Модернизация четырехосного вагона-хоппера модели 19-Х051

Модернизация четырехосного вагона-хоппера модели 19-Х051

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проектирования - на основе имеющегося вагона-прототипа усовершенствовать его конструктивные элементы, что позволило бы решить ряд проблем, связанных с его эксплуатацией.

Задачами курсового проектирования являются:

•        ознакомление с имеющимися аналогами заданного вагона-прототипа;

•        изучение особенностей проектирования основных узлов вагона хоппера;

•        анализ изменений конструкции и результатов расчётов под воздействием нагрузок при различных эксплуатационных режимах;

•        приобретение навыков по методике расчёта, проектирования составных частей вагона с использованием ЭВМ.

Содержание

1. Общее устройство вагонов

.1 Обзор и анализ вагонов проектируемого типа, и обоснование основных предложений по совершенствованию конструкций

.2 Технико-экономические показатели вагона прототипа

.3 Вписывание вагона в габарит

.4 Кузов вагона

.5 Ходовые части вагона

.6 Автосцепное оборудование

.7 Тормозное оборудование

. Расчет кузова вагона на прочность

.1 Расчетная схема и основные силы, действующие на кузов.

.2 Материалы и допускаемые напряжения

.3 Расчет на вертикальные нагрузки

.4 Расчет на продольные нагрузки

.5 Расчет от сил внутреннего давления

.6 Расчет на ремонтные нагрузки

. Расчет ходовых частей вагона

.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса

.2 Выбор буксовых подшипников

.3 Расчет рессорного подвешивания

.3.1 Упругие элементы

.3.2 Гасители колебаний

.4 Расчет рамы и других деталей тележки

. Расчет автосцепного устройства

.1 Расчет поглощающего аппарата

.2 Расчет автосцепки

.3 Расчет деталей упряжи

. Разработка модернизации

Список литературы

1. Общее устройство вагона, важнейшие параметры и габаритные размеры. Принципиальные параметры решения основных узлов

.1 Обзор и анализ Вагонов проектируемого типа и обоснование основных предложений по совершенствованию кузова

Хо́ппер - вид грузового вагона бункерного типа для перевозки по железнодорожным дорогам объемных сыпучих грузов: уголь, цемент, зерновые культуры, руда и другое. Кузов выполнен в форме воронки, вверху которой находятся люки для наполнения, а в нижней части размещены люки, с помощью которых груз свободно выгружается под действием силы тяжести. Таким образом, вагон сделан с автоматической выгрузкой, что делает процесс разгрузки намного быстрее и легче. Закрытая форма вагона (в некоторых видах) защищает груз от атмосферных осадков и внешних возможных препятствий (ветки деревьев). Такой вагон широко используют страны СНГ и Балтики,где ширины колеи составляет 1520 мм.

Данный железнодорожный вагон имеет два основных вида: открытый и закрытый. Закрытый тип применяется для защиты перевозимого товара от осадков и других помех. Открытый используют для тех видов груза, которым атмосферные осадки не приносят вреда или процесс высушивания никак не влияет на качество продукта. Еще одной характеристикой для различения вагона служит междурельсовое пространство или сторона железнодорожного пути для разгрузки груза, полная механизация или потребность в ручной работе при использовании люков. При создании хоппера кузовные торцовые стенки выполняются с наклоном 41-60° для того, чтобы груз самотёком выводился с бункеров при открывании люков.

Вагоны хоппер с открытым кузовом применяются при перевозке угля, кокса, торфа, горячих окатышей или агломерата. Для перевозки горячего агломерата, окатышей и кокса была создана специальная обшивка кузова, которая отличается от других типов вагонов, не соединяющихся жёстко боковых и торцевых стен с несущим каркасом, что делает кузов более устойчивым от высоких температур и делает ремонт более лёгким. В основном в открытые вагоны встроена дистанционная автоматизированная система разгрузки перевозимого груза, с помощью которой груз выходит по обе стороны железнодорожного пути. Данная система управляется с помощью сжатого воздуха, который поступает от силовой установки на локомотиве. Частое задействование роторных вагоноопрокидывателей создаёт сокращение использования открытых типов хоппер вагонов.

