления 2,635 м. За расчетные критерии принимают углы поперечного отклонения продольной оси автосцепки от оси вагона (рисунок 3.1.а), которые для каждого вагона сцепа определяются по формулам:

a = b + g                                                                                           (3.1)

a /= b/ + g                                                                                         (3.2)

При наиболее неблагоприятном расположении в S-образной кривой (рисунок 3.1.б) углы отклонения осей вагонов b, b/ и автосцепок g относительно горизонтальной оси определяются:

b = arctg [(l + na + a)/R]                                                                   (3.3)

b/ = arctg [(l/ + n/a + a )/R/]                                                              (3.4)

g = arcsin [(b +b/ + x )/2a]                                                                 (3.5)

где: l и l/ - полубазы сцепленных вагонов;и n/a - размеры консолей сцепленных вагонов, считая от центра пятника до центра шарнира хвостовика автосцепки;- длина корпуса автосцепки от центра шарнира хвостовика до оси зацепления;и R/ - расчетные радиусы кривой;

b = [(2l + na)na - lT 2- a2]/2R                                                           (3.6)/ = [(2l/ + n/a)n/a -( l/T) 2- a2]/2R                                                                                          (3.7)

Рисунок 3.1 - а) схема расчета ширины окна розетки; б) - схема расположения осей тележек, автосцепок и сцепленных вагонов относительно S - образной кривой

Для вагонов с четырехосными тележками вместо lT 2 и ( l/T) 2 в формулах (3.6) и (3.7) соответственно подставляют сумму квадратов полубаз:

lT 2 = lT2 2 + lT4 2                                                                          (3.8)

( l/T) 2 =( l/T2) 2 +( l/T4) 2                                                               (3.9)

где lT2 , lT4 и l/T2 , l/T4 - полубазы двухосной и четырехосной тележек сцепленных вагонов соответственно.

При проверке проходимости сопряжения кривого участка пути с прямым для вагона “эталона”, находящегося на прямой, R = ¥.

Оценка проходимости сцепа по расчетным значениям a и a / вагонов с типовыми конструкциями установки автосцепки может производится с помощью ограничительного контура.

Проходимость сцепа обеспечивается, если точка пересечения координат лежит внутри контура, образуемого соответствующей ограничительной линией и осями координат, и не обеспечивается при расположении снаружи этого контура.

Если 4-х осные вагоны, оборудованные автосцепным устройством СА-3, не проходят проверку проходимости, то следует рассматривать возможность оснащения их автосцепным устройством по типу СА-3М. По результатам проверки должен быть принят тип автосцепного устройства, используемый в проектируемом вагоне.

После установления типа автосцепного устройства необходимо выполнить проверку автоматической сцепляемости вагона на участке сопряжения кривой и прямой по соблюдению условия:

B ³ [n(2l + n) - lT2]/2R + l                                                               (3.10)

где В - эффективная ширина захвата автосцепки, определяемая формулой: В = В/ [1,655sin(65o - bo) - 0,5];

В/ - полная ширина захвата при параллельных сцепках;- длина консоли от центра шкворня до оси сцепления у рассматриваемого конца вагона;

l - база вагона;- база тележки;

l - дополнительное поперечное смещение центров зацепления автосцепок;- расчетный радиус кривой.

Если автоматическая сцепляемость не обеспечивается, то автосцепки должны быть оборудованы устройством для их принудительного отклонения к центру кривой.

В случае применения специальных конструкций центрирующего устройства автосцепки (например, пружинного) производится проверка возможности сцепления с помощью сцепщика на участке сопряжения прямой и кривой R = 90 м. Критерием выполнения указанного требования является возможность поперечного отклонения головки автосцепки массой Ра (центра зацепления) от усилия Рс сцепщика (250 Н) на величину Х, определяемую по формуле:

Х = [n(2l + n) - lT2]/2R + l - B                                                        (3.11)

Обозначения величин в формулах (3.10) и (3.11) одинаковы.

Приведенное выше условие выражается формулой

Рс £ Ра g(Х/lп)                                                                                  (3.12)

где lп - длина маятниковой подвески;- ускорение свободного падения.

Ра - масса головки автосцепки;п - длина подвески автосцепного устройства.

Для обеспечения прохода вагонов без саморасцепа по сортировочной горке и аппарельному съезду парома требуется выполнить условие:

Dy max £ Dhдоп - Dhн                                                                      (3.13)

где Dy max - максимальная величина относительного вертикального смещения автосцепок при проходе сцепом вагонов перелома профиля горки или аппарельного съезда;

Dhдоп - допускаемая по условиям сцепления разность уровней автосцепок;

Dhн - допускаемая по ПТЭ начальная разность уровней автосцепок.

Величина Dy max при проходе горки определяется по формуле:

Dy max = A + n (B + C n + D 2l) + n (E + F n + G n2) / 2l              (3.14)

где 2l - база вагона, м;- длина консоли вагона до оси сцепления, м.

