Технико-экономические параметры вагона и вписывание его в габарит

Технико-экономические параметры вагона и вписывание его в габарит

Федеральное бюджетное государственное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный Государственный

Университет Путей Сообщения

Кафедра «Вагоны»

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

«ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ВАГОНА И ВПИСЫВАНИЕ ЕГО В ГАБАРИТ»

Хабаровск

ВВЕДЕНИЕ

Вагоны являются важнейшим элементом железнодорожной транспортной системы. Для достижения наиболее экономичной, слаженной и эффективной работы транспорта, элементы транспортной системы должны обеспечивать необходимые технико-экономические показатели перевозок.

Конкретные эксплуатационные и технико-экономические характеристики вагонов зависят от обоснованного выбора их параметров и конструктивного исполнения. Возможные размеры вагонов зависят от установленных на железных дорогах габаритов. Смысл габаритных ограничений состоит в обеспечении безопасности работы железнодорожного транспорта. Необходимо, чтобы исправный подвижной состав во всех случаях не соприкасался с различными станционными сооружениями, построенными вблизи железнодорожного пути, или с другим подвижным составом, расположенным на параллельном пути.

Данная курсовая работа знакомит с техническими характеристиками и конструкцией магистральных грузовых вагонов, наиболее важными параметрами, характеризующими эффективность вагонов, позволяет получить навыки по методике расчета вписывания вагона в габарит подвижного состава.

1. ПАРАМЕТРЫ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Для грузовых вагонов приняты следующие основные технико-экономические показатели.

Грузоподъемность вагона измеряется наибольшей массой груза, допускаемой к перевозке.

Тара вагона - собственная масса порожнего вагона. Она определяется взвешиванием его на специальных весах при постройке и проверяется при выпуске вагона из заводского ремонта. Грузоподъемность и тара вагона составляют массу брутто вагона.

Давление от колесной пары на рельс называется статической нагрузкой от оси на рельсы. Допускаемая нагрузка зависит главным образом от типа рельсов, количества шпал, уложенных на 1 км. пути, состояния верхнего строения пути и скорости движения поезда. На железных дорогах России нагрузка от оси на рельсы для основных типов грузовых вагонов допускается до 25 т.

Также к параметрам относится статическая нагрузка вагона, приходящаяся на 1 м. пути. Наибольшая величина этой нагрузки для основных типов вагонов общественного обращения 10,5 т.

Основными параметрами также являются соотношения вышеперечисленных величин и линейные размеры: длина, высота, база вагона; длина, высота и ширина кузова. Общая длина вагона определяется расстоянием между осями сцепления автосцепок данного вагона. Расстояние между центрами пятников тележечного вагона называется базой вагона. Длина, ширина и высота кузова обусловливаются заданной вместимостью и габаритами подвижного состава.

1.1 Техническая характеристика грузового вагона

1.2 Назначение платформы

Универсальная платформа модели 13-491 с улучшенными характеристиками имеет коэффициент использования грузоподъемности 0,8 вместо 0,55 у платформ предшествующих поколений. Достигнуто это увеличением ее длины на 5 м и погрузочной площади пола на 40 %.

От модели 13-4012 платформа отличается своей длиной и конструкцией рамы. У нее 14 (по 7 на каждую сторону) боковых бортов и значительно мощнее хребтовая балка.

Анализ технико-экономических показателей и конструкций универсальных платформ показывает, что их грузоподъемность в течение последних лет постройки увеличилась с 62 до 71 т, а линейные размеры и погрузочная площадь пола при этом остались практически неизменными. В результате этого уменьшилась удельная площадь пола, приходящаяся на тонну грузоподъемности платформы, упала средняя статическая нагрузка платформы и снизилась эффективность платформ в эксплуатации. Платформы совершенствуются в основном путем повышения грузоподъемности, прочности и надежности конструкций.

В период с 1952 по 1962 г. строились платформы грузоподъемностью 62 т, длиной по концевым балкам рамы Е 13,4 м, погрузочной площадью пола 36,8 м2, с металлическими бортами высотой 450 мм из штампованных металлических листов толщиной 3 мм с вертикально расположенными гофрами. Каждый борт таких платформ подвешен на шарнирных петлях и удерживается двумя запирающимися устройствами, представляющими собой закидки-подкосы, шарнирно прикрепленные болтами к бортам.

При запирании бортов закидки-подкосы заводят за упорные кронштейны, приваренные к боковым балкам рамы. Для защиты бортов от повреждений при открывании на боковых балках рамы размещены упругие пластины. На концевых и боковых балках крепят скобы для установки стоек при перевозке лесных материалов и кольца для увязки грузов.