Закрытые вагоны используют при перевозке цемента, технического углерода (сажи), минеральных удобрений и различных зерновых культур растений: зерна, кукурузы, ячменя. С помощью нижних люков под давление груз выходит в междурельсовое пространство. Крышки разгрузочных люков нужно открывать вручную. При транспортировке минеральных удобрений используют крытые вагоны хопперы, где разгрузка происходит по одну сторону железнодорожной колеи.

Эффективное использование вагонов-хопперов на железнодорожном транспорте обуславливается их хорошими технико-экономическими параметрами, сохранностью перевозимых грузов, что дает им превосходство над другими видами вагонов. В нашей стране эксплуатируется и производится значительное количество моделей хопперов для перевозки минеральных удобрений. В таблице 1 приведены характеристики вагона прототипа и некоторых модели вагонов хопперов минераловозов различных заводов производителей.

Таблица 1

Проанализировав рынок вагонов хопперов для перевозки минеральных удобрений, можно сделать вывод что вагон прототип проигрывает вагонам конкурентам по многим показателям: обладает низкой грузоподъемностью, малым объемом кузова. Предлагаю для решения этой проблемы в вагоне спроектировать кузов нового поколения «каплевидной» формы с увеличенным объемом за счет максимально качественного использования расчетного габарита. При этом вагон прототип обладает маленькими линейными размерами, а именно длинной и базой, что можно считать преимуществом по сравнению с конкурентами. В вновь проектируемом вагоне предлагаю оставить длину вагона и базу такими же как и у вагона прототипа. В совокупности с увеличенным объемом кузова, грузоподъемностью и маленькой длинной вагона можно будет включать в поезда при той же длине состава, что и при использовании вагонов конкурентов, большее число вагонов, это в целом позволит провозить большее количество груза. Данная характеристика хорошо скажется на конкурентоспособности проектируемого вагона.

1.2 Конструктивная схема, технико-экономические параметры и линейные размеры вагона

Основными технико-экономическими параметрами вагонов-хопперов, характеризующими их эффективность, являются грузоподъемность, тара, объем кузова и нагрузка от вагона на 1 пог. м пути. При выборе этих параметров в процессе проектирования вагонов-хопперов необходимо обеспечить следующие соответствия: параметров хоппера- характеру транспортируемого груза; размеров и конструкции кузова - характеристике погрузочных машин и механизмов: конструкции и оборудования хоппера - условиям эксплуатации. По условию соответствия характеру транспортируемого груза соотношение между емкостью кузова и его грузоподъемностью должно быть таким, чтобы при нормальной загрузке кузова грузоподъемность вагона использовалась полностью. На рисунку 1 показана конструктивная схема вагона прототипа.

Рисунок1

Удельный объем кузова:

у=V/P

где: V-объем кузова, м3

P-грузоподъёмность, т

Удельный объем вагона прототипа:

VУПт=57/64=0.89 м3/т

На практике полностью занять геометрический объем кузова не удается, это связанно с тем, что сыпучий груз (минеральные удобрения) обладает значительным углом естественного откоса, в связи с этим коэффициент использования геометрического объема будет равен меньше единици (j< 1). Условно примем j=0.95

Тогда погрузочный объем будет выглядеть: Vп=V*j следовательно:

Vу=Vп/(P*j)

Данный вагон предназначен для перевозки одного вида груза плотностью g = 1.00, т/м3 это означает что целесообразней удельный объём проектируемого вагона составит:

у=1/(g*j)

Удельный объем проектируемого вагона:уПр =1/(1.00*0.95)= 0.95 м3/т

Технический коэффициент тары:

т=T/P

где: T-масса тары вагона, т

P- грузоподъёмность, т

Технический коэффициент тары вагона прототипа:тПт =20/64= 0.3125

Для проектируемого вагона примем этот коэффициент равным 0.3

Технический коэффициент тары проектируемого вагона:

КтПр = 0.3

Грузоподъёмность:

<(P0*mo)/(1+Kт)

где: P0 - допускаемая нагрузка от колёсной пары на рельс, т/ось

mo - количеств осей

Кт - технический коэффициент тары

Грузоподъёмность вагона прототипа:

PПт = 64 т

Грузоподъёмность проектируемого вагона:

PПр = (21,8*4)/(1+0,3) = 68 т

Тара вагона:

=Kт*P

Где: Кт - технический коэффициент тары

P - грузоподъёмность, т

Масса тары вагона прототипа:

ТПт = 20 т

Масса тары проектируемого вагона:

ТПр=0.3*68=20.5

Объем кузова:

=Vу*P

где: Vу -удельный объем проектируемого вагона

P- грузоподъёмность, т

Объем кузова вагона прототипа:

VПт = 57 м3

Объем кузова проектируемого вагона:

VПр = 0.95*68 = 64.6 ~ 65 м3

Результаты расчетов приведём в сводной таблице 2.

Таблица 2

Расчёт линейных размеров конструируемого вагона

Проектируемый вагон в будет иметь кузов «каплевидной» формы, в котором площадь поперечного сечения имеет сложную геометрию. Значит ширина кузова в разных точках будет варьироваться от 1050мм до 3200мм. Поэтому для расчета примем максимальную ширину равную 3,2м. Объём кузова рассчитывался основываясь на длине базы вагона прототипа равной 7870мм и внутренней высоте кузов относительно нижней части бункера (4850мм). При этом высоту до разгрузочных люков относительно головки рельса примем как и у вагона прототипа 286мм. Таким образом с учетом толщины бункера в нижней части(6мм) и толщины кузова в верхней(2мм) высота вагона составит 5136мм. Длину рамы вагона рационально принять как можно меньшей, тк весь груз находится в бункере расположенном по середине вагона, в торцевых частях вагона располагается только тормозное оборудование и переходная площадка. Основываясь на анализе вагона прототипа выберем длину вагона по концевым балкам равную 10870 мм. Тогда с учётом длинны автосцепного оборудования длинна вагона составит 10290 мм.

Внутренняя ширина 2Ввн = 2.91 м

Высота вагона Н=5.136 м

Длинна рамы вагона 2Lр=10.87 м

Длинна вагона по осям автосцепок 2Lавт=12.09 м

База вагона 2l=7.87 м

.3 Вписывание вагона в габарит

Габарит (ГОСТ 9238-83) принимаем по заданию 1-Т (рисунок 2).Габарит 1-Т - для подвижного состава, допускаемого к обращению по всем путям общей сети железных дорог Союза ССР, внешним и внутренним подъездным путям промышленных и транспортных предприятий. По этому габариту строятся вагоны, если их не удается вписать в габарит 1-ВМ.

Все габариты подвижного состава состоят из верхнего очертания и нижнего очертания. По верхнему очертанию определяются строительные очертания кузова вагона, нижнее очертание габарита определяет допускаемые размеры ходовых частей.

Рисунок 2 - габарит 1-Т(верхнее очертание габарита)

Вертикальные размеры габарита подвижного состава поверху являются одновременно и теми максимальными строительными размерами, которые может иметь проектируемый по нему подвижной состав по высоте в ненагруженном состоянии.

Наименьшие допускаемые вертикальные строительные размеры проектируемого подвижного состава понизу получают путем увеличения соответствующих вертикальных размеров габарита подвижного состава на величину возможного в эксплуатации статического параллельного понижения подвижного состава вследствие максимального нормируемого износа ходовых частей, а для обрессоренных деталей и вследствие равномерной осадки рессор и их прогиба от расчетной нагрузки (без учета динамических колебаний).

Для подвижного состава, в процессе эксплуатации которого возможна замена колесных пар одного диаметра на колесные пары другого диаметра, вертикальные размеры должны определяться: поверху-при колесах наибольшего возможного диаметра; понизу-при колесах наименьшего возможного диаметра и подшипниках скольжения.

Максимальные допускаемые горизонтальные строительные размеры подвижного состава получают путем уменьшения поперечных размеров соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины необходимых ограничений Ео, Ев и Ен (поперечных смещений подвижного состава при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых разбегов и износов деталей его ходовых частей), мм, определяемых по формулам:

ограничение Ео направляющих поперечных сечений* подвижного состава

о= 0,5(S-d) + q + w + (k1 - k3) - k; (1)

внутреннее ограничение Ев поперечных сечений подвижного состава, расположенных между его направляющими сечениями

в = 0,5(S-d) + q + w + [k2(l-n)n + k1 - k3] - k + а; (2)

наружное ограничение Еy поперечных сечений подвижного состава, расположенных снаружи его направляющих сечений

Eн = [0,5(S-d) + q + w]  <#"661829.files/image002.gif">

Расчеты представлены в таблице 5

Таблица 5

По результатом расчета делаем вывод что проектируемый вагон вписывается в габарит 1-Т. Проектная ширина кузова вагона выбирается 3245 мм.