Величина Dy max при проходе аппарельного съезда с длиной моста, большей длины вагона по осям сцепления автосцепок, определяется по формуле:

Dy max = i n - [(1+ n/2l)] i lT / 2                                                       (3.15)

где i - перелом профиля, о/оо. Остальные обозначения такие же, как в формуле (3.10).

В соответствии с «Нормами...» пассажирские и грузовые вагоны могут оборудоваться автосцепками полужесткого типа, ограничивающими относительные вертикальные отклонения автосцепки при проходе горок и паромных переправ в сцепленном состоянии.

Подбор типа поглощающего аппарата для проектируемого вагона производится по минимальной проектной энергоемкости поглощающего аппарата, которая определяется по формуле:

Э = (m v2)/8                                                                                      (3.16)

где m - номинальная масса вагона брутто (равна сумме значений тары и грузоподъёмности полувагона), т;- скорость соударения, принимается равной 3 м/с для 4-х осных вагонов.

Э = [(20,2684 + 76,5316)·9]/8 = 108,9 кДж.

По полученной величине потребной минимальной энергоёмкости выбираем пружинно-фрикционный поглощающий аппарат типа ПФ-4, технические характеристики которого приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Технические характеристики поглощающего аппарата ПГФ-4

Для проектируемого полувагона все детали автосцепного устройства СА-3 и их количество приводятся в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Детали автосцепного устройства СА-3

3.3 Выбор автотормозного оборудования

На рисунке 3.2 представлена схема тормозной рычажной передачи вагона. Наименование деталей и узлов представлены в таблице 3.4.

Рисунок 3.2 - Рычажная передача вагона

Таблица 3.4 - Детали и узлы рычажной передачи четырехосного специализированного полувагона

Пневматическая часть автотормозного оборудования представлена на рисунке 3.3, а номенклатура тормозных приборов и арматуры в таблице 3.5.

Рисунок 3.3 - Пневматическая часть автотормозного оборудования

Таблица 3.5 - Номенклатура тормозных приборов и арматуры пневматической части

.4 Разработка общей конструктивной схемы кузова вагона

Разработка общей конструктивной схемы кузова проектируемого вагона производится на основании анализа конструкции вагона-аналога, рассмотренного в пункте 2.2, при этом кузов вагона-аналога разбивается на отдельные технологические узлы (сборочные единицы). Схема разделения конструкции кузова вагона-аналога (модели 12-1592) на сборочные единицы представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема разделения конструкции кузова специализированного вагона модели 12-1592 на сборочные единицы

На рисунке 3.4 цифрами обозначены: 1 - рама вагона; 2 - настил пола; 3 -левая боковая стена; 4 - правая боковая стена; 5-левая торцевая стена; 6-правая торцевая стена

При конструировании технологических узлов необходимо придерживаться следующих требований:

предусмотреть для рам вагонов размещение автосцепного устройства в консольных частях; кронштейнов для крепления деталей и узлов тормозной рычажной передачи, пневматических приборов и арматуры; подножек и поручней составителей; поручней сцепщиков; скоб для крепления концевых знаков; зачалочных устройств для перемещения вагона лебедкой; опор под домкраты; скоб для крепления вагона на пароме.

для проведения работ по зачистке кузова от ранее перевозимого груза, одна из боковых стен кузовов специализированных полувагонов должна иметь наружную и внутреннюю лестницы, а настил пола - два люка, расположенные по диагонали и оборудованные крышками.

Конструктивные схемы связи сборочных единиц рассматриваемого полувагона представлены на рисунке 2.2 в пункте 2.2.

.5 Разработка конструктивных схем узлов кузова

.5.1 Конструктивная схема рамы

В данном пункте приводится конструктивная схема рамы вагона-аналога с указанием габаритных размеров и размеров между отдельными элементами.

В связи с отсутствием сведений о конструкции рамы вагона-аналога, в качестве рам-аналогов принимаются две рамы: рама универсального полувагона с глухой торцевой стеной и рама крытого вагона. Принципиальные схемы рам универсального полувагона и крытого вагона представлены соответственно на рисунке 3.5 и 3.6.

По аналогии с конструкцией рамы универсального полувагона принимается размещение поперечных балок рамы - концевых, шкворневых и промежуточных. Рама крытого вагона используется как прототип при выборе хребтовой балки и продольных балок для поддержания настила пола.

Хребтовая балка является наиболее нагруженным элементом рамы вагона. Она предназначена для размещения автосцепного оборудования, расположенного в консольных её частях, и передачи продольных сил на кузов. В соответствии с рамой крытого вагона принимается балка сваренная из двух типовых зетов № 31, постоянных по высоте. Хребтовая балка рамы универсального полувагона не подходит, т.к. при её проектировании учитывалось размещение крышек разгрузочных люков, которые у проектируемого вагона отсутствуют.