При транспортировке груза, который имеет ширину, большую, чем ширина пола платформы, борта открываются вниз и в этом положении прикрепляются к боковым балкам рамы бортовыми кольцами, которые накидывают на специальные крючки.

Рама этой платформы отличается от 13-4012, что у нее для поддержания пола установлено не четыре, а две вспомогательные продольные балки, а пол по периметру обрамлен одним угольником без гнутого швеллера.

Усилена рама, повышены жесткость и надежность, а также улучшена конструкция запоров.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАГОНОВ

В вагоностроении основная проблема - снижение тары вагонов, так как ее решение позволит снизить затраты материалов, сократить расходы в эксплуатации на перевозку тары и повысить их грузоподъемность в пределах допускаемой нагрузки от колесной пары на рельсы. Эффективность снижения тары характеризуют ее коэффициентом - отношением веса тары вагона к его грузоподъемности.

Рис. 2.1 - График, зависимости коэффициента использования грузоподъемности вагона λ от удельного объема и удельной площади для грузовых вагонов

Технический коэффициент тары грузового вагона Кт определяется по формуле:

, (2.1)

где Т - тара вагона, т; Qn - номинальная грузоподъемность, т.

Учитывая, что технический коэффициент тары недостаточно полно раскрывает эксплуатационные качества вагона, вводят дополнительные коэффициенты.

Погрузочный коэффициент тары Кп, учитывающий использование грузоподъемности вагона, определяется по формуле:

, (2.2)

где l = Qn.гр. /Qn - коэффициент использования грузоподъемности;.гр. - фактическая грузоподъемность вагона, т.

Эксплуатационный коэффициент тары Кэ, учитывающий пробег вагона в груженом и порожнем состоянии, определяется по формуле:

где b - показатель порожнего пробега вагона (отношение порожнего пробега вагонов данного типа к их груженому пробегу),%;

Рдс - средняя динамическая нагрузка груженого вагона, тс.

Снижение технического коэффициента тары достигается путем уменьшения тары. Для уменьшения погрузочного коэффициента тары требуется дополнительное повышение использования грузоподъемности, а для снижения эксплуатационного - сокращение порожнего пробега путем повышения универсальности. Если обеспечиваются полное использование грузоподъемности и ликвидация порожнего пробега, то Кт = Кп = Кэ. Однако для универсальных вагонов этого достичь не удается.

Желательно, чтобы все коэффициенты тары при прочих равных условиях имели минимальное значение, и разница в их величине была как можно меньше.

Величина коэффициентов тары зависит от удельного объема и удельной площади кузова вагона.

Удельной площадью, называется отношение полной площади пола к его грузоподъемности:

, (2.4)

где F -полная площадь пола, м2; Qn - номинальная грузоподъемность вагона.

Оптимальное значение удельного объема определяется структурой перевозочного процесса для каждого типа вагонов.

При проектировании вагона стремятся к максимальной его грузоподъемности в пределах допустимой статической нагрузки от колесной пары на рельсы и погонной нагрузки. Максимальное значение номинальной грузоподъемности вагона не должно превосходить допустимой величины грузоподъемности. Оп. д, Т:

, (2.5)

где n - количество осей в вагоне, шт.; q - допускаемая осевая нагрузка, т(q = 25 т).

Экономичность вагона в значительной степени зависит от совершенства его конструкции, обеспечивающей наименьшую стоимость изготовления, удобство погрузки и выгрузки, сохранности грузов при перевозках, минимальные расходы на содержание и ремонт вагонов в процессе их эксплуатации.

Основными линейными размерами кузова вагона, определяющими его вместимость, являются длина, ширина и высота.

При этом соотношения между линейными размерами кузова должны быть такими, чтобы обеспечивались свободная погрузка и выгрузка вагона, наиболее рациональное размещение перевозимого груза, наименьшее сопротивление движению, прочность и устойчивость вагона.

По установленной номинальной грузоподъемности и соответствующей удельной площади определяется полная площадь пола по формуле

, (2.6)

Увеличение объема кузова достигается изменением его высоты, ширины или длины. Высота кузова ограничена возможностями габарита подвижного состава. Удлинение кузова ведет к уменьшению ширины кузова по условиям вписывания в тот же габарит. Кроме того, длина вагонов, предназначенных для перевозки массовых грузов, выбирается с учетом существующих сортаментов длинномерных грузов, условий размещения контейнеров и размеров погрузо-разгрузочных механизмов.