1.5 Кузов

Кузов проектируемого вагона-хоппера (рисунок 5) имеет раму, две торцовые стены с углом наклона 55° к плоскости рамы, две боковые стены специального профиля плавно притекающие в крышу с двумя погрузочными люками 4940Х700 мм и два бункера с двумя разгрузочными люками размером 4500X800X мм.

Рисунок 5 - кузов проектируемого вагона - хоппера.

Каркас боковой стены изготовлен из сложных профилей (14 стоек и нижний обвязочный пояс). Стойки представляют из себя дуги на подобия тавра, имеют переменное сечение в разрезе, уменьшающееся от основания к крыше. Сварены они из гнутых торцевых 6 мм пластин и вырезанных из листовой стали 4 мм дуг. Нижняя обвязка сделана из прокатного уголка 125Х Х80хЮ мм. Обшивка стен представляет собой набор панелей из гнутого профиля 3 мм, которые жестко соединены с каркасом.Торцевые стены выполнены из листовой стали 4мм. Наклонные стены подкреплены тремя уголками упирающимися в шкворневую балку.

Рама состоит из хребтовой, двух боковых, двух концевых, двух. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей № 31, перекрытых в средней части коньком (4 мм) для лучшего ссыпания груза. В консольной части хребтовая балка усилена розеткой и упорами автосцепки. Боковые балки выполнены из уголка 125x80x10 мм. Концевые балки сварены Г-образной формы поперечного сечения из листов толщиной 4 мм. Для безопасной работы составителя на концевой балке установлены поручни. Шкворневые балки коробчатого сечения состоят из двух вертикальных (6 мм) и двух горизонтальных листов (10 мм).На нижнем горизонтальном листе балки укреплены скользуны и пятник. Для обеспечения прочности опорного узла и повышения жесткости сопряжения шкворневой и хребтовой балок между ними установлена надпятниковая коробка.

Рисунок 6 - кузов вагона вид снизу.

Бункеры выполнены из листов стали толщиной 6 мм наклонены под углом 47 градусов, снизу подкреплены 7 распорами толщиной 6 мм.

Люки закрывают крышками с резиновыми уплотнениями. Каждая крышка запирается двумя упругими закидками, которые в закрытом положении заходят за захватные скобы, приваренные к крыше, и прижимают крышку к горловине люка.

Рисунок 7 - кузов вагона в разрезе.

1.5 Ходовые части вагона

Ходовые части служат опорой вагона на путь и обеспечивают им взаимодействие в движении. От конструкции ходовых частей вагона во многом зависит безопасность и плавность хода. Вагоны хопперы оборудованы типовой серийной тележкой модели 18-100 с буксами на подшипниках качения. Конструкция тележки допускает нагрузку от оси на рельс 210-215 кН (21 500-22 000 кгс).

Основными элементами являются:

          колесные пары;

          узлы упругого подвешивания с гасителями колебаний;

          тормозное оборудование;

          рама тележки, связывающая все элементы в единую конструкцию.

Описание типовых элементов тележки модели 18-100(Рисунок 8)

Рисунок 8 - тележка типа 18-100

- колесная пара; 2 - боковая рама; 3 -клиновой гаситель колебаний; 4 - букса; 5 - шкворень.