Шкворневые балки предназначены для опирания кузова на ходовые части. К нижним листам этих балок приклепаны пятник и скользуны. Шкворневые балки воспринимают большие по величине сосредоточенные силы - вертикальные реакции со стороны тележек, тяговые, тормозные и инерционные нагрузки. Шкворневые балки принимаются как у крытого вагона: переменные по высоте, имеют мощное коробчатое сечение, состоящее из двух вертикальных и двух горизонтальных листов.

В местах пересечения шкворневых балок с хребтовой устанавливаются стальные надпятниковые коробки, связывающие вертикальные стенки хребтовой балки, а также усиливающие пятниковый узел рамы.

Концевые балки предназначены для передачи части вертикальной нагрузки на боковые стены, для восприятия и передачи продольных нагрузок от автосцепного устройства, а также для поддержания элементов настила пола. Они взаимодействуют с нижней обвязкой торцевой стены, и на них устанавливается уголок, в который укладывается настил пола. Концевые балки для проектируемого полувагона принимаются по аналогии с универсальным полувагоном. У них коробчатое сечение, образуемое из вертикального лобового, верхнего и нижнего горизонтальных и второго вертикального листов. С наружной стороны на лобовом листе укреплены поручень, кронштейн стояночного тормоза, а также кронштейны для крепления рычага расцепного привода и тормозной магистрали.

Поперечные балки рам предназначены для передачи части вертикальной нагрузки, обусловленной массами перевозимого груза и рамы, на боковые стены, а также поддержания элементов настила пола. Поперечные балки принимаются сварными таврового сечения переменной высоты по длине, состоящими из вертикального и нижнего листа.

Количество поперечных балок, обеспечивающих прочность и надёжность рамы, необходимо рассчитать, отталкиваясь от стандартного расстояния между ними в универсальных полувагонах с люками в полу, равного 1710 мм. Разделив базу полувагона 2l = 7378 мм на данное расстояние, получаем 4 пролётов между шкворневыми балками рамы, т.е. 3 поперечные балки. Расстояние между концевой и шкворневой балками получается достаточно большим, но не настолько, чтобы обеспечить постановку дополнительных поперечных балок, поскольку основную часть занимает автосцепное оборудование.

Наличие длинных пролетов (расстояний между основными поперечными балками) делает необходимым постановку вспомогательных балок для поддержания продольных балок настила пола. Вспомогательные балки располагаются посередине между каждыми двумя основными поперечными балками, а также между шкворневыми и основными поперечными балками. Вспомогательные поперечные балки принимаются таврового сечения переменной высоты по длине.

Продольные балки необходимы для поддержания настила пола и исключения его прогиба в пролётах. Они принимаются аналогичными балкам крытого вагона, т.е. выполненных из двутавров № 10. Проанализировав схему крытого вагона, делается вывод о том, что продольные балки должны располагаться равномерно, что видно из рисунка 3.7.

Рисунок 3.7 - Поперечное сечение рамы крытого вагона: 1 - хребтовая балка; 2 - продольная балка; 3 - боковая балка

Для проектируемого вагона с учетом габаритных размеров, рассчитанных в ТЭП, принимаем схему расположения продольных балок из двутавра № 10, представленную на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Поперечное сечение рамы проектируемого специализированного полувагона: 1 - хребтовая балка; 2 - продольная балка; 3 - нижняя обвязка боковой стены

Для обеспечения достаточной прочности в консольных частях предусматривается установка продольных балок с более мощным сечением, чем в средней части рамы. Также необходимо предусмотреть постановку буферных комплектов. Аналогом в этом случае может послужить консольная часть рамы крытого вагона. Схема размещения продольных балок рамы крытого вагона в консольных частях представлена на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 - Поперечное сечение рамы крытого вагона в консольной части: 1 - хребтовая балка; 2 - продольная балка; 3 - боковая балка

Для проектируемого вагона в консольных частях рамы принимаем продольные балки из двутавра № 20. В связи с этим схема расположения продольных балок примет вид, изображенный на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 - Поперечное сечение рамы проектируемого специализированного полувагона в консольных частях: 1 - хребтовая балка; 2 - продольная балка; 3 - нижняя обвязка боковой стены

В средней части продольные балки вставляются в отверстия в поперечных балках, а к шкворневым крепятся с помощью уголков (рисунок 3.11). В консольной части продольные балки крепятся к шкворневым и концевым балкам посредством косынок (рисунок 3.12).

Рисунок 3.11 - Схема крепления продольных балок к поперечным балкам и шкворневым в средней части: 1 - хребтовая балка; 2 - продольная балка; 3 - нижняя обвязка боковой стены; 4 - поперечная балка; 5 - скользун; 6 - надпятниковая коробка; 7 - пятник; 8 - уголок; 9 - шкворневая балка

Рисунок 3.12 - Схема крепления продольных балок к шкворневым и концевым балкам в консольной части рамы вагона: 1 - хребтовая балка; 2 - продольная балка; 3 - нижняя обвязка боковой стены; 4 - концевая балка; 5 - скользун; 6 - надпятниковая коробка; 7 - пятник; 8 - косынка; 9 - шкворневая балка

Окончательно принятая конструктивная схема рамы проектируемого специализированного полувагона представлена на рисунке 3.13.