В курсовой работе увеличение геометрического объема кузова необходимо достичь изменением ширины кузова.

Внутреннею ширину кузова вагона 2Bв, определить делением площади поперечного сечения кузова на его высоту по формуле:

 (2.7)

где H - высота кузова внутри, м.

Установив внутренние размеры кузова, можно определить его наружную ширину 2В, мм,

 (2.8)

где - толщина боковой стены, мм.

Наружные размеры уточняют, исходя из вписывания в заданный габарит подвижного состава и других требований, предъявляемых к вагонам.

Расчеты для пункта 2

 (2.1)

 (2.2)

 (2.3)

 (2.4)

 (2.5)

 (2.6)

 (2.7)

 (2.8)

 (2.9)

 (2.10)

Таблица 2.1 - Технико-экономические показатели

3. ВПИСЫВАНИЕ ВАГОНА В ГАБАРИТ

Для безопасного движения поездов требуется, чтобы локомотивы и вагоны, а также грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств и сооружений у пути, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава.

Габарит приближения строений - это предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого не должны заходить никакие части сооружений и устройств, а также лежащие около пути материалы, запасные части и оборудование. Исключение могут составить лишь устройства, предназначенные для непосредственного взаимодействия их с подвижным составом, например, вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления и др.

На железнодорожном транспорте действуют габариты приближения строений и подвижного состава, установленные ГОСТ 9238-83. Этот стандарт распространяется на железные дороги общей сети колеи 1524 мм (1520 мм). Для линий и участков, железных дорог, где обращаются поезда со скоростью, превышающей 160 км/ч, габаритные нормы устанавливаются специальными указаниями МПС. Все пути, сооружения и устройства, железных дорог общей сети, а также подъездные пути (от станции примыкания до территории промышленных предприятий) должны удовлетворять требованиям габарита приближения строений С.

Рис. 3.1 - Схема проверки вписывания вагона в габарит

Габарит подвижного состава представляет собой предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как груженый, так и порожний подвижной состав, установленный на прямом горизонтальном пути, не только новый подвижной состав, но и имеющий максимальные нормируемые допуски и износы, за исключением бокового наклонения на рессорах.

Для подвижного состава установлены габариты Т; 1-Т; 1-ВМ; 0-ВМ; 02-ВМ; 03-Вм.

Рис. 3.2 - Габарит подвижного состава 1-ВМ (верхнее очертание)

Пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава обеспечивает безопасные смещения вагонов, возникающие при движении поездов.

Все смещения вагона могут быть сведены к следующим четырем группам:

вызываемые возможными отклонениями в состоянии пути - уширением колеи, упругим обжатием рельсов, перекосами и износом шпал и подкладок, упругой осадкой шпал и балласта и т.п.;

возникающие при движении вагона динамические колебания;

обусловленные зазорами и износами ходовых частей и прогибом рессорного подвешивания от статической нагрузки;

выносы частей вагона при движении в кривых.

При габаритных расчетах учитывают только смещения, возможные при отклонениях, допускаемых нормами содержания вагона и пути. Поскольку размеры габарита приближения строений установлены для прямых участков пути, а в кривых имеются дополнительные уширения, выносы вагона в кривых учитывают только в размерах, превышающих имеющиеся уширения этого габарита.

В зависимости от способов учета перечисленных смещений вагонов различают две системы габаритов подвижного состава: строительную и эксплуатационную.

Если пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава предназначено для первых трех групп смещений, то устанавливаемый при такой системе учета смещений габарит подвижного состава называется строительным. Если вышеуказанное пространство предусмотрено для первых двух групп смещений, то получаемый при этом габарит называется эксплуатационным габаритом подвижного состава.

Следовательно, строительный габарит подвижного состава представляет собой поперечное очертание, в котором должен помещаться новый ненагруженный вагон, расположенный на прямом горизонтальном пути. При проверке габаритности проектируемого вагона, называемой вписыванием вагона в габарит, в данном случае необходимо учитывать лишь смещения четвертой группы - выносы в кривых. В результате этого вписывание вагона в строительный габарит подвижного состава отличается простотой, что является достоинством данной системы учета смещений. Существенный недостаток методики вписывания вагона в габарит заключается в том, что пространство между габаритами, установленное по одинаковой для всех вагонов величине смещений третьей группы, может для одних вагонов оказаться излишне большим, а для других - недостаточным.