В верхней части буксовых проемов имеются кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам - буксовые челюсти. Сечения наклонных элементов (поясов) и вертикальных стержней (колонок) боковой рамы имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. Балки с таким профилем хорошо сопротивляются изгибу и кручению. Внизу имеется опорная поверхность для установки рессорного комплекта. С внутренней стороны к этой поверхности примыкают полки, являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок, которыми триангели подвешены к кронштейнам боковой рамы. В местах расположения клиньев к колонкам рамы приклепаны фрикционные планки. На наклонном поясе отливают пять цилиндрических выступов (шишек), часть которых срубается в соответствии с фактическим расстоянием между наружными челюстями буксовых проемов. Подбор боковых рам при сборке тележек производят по числу оставленных шишек, что гарантирует соблюдение необходимых допусков для обеспечения параллельности осей колесных пар. По бокам среднего проема в верхней части рамы расположены направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клин. Надрессорная балка тележки отлита заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев и приливом для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза. Балка выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибув соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.

Таблица 6 - Техническая характеристика тележки 18-100

1.6 Автосцепное устройство

Вагоны между собой и с локомотивом соединяются ударно-тяговыми приборами, которые служат для удержания вагонов на определенном расстоянии друг от друга, передачи растягивающих и сжимающих усилий от одного вагона к другому и смягчения действия этих усилий.

В зависимости от способа соединения ударно-тяговые приборы делят на неавтоматические и автоматические. При неавтоматических ударно- тяговых приборах сцепление вагонов выполняют вручную. Такие приборы применены на вагонах-самосвалах колеи 750 мм. На вагонах-самосвалах широкой колеи применены автоматические ударно-тяговые приборы, при которых сцепление вагонов осуществляется без участия человека. Автоматические ударно-тяговые приборы (автосцепка), в свою очередь, делят на нежесткие и жесткие. Нежесткая автосцепка допускает перемещение в вертикальном направлении ее корпуса относительно сцепленного с ней корпуса автосцепки смежного вагона или локомотива. Жесткая автосцепка исключает перемещение ее корпуса относительно сцепленного с ней корпуса автосцепки смежного вагона или локомотива.

При разности высот продольных осей вагонов (во время прохождения вертикальных неровностей путей, сортировочных горок и др.) корпуса автосцепок занимают наклонное положение. На конце корпуса автосцепки жесткого типа предусмотрен полый шарнир для обеспечения угловых перемещений кузова вагона. На вагонах-самосвалах применены только автосцепки нежесткого типа. Они обеспечивают сцепление вагонов разных типов, порожних и груженых, с новыми и изношенными колесами. Автосцепки нежесткого типа имеют меньшие ограничения в разности высот продольных осей смежных вагонов-самосвалов, обеспечивают лучшие условия для передачи значительных сжимающих усилий, особенно при движении груженых вагонов-самосвалов впереди локомотива. Отсутствие пружинных центрирующих устройств и сложных концевых шарниров в жесткой автосцепке делает ее более простой и удобной при изготовлении, ремонте и обслуживании.

Автосцепка служит для сцепления единиц подвижного состава; поглощающий аппарат 3 смягчает удары; тяговый хомут 4 через клин 6 передает поглощающему аппарату тяговое усилие от автосцепки; передний 7 и задний 1 упорные угольники передают нагрузку на раму. Тяговые усилия от поглощающего аппарата 3 передаются на передний упор 7 через упорную плиту 5; задний упор 1 воспринимает удары от основания поглощающего аппарата 3. Ударная розетка 8 усиливает концевые балки рамы вагона и воспринимает удары от автосцепки. Центрирующий прибор (маятниковые подвески 11 и балочка 10) возвращает автосцепку в центральное положение. Расцепной привод состоит из рычага 13, цепи 9, кронштейна 14 и державки 12. Планка 2 удерживает хомут 4 с поглощающим аппаратом 3 в горизонтальном положении и на определенной высоте.

Корпус автосцепки, тяговый хомут и упоры отливаются из низколегированной стали 20ГЛФ или 20ГЛ, 20ФЛ. Упорная плита и предохранитель замка от саморасцепа механизма автосцепки изготовлены из стали 38ХС (ГОСТ 4543-71). Другие детали механизма автосцепки, центрирующая балочка и кронштейны расцепного привода отлиты из углеродистой стали 20ГЛ-Б.