Рисунок 3.13 - Принципиальная конструктивная схема рамы четырехосного специализированного полувагона: 1 - хребтовая балка; 2 - концевая балка; 3 - шкворневая балка; 4 - поперечная балка; 5 - продольная балка для поддержания настила пола; 6 - продольная балка для поддержания настила пола в консольной части рамы; 7 - скользун; 8 - пятник; 9 - люк

На рисунке 3.13 концевые и поперечные балки имеют длину равную внутренней ширине вагона, длина шкворневых балок больше на величину равную толщине боковой стены. Это объясняется тем, что на нижний лист шкворневой балки ставится стойка боковой стены. К боковым и поперечным балкам стойки привариваются с торца.

.5.2 Разработка конструктивной схемы узлов боковой стены

Боковые и торцевые стены кузова полувагона представляют каркасы, к которым приварены листы обшивки. К элементам каркаса боковой стены относятся верхняя и нижняя обвязки и, в зависимости от месторасположения, угловые, шкворневые и промежуточные стойки.

Верхние обвязки боковых и торцевых стен предназначены для обеспечения требуемой жесткости указанных узлов в горизонтальной плоскости и для крепления обшивки. Верхние обвязки специализированных полувагонов имеют дополнительную функцию - служат опорой упоров вагоноопрокидывателей. Форма мощного коробчатого сечения верхней обвязки обусловлена обеспечением указанных выше функций.

Нижние обвязки боковых и торцевых стен являются несущими элементами каркаса, воспринимающими все нагрузки, действующие на кузова. К ним крепятся элементы рамы и обшивка.

Стойки боковых и торцевых стен связывают между собой верхние и нижние обвязки, обеспечивая их совместную работу. Так как вагон предназначен для перевозки сыпучих грузов, стойки поддерживают обшивку, воспринимая усилия распора. Угловые стойки связывают друг с другом торцевые и боковые стены.

Каркас перекрыт обшивкой из гнутого листа с периодическими гофрами, состоящей из двух сваренных между собой профилей - верхнего и нижнего. Листовая обшивка предназначена для восприятия нагрузки распора от сыпучего груза и передачи её на промежуточные стойки.

При проектировании полувагона за боковую стену-аналог принимаем боковую стену полувагона с глухими торцевыми стенами постройки УВЗ, принципиальная схема которой приведена на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 - Принципиальная схема боковой стены-аналога: 1 - верхняя обвязка; 2 - нижняя обвязка; 3 - угловая стойка; 4 - шкворневая стойка; 5 - промежуточная стойка; 6 - листовая обшивка

С учётом назначения элементов каркаса и опираясь на конструкцию аналога разрабатывается конструктивная схема боковой стены проектируемого полувагона.

Каркас состоит из верхней и нижней обвязок, 2-х угловых и 2-х шкворневых стоек и 3-х, по числу поперечных балок рамы полувагона, промежуточных стоек. Таким образом, каждая боковая стена имеет по 2 консольных пролёта и 4 пролета в средней части. Расстояния между стойками боковой стены принимаем равные расстояниям между соответствующими балками рамы проектируемого вагона. Ширину сечений стоек также необходимо увязывать с размерами балок рамы.

Верхняя обвязка сварена из гнутого элемента 160х122х90х6 мм и листа толщиной 5 мм и шириной 132 мм. Размер 132 мм принят как один из составляющих толщины боковой стены заданный в ТЭП.

Нижняя обвязка - прокатный уголок 160х100х9 мм. Он укладывается на раму на верхние листы концевых балок, вертикальные рёбра шкворневых балок и вертикали тавров промежуточных балок.

Угловые стойки выполнены в виде пластин из листового проката толщиной 8 мм.

Шкворневые и промежуточные стойки имеют W-образные сечения. Шкворневая стойка устанавливается на нижний горизонтальный лист шкворневой балки, а промежуточная - приваривается с торца к основным поперечным балкам и снизу подкрепляется накладкой (рисунок 2.2.г).

Обшивка состоит из сваренных между собой 4-х миллиметрового верхнего, составляющего около 2/3 высоты стены, и 5-ти миллиметрового нижнего, высотой соответственно около 1/3 стены, листов с продольными выштамповками.

Принципиальная конструктивная схема боковой стены проектируемого специализированного полувагона и сечения ее основных элементов представлена на рисунке 3.15.

Поперечные сечения элементов боковой стены

Рисунок 3.15 - Принципиальная конструктивная схема боковой стены проектируемого специализированного полувагона и сечения ее основных элементов: 1 - верхняя обвязка; 2 - нижняя обвязка; 3 - угловая стойка; 4 - шкворневая стойка; 5 - промежуточная стойка; 6 - листовая обшивка.