Недоиспользование межгабаритного пространства приводит к уменьшению ширины и высоты кузова вагона, что снижает экономическую эффективность грузовых и ухудшает комфортабельность пассажирских вагонов. Такое недоиспользование по размерам поперечного сечения свойственно большей части вагонов, поскольку при построении строительного габарита подвижного состава смещение третьей группы устанавливается по вагонам с наибольшими разбегами и износами ходовых частей и статическими прогибами рессорного подвешивания. Недостаточность межгабаритного пространства, возможная при проектировании вагона с еще большими нормируемыми износами или большим статическим прогибом рессор, что было учтено при построении этого габарита, означает негабаритность вагона, угрожающую безопасности движения. Это обусловило замену строительного габарита эксплуатационное.

3.1 Определение допускаемых размеров вагона

вагон платформа габарит состав

Рис. 3.3 - Схема для определения смещений (выносов) частей вагона в кривом участке пути: а - расположение расчетных поперечных сечений по длине вагона: 1-1 - основное сечение, 11 - 11 - внутреннее сечение, 111 - 111 - наружное сечение; б - смещение (выносы) частей вагона в кривом участке пути

При вписывании вагона в габарит подвижного состава производят уменьшение горизонтальных размеров этого габарита на величину зазоров и износов ходовых частей вагона в кривых, а вертикальных размеров - на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона.

Максимальные допускаемые горизонтальные размеры подвижного состава получают уменьшением поперечных размеров габарита с каждой стороны на величины ограничений поперечных смещений Ео, Ев и Ен при вписывании в кривую расчетного радиуса.

На некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса допускаемая ширина подвижного состава 2В, мм, определяется по формуле

, (3.1)

где В0 - половина ширины габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте Н, мм; Е - одно из указанных ограничений.

Поперечные сечения, проведенные через точки, получаемые в пересечении продольной оси кузова вагона и средней линии пути, называются направляющими, или пятниковыми (Еп), независимо от наличия пятников в вагоне. Расстояние между направляющими сечениями соответствует базе вагона. Все сечения вагона, расположенные между направляющими, смещающиеся с оси пути внутрь кривой, называются внутренними Ев, а сечения, расположенные в консольных частях вагона и смещающиеся наружу, называются наружными Ен.

Для поперечных сечений, имеющих наименьшие поперечные смещения относительно оси пути (сечения по пятникам), ограничения определяются по формуле

 (3.2)

где Еп - ограничение по пятниковому сечению, мм; Sk - максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм; dг - максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары, мм; величина (Sk - dг) для габаритов 1-ВМ, Т, 1-Т составляет 28,5 мм, а для остальных габаритов - 27,5 мм; q - наибольшее возможное поперечное смещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесных пар (вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, q = 4 мм для 4-осных и 8-осных вагонов); w - наибольшее возможное поперечное смещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки (вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки w = 31 мм для 4-осных вагонов, w = 35 мм для 8-осных вагонов); k1 - коэффициент дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса (R = 200 м для габаритов Т, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ; R= 250 м для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ) тележечного подвижного состава, мм; k3 - коэффициент геометрического смещения середины и концов расчетного вагона при движении в кривой радиусом 200 м, мм. Для внутренних поперечных сечений ограничения Ев, мм, определяются по формуле

, (3.3)

где k2 - коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой (R =200 м для габаритов Т, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ; R = 250 м для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ), мм; 2l - расстояние между направляющими сечениями проектируемого вагона, м; n - расстояние от рассматриваемого сечения подвижного состава до его ближайшего направляющего сечения, м. Для наружных поперечных сечений ограничения Ен, мм, определяются по формуле

, (3.4)

Расчеты для пункта 3

 (3.1)

 (3.2)

 (3.3)

 (3.4)

Таблица 3.1 - Значения дополнительных ограничений и смещений

Таблица 3.2 - Определение допускаемых размеров вагона

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вывод о вписывание вагона в принятый вид габарита подвижного состава.

На основании построенной габаритной рамки для рассматриваемого вагона платформы 13-401 делаем вывод, что проектируемый мною вагон не вписывается в принятый габарит подвижного состава, т.к. ширина полученного вагона больше принятого габарита, и, следовательно, нецелесообразно изменять номинальную грузоподъемность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Давыдова Е.Н. Технико-экономические параметры вагона и вписывание его в габарит. Методические указания на выполнение курсовой работы. - Изд. ДВГУПС,1998.

. Скиба М.Ф. Вагоны. - М.: Транспорт, 1979.

.Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР: Альбом-справочник. М.: Транспорт, 1989.

. Шадур Л.А. Вагоны. М.: Транспорт, 1980.