.5.3 Разработка конструктивной схемы узлов торцовой стены

Торцевые стены последних серий выпуска вагонов разработаны в соответствии с самыми современными требованиями, поэтому за основу при разработке узлов торцевой стены проектируемого специализированного полувагона принимается конструкция с учетом наиболее позднего года поставки на серийное производство.

Верхняя обвязка служит элементом каркаса и предназначена для восприятия усилия распора от груза и крепления обшивки. Она сварена из гнутого элемента 160х160х90х6 мм и листа толщиной 5 мм и шириной 170 мм. Размер 170 мм принят как один из составляющих толщины боковой стены заданный в ТЭП.

Нижняя обвязка соединяет торцовую стену кузова с концевой балкой рамы вагона. Нижняя обвязка представляет собой прокатный уголок 160х100х9 мм. Он укладывается на верхний лист концевой балки рамы.

Боковые стойки являются элементами каркаса и элементами жёсткой связи торцовой и боковой стен, передают нагрузку на верхнюю обвязку. Они выполнены из швеллера № 14 и к ним приварены угловые стойки боковых стен.

Горизонтальные пояса являются элементами каркаса и элементами жёсткости, воспринимающие усилия распора груза и передающие их на боковые стойки. Они представляют собой Ω-образный профиль размером 250х109х9 мм и располагаются равномерно по всей высоте торцевой стены.

Промежуточные полустойки жестко приварены к горизонтальным поясам, расположены равномерно по всей ширине торцевой стены и выполняют прочностную функцию. Выполнены из Ω-образного профиля размером 250х109х9 мм.

Обшивка торцовой стены представляет собой гладкий металлический лист толщиной 4 мм, который приваривается к каркасу с внутренней стороны кузова.

Принципиальная конструктивная схема торцовой стены проектируемого специализированного полувагона и сечения её основных элементов представлены на рисунке 3.16.

Поперечные сечения элементов торцовой стены

Рисунок 3.16 - Принципиальная конструктивная схема торцовой стены проектируемого специализированного полувагона сечения ее основных элементов: 1 - верхняя обвязка; 2 - нижняя обвязка; 3 - боковая стойка; 4 - горизонтальный пояс жесткости; 5 - промежуточная полустойка; 6 - обшивка.

4. Разработка эскизного проекта рамы вагона

Рама является основным несущим узлом кузова вагона, воспринимающая по отношению к другим узлам, большую часть эксплутационных нагрузок: вертикальных, продольных и боковых. Рамы вагонов обычно состоят из следующих основных элементов: хребтовой, двух шкворневых, двух боковых и нескольких промежуточных балок. Наиболее нагруженным элементом рамы является хребтовая балка. В консольных частях ее располагаются автосцепные устройства, передающие на раму продольные нагрузки. В связи с этим большая часть продольных нагрузок воспринимается хребтовой балкой. В зависимости от конструкции рамы, хребтовая балка воспринимает 50% и более вертикальной нагрузки.

Шкворневые балки рам вагонов всех типов предназначены для опирания кузовов на ходовые части. На нижних листах этих балок расположены пятники и скользуны. Шкворневые балки воспринимают большие по величине сосредоточенные силы: вертикальные реакции со стороны тележек, тяговые, тормозные и инерционные нагрузки. Шкворневые балки вагонов всех типов имеют мощное коробчатое сечение, обычно состоящее из двух вертикальных и двух горизонтальных листов.

Основные поперечные балки рам предназначены для передачи части вертикальной нагрузки, обусловленной массой перевозимого груза и рамы, на боковые стены (или балки), а также поддержание хребтовой балки, работая на изгиб в вертикальной плоскости. Изгибающие моменты в поперечных балках изменяются по треугольнику, при этом максимальный момент возникает в месте соединения поперечных балок с хребтовой. В соответствии с эпюрой изгибающих моментов основные поперечные балки имеют сечение переменной высоты по их длине. В качестве основных балок наиболее часто использую сварные двутавры. Помимо основных балок, в четырехосных полувагонах и некоторых типах других вагонов имеются вспомогательные поперечные балки, предназначенные для поддержания настила пола, восприятие и передачи на другие элементы конструкции части нагрузки от перевозимого груза. Эти балки обычно изготавливаются из прокатных профилей сечение постоянной высоты по всей длине. Форма сечения поперечных балок рам специализированных полувагонов, обусловлена соблюдением следующих требований: опиранием на них длинномерных грузов, минимизации остатков перевозимого груза на верхних листах.

Концевые балки рам (обычно сварной конструкции) выполняют такие же функции, как и основные поперечные балки. Дополнительно они участвуют в восприятие и передачи продольных нагрузок от автосцепного устройства. Форма сечения концевых балок обусловлена конструкцией соединений с боковыми стенками (балками), торцевыми стенками. Боковые балки рам, наряду с хребтовой балкой, являются несущими элементами, воспринимающими все виды нагрузок. В качестве боковых балок обычно используются прокатные профили (швеллеры, двутавры, уголки, зеты).

5. Расчет рамы на прочность

.1 Расчетная схема рамы

Рама проектируемого вагона рассчитывается на прочность методом конечных элементов (МКЭ) с помощью программы WinMachine 2005.

МКЭ с точки зрения математики - это метод численного решения дифференциальных уравнений, которое в физике и техники описывает поведение сплошной среды.

Процедура прочностных расчетов с использованием МКЭ представляет собой следующую последовательность:

1.  Производится идеализация конструкции - представляется в виде расчетной схемы.

2.      Производится выбор типа используемых конечных элементов.

.        Общая расчетная схема разбивается на конечные элементы - составляется расчетная схема по МКЭ.

.        Производится нумерация узлов и узловых перемещений конечных элементов.

.        Рассчитываются координаты узлов.

.        Рассчитываются геометрические конечных элементов.

.        Производится расчет матриц жесткости конечных элементов в местной системе координат.

.        Производится расчет матриц направляющих косинусов.

.        Матрицы жесткости полученные в местной системе координат приводятся к общей системе координат.

.        Производится формирование матрицы жесткости системы в целом.

.        Производится учет условий закрепления конструкций.

.        Производится расчет грузовых векторов конечных элементов в местной системе координат, эти вектора приводятся к общей системе координат.

.        Производится формирование грузового вектора системы в целом.

.        Как и для матрицы жесткости производится учет условий закреплений.

.        Производится решение основного уравнения МКЭ и находятся неизвестные узловые перемещения.

.        Для каждого конечного элемента формируется вектор узловых перемещений с учетом найденного решения и условий закрепления конструкции.

.        Полученные векторы приводятся к местной системе координат.

.        Производится расчет векторов узловых усилий.

.        По известным значениям узловых усилий и внешней нагрузки приложенной внутри конечных элементов находятся напряжения.

.        Производится анализ напряженно - деформированного состояния конструкции.

Для расчета рамы на прочность, принимается  часть конструкции.

Расчет рамы производится по 1 режиму нагружения, при приложении продольной квазистатической нагрузки.

Рассчитывается 2 случая:

1.      Приложение сжимающей продольной нагрузки - 3 МН.

2.      Приложение растягивающей нагрузки - 2,5 МН.

При расчете по 1 режиму не учитывается динамическая нагрузка.

Расчетная схема образуется стержнями лежащими в одной плоскости на уровне центра тяжести сечений хребтовой балки в консольной части рамы.

.2 Расчетные нагрузки

При расчете на прочность учитываются следующие нагружения:

где  - нагрузка на хребтовую балку;

Рх.б. - сила, действующая на хребтовую балку;

Lр.р. - расчетная длина рамы вагона.

где Р - грузоподъемность;п.н. - вес полового настила;р - масса рамы.

где Fпн. - площадь полового настила.

 - коэффициент распределения веса от полового настила.

где qк - вес кузова;

 - площадь кузова.

где  - коэффициент, учитывающий вес 1 м2 пола,  = 0,08.

где  - коэффициент распределения нагрузки на раму,  = 0,4.

 кН.

 кН.

 м2.

 кН.

кН.

,

где qб.с. - вес боковой стены;

 - статическая нагрузка от боковой стены.

 кН.

 кН.

где q - нагрузка на пластину.

 Н/мм

,

где Ра.у. - вес автосцепного устройства;т.с. - нагрузка от торцевой стены.

 ,

где 2В - ширина кузова.

 кН

Вес СА - 3 = 1500 Н

 Н.

 Н.

К переднему упору автосцепки при первом расчете прикладывается усилие растяжения (рывка) = 2,5 МН.

Ко второму упору автосцепки при втором расчете прикладывается усилие сжатия = 3 МН.

При проверки на прочность вводится ¼ часть силы.

5.3 Результаты расчета на ЭВМ и их анализ.

Название документа: Рама спец. полувагона.FRM

Название вида: Произвольный Вид

Список стержней

Загружения

) Загружение 0, Множитель собст. веса 0

Таблица: Нагрузки на узлы Загружение: Загружение 0

Список поперечных сечений

Поперечное сечение 0

Концевая балка

Параметры сечения

Площадь 6361.96 кв.мм

Центр масс: X= 191.026 Y= -117.663 мм

Момент инерции

относит. оси X 93013947.31 мм4

относит. оси Y 100248335.01 мм4

полярный 193262282.32 мм4

Угол наклона главных центральных осей 20.66 град

Поперечное сечение 1

Шкворневая балка

Параметры сечения

Площадь 14161.31 кв.мм

Центр масс: X= 150.011 Y= -187.211 мм

Момент инерции

относит. оси X 243303837.26 мм4

относит. оси Y 221823950.63 мм4

полярный 465127787.88 мм4

Угол наклона главных центральных осей 0.05 град

Поперечное сечение 2

Поперечная вспомогательная

Параметры сечения

Площадь 2705.25 кв.мм

Центр масс: X= 49.997 Y= -100.036 мм

Момент инерции

относит. оси X 17879051.24 мм4

относит. оси Y 1336005.51 мм4

полярный 19215056.75 мм4

Угол наклона главных центральных осей 0.00 град

Поперечное сечение 3

Поперечная балка

Параметры сечения

Площадь 2912.75 кв.мм

Центр масс: X= 2.988 Y= -205.799 мм

Момент инерции

относит. оси X 28154344.20 мм4

относит. оси Y 2034795.66 мм4

полярный 30189139.86 мм4

Угол наклона главных центральных осей 0.01 град

Поперечное сечение 4

Поперечная балка 1/2

Параметры сечения

Площадь 1456.64 кв.мм

Центр масс: X= -12.338 Y= -205.803 мм

Момент инерции

относит. оси X 13371587.97 мм4

относит. оси Y 1385751.01 мм4

полярный 14757338.98 мм4

Угол наклона главных центральных осей 7.59 град

Поперечное сечение 5

Хребтоая балка

Параметры сечения

Площадь 6706.76 кв.мм

Центр масс: X= 175.819 Y= -159.564 мм

Момент инерции

относит. оси X 130702153.52 мм4

относит. оси Y 10814003.91 мм4

полярный 141516157.43 мм4

Угол наклона главных центральных осей 25.55 град

Поперечное сечение 6

Продольная балка в ср. части

Параметры сечения

Площадь 1385.38 кв.мм

Центр масс: X= 27.498 Y= -49.981 мм

Момент инерции

относит. оси X 2165434.26 мм4

относит. оси Y 223236.64 мм4

полярный 2388670.90 мм4

Угол наклона главных центральных осей 0.00 град

Поперечное сечение 7

/2 в др сторону

Параметры сечения

Площадь 1436.36 кв.мм

Центр масс: X= 14.552 Y= -204.519 мм

Момент инерции

относит. оси X 14133570.07 мм4

относит. оси Y 394544.40 мм4

полярный 14528114.47 мм4

Угол наклона главных центральных осей 7.23 град

Поперечное сечение 8

Боковая стена

Параметры сечения

Площадь 239977.40 кв.мм

Центр масс: X= 59.995 Y= 999.906 мм

Момент инерции

относит. оси X 79975471635.92 мм4

относит. оси Y 285987300.42 мм4

полярный 80261458936.34 мм4

Угол наклона главных центральных осей 0.00 град

Расход

Концевая балка 1350.00 mm

Шкворневая балка 1350.00 mm

Поперечная вспомогательная 7800.00 mm

Поперечная балка 1350.00 mm

Поперечная балка 1/2 1200.00 mm

Хребтоая балка 5700.00 mm

Продольная балка в ср. части 11700.00 mm

/2 в др сторону 150.00 mm

Боковая стена 5700.00 mm

Общая масса конструкции 11580.71 кг

Максимальное перемещение 35794.86 мм (Slab 28) (Загружение 0)

Напряжение в стержне (макс.) [МПа] (Загружение 0)

Максимальное напряжение 546948.5 МПа (Slab 129) (Загружение 0)

Карта результатов (Загружение 0)[ МПа], SVMmax[ МПа]

Название документа: Рама спец. полувагона.FRM

Название вида: Произвольный Вид

Загружения

) Загружение 0, Множитель собст. веса 0

Таблица: Нагрузки на узлы Загружение: Загружение 0

Общая масса конструкции 11580.71 кг

Максимальное перемещение 35794.86 мм (Slab 28) (Загружение 0)

Напряжение в стержне (макс.) [МПа] (Загружение 0)

Максимальное напряжение 546950.4 МПа (Slab 129) (Загружение 0)

Карта результатов (Загружение 0)[ МПа], SVMmax[ МПа]

6. Инструкция по эксплуатации и техническому содержанию спроектированного вагона

6.1 Общие указания по эксплуатации

Изготовленный полувагон поступает к заказчику в порожнем состоянии как груз на своих осях, полностью приспособленный к эксплуатации.

-   герметичности соединения трубопроводов воздушной магистрали и тормозных приборов;

-        отсутствия механических повреждений трубопроводов, тормозных приборов, деталей тормозной рычажной передачи и надёжности их крепления;

         работы стояночного и автоматического тормозов;

         работы автосцепных устройств путём сцепления полувагона с другими вагонами;

         наличия смазки в шарнирных соединениях и на трущихся поверхностях.

При необходимости должны устранить обнаруженные неисправности.

Операции по загрузке и разгрузке полувагона должны производиться на прямолинейном горизонтальном участке железнодорожного пути.

Необходимо производить проверку груза на вписывание в габарит подвижного состава по высоте. Перегруз полувагона запрещён.

При нахождении полувагона в отстое на пути, имеющим уклон, необходимо затормозить его стояночным тормозом или тормозными башмаками.

Условия хранения при перерывах в использовании полувагона:

-     при перерывах до 1 года - без консервации;

-        при перерывах сроком более 1 года - с консервацией.

.2 Указания мер безопатсности

В процессе эксплуатации и технического обслуживания полувагона необходимо соблюдение правил безопасности и мер предосторожности, общих для системы МПС.

Лицам, производящим обслуживание полувагона, требуется наличие специальной подготовки.

Запрещается эксплуатация полувагона при:

-   неисправности воздухораспределителя, авторежима, концевого и разобщительного кранов, тормозного цилиндра, запасного резервуара,;

-        повреждении воздухопроводов;

         неисправности механической части тормоза;

         неисправности стояночного тормоза;

         наличии трещин в любой детали вагона;

         разнице между высотами автосцепок по обоим концам вагона более 15 мм, провисании автосцепки более 10 мм.

Соблюдение скорости сцеплении данного полувагона с другими вагонами более 7 км/час.

Соединение (разъединение) тормозных рукавов допускается производить только после полной остановки и при перекрытых концевых кранах.

6.3 Указания по техническому обслуживанию

Техническое обслуживание полувагона осуществляется во время эксплуатации с целью поддержания его в рабочем состоянии.

При эксплуатации данного полувагона на территории стран СНГ и Балтии, а также международных железных дорогах колеи 1435 мм, необходимо пользоваться следующими документами: ПТЭ, инструкции по колёсным парам, роликовым буксам, автосцепному устройству и тормозному оборудованию.

.4 Общие требования по обеспечению сохранности вагона

В соответствии с ГОСТ 22235-76 «Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ» при проведении указанных работ с данным спроектированным полувагоном должны выполняться общие для вагонов всех типов требования по обеспечению их сохранности, а также следующие дополнительные требования:

В специализированном полувагоне должны перевозиться только те грузы, для которых он предназначен.

Температура груза при погрузке в полувагон, не оборудованный защитными экранами, не должна быть выше 100˚С.

При погрузке навалочных грузов массой отдельных кусков до 100 кг, общая масса груза, падающего на пол полувагона, не должна превышать 5 т, а высота падения - 3 м.

При погрузке навалочных грузов массой отдельных кусков свыше 100 кг, но не более 500 кг, на дно кузова полувагона должен быть насыпан слой из мелкокускового груза толщиной не менее 300 мм.

Общая масса груза, падающего на насыпанный слой, не должна превышать 7 т, а высота падения от пола полувагона - 3 м.

Выгрузка из полувагона грузов должна производится на вагоноопрокидывателях. Грейферная разгрузка допускается по разрешению Управления железной дороги.

Заключение

Данная курсовая работа содержит разработанный проект специализированного четырёхосного полувагона для перевозки угля и руды с заданной расчётной скоростью 125 км/ч в габарите 1-Т, с допустимой осевой нагрузкой 24, 2 т и допустимой погонной нагрузкой 10,3 т. Пояснительная записка содержит нижеописанные разделы, отражающие основные этапы проектирования.

В техническом задании на проектирование с учётом заданной структуры описывается назначение будущего вагона, сфера его использования и некоторые технические нормы и рекомендации по его проектированию.

Далее путём анализа всех уже существующих моделей полувагонов данного типа и выбора наиболее совершенного в качестве аналога, разрабатывается конструктивная схема будущего вагона. Задаваясь внутренней длиной в качестве независимого варьируемого параметра, определяется рациональные технико-экономические параметры по методике, разработанной на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» МИИТа, и выбирается оптимальные из них графоаналитическим методом.

В разделе разработки технического предложения по устройству вагона описывается и обосновывается выбор унифицированного и специализированного используемого на нём оборудования, а также разрабатываются конструктивные схемы, как общего вида кузова, так и его отдельных узлов.

В соответствии с заданием на проектирование отдельный раздел посвящается расчёту рамы спроектированного полувагона на прочность.

В заключении приводится необходимая инструкция по эксплуатации и техническому содержанию спроектированного полувагона.

Список литературы

1. Конструирование и расчёт вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ В. В. Лукин и др.; Под ред. В. В. Лукина. М.:УМК МПС России, 2000. 731 с.

. Нормы расчёта и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)». ГосВНИИВ ВНИИЖТ, М. 1996, 319 с.

. Определение оптимальных технико-экономических параметров грузовых вагонов. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Хабаровск, ХабИИЖТ, 1988, 38 с.

. Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР. Альбом-справочник. М. 1989, 176 с.

. Вагоны. Под ред. Л. А. Шадура. М.: Транспорт, 1980, 440 с.

. Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно разгрузочных и маневровых работ. ГОСТ 22235-76. Южно-Сахалинск, 1977, 20 с.