Рисунок 8 - Автосцепное оборудование одного конца вагона

1.7 Тормозное устройство

Вагоны-хопперы, так же как и грузовые вагоны магистральных железных дорог, оборудованы автоматическими воздушными тормозами системы Матросова. Автоматический воздушный тормоз имеет приборы для получения сжатого воздуха (паровоздушный насос или компрессор с соответствующей арматурой), приборы управления тормозом (кран машиниста и вспомогательные краны), приборы, осуществляющие торможение каждой тормозной единицы (воздухораспределители, тормозные цилиндры, запасные резервуары, рычажная передача).

На кронштейнах рамы установлено тормозное оборудование вагона (рисунок 9),состоящее из тормозного цилиндра 12 № 188Б, воздухораспределителя 11 № 483М, запасного резервуара 6 Р7-78, автоматического регулятора рычажной передачи 2, рычагов 3, тяг 1,10, воздухопровода 4, разобщительного крана 5, авторежима 9 модели 265 А- 1. На раме крепят также поддерживающие 16 и предохранительные скобы 17. Главный воздухопровод оборудован концевыми кранами 7 и соединительными рукавами 8 типа Р17Б. Для регулировки рычажно- тормозной передачи служит рычажный привод бескулисного авторегулятора, включающий в себя рычаг-упор 14, регулирующий винт 15, распорку 13. Отрегулированная рычажно-тормозная передача обеспечивает зазор между тормозной колодкой и колесом в пределах 5-8 мм в расторможенном состоянии и выход штока тормозного цилиндра в пределах 50-125 мм в заторможенном состоянии.6 тормозной магистрали поддерживается постоянное давление воздуха 60,0 Н/см2 (6 ат); при этом сжатый воздух поступает в запасной резервуар через воздухораспределитель. При резком снижении давления в тормозной магистрали или обрыве состава поезда воздух из запасного резервуара через воздухораспределитель начинает поступать в тормозной цилиндр, приводя в движение поршень со штоком. В результате этого начинает работать рычажная система тормоза и происходитторможение.

Воздухораспределитель состоит из четырех основных узлов: магистрального, главного, режимного (колпак) и переключающего (кран). Детали этих узлов соединены болтами через уплотняющие резиновые прокладки. Внутри воздухораспределителя расположены три рабочих узла; магистральный, главный, и уравнительный.

Основными деталями этих узлов являются поршень и золотник. Неотъемлемый узел воздухораспределителя - ускоритель экстренного торможения, который укреплен отдельно от воздухораспределителя (вагоны узкой колеи не имеют ускорителя).

Воздухораспределитель осуществляет зарядку тормоза, (заполнение запасного и рабочего резервуаров сжатым воздухом до давления, равного магистральному), торможение, которое в зависимости от темпа и величины снижения давления в магистрали может быть служебным или экстренным.

Воздухопровод представляет собой систему труб для подвода воздуха к тормозным приборам. Магистральная труба имеет диаметр 31,7 мм (1 1/4"), подводящие трубы - диаметр 19 мм (3/4И). По концам магистральной трубы установлены два концевых крана с соединительными рукавами. Трубопровод от магистрали к воздухораспределителю имеет тройник-пылеловку и разобщительный кран, которым включается и выключается воздухораспредепитель.

К рабочему резервуару воздухораспределителя прикреплен двойной выпускной клапан, который служит для отпуска тормоза вручную, а также для выпуска сжатого воздуха при отключении воздухораспределителя. Магистраль также соединена с запасным резервуаром трубами диаметром 19 мм (3/4"). Воздухораспределитель соединен с тормозным цилиндром емкостью 0,055 м3 трубами диаметром 19 мм (3/4").

Рисунок 9 - Схема тормозного оборудования

Рисунок 10 - Схема рычажной передачи

. РАСЧЕТ КУЗОВА ВАГОНА НА ПРОЧНОСТЬ

При расчете кузова вагона учитывают следующие нагрузки: статическая нагрузка, инерционные силы, вызванные ускорением масс при колебании вагона, силы, возникающие при движении вагона по кривым и стрелочным переводам, аэродинамические силы.

Силы приводятся к основным расчетным схемам их приложения:

          вертикальные Pz

          боковые Ру

          продольные Рх

          силы, возникающие от действия груза.

Вертикальные нагрузки:

.         Собственная сила тяжести (тара).

.         Сила тяжести груза и характер его приложения - полезная нагрузка.

.         Боковые силы взаимодействия вагонов в кривых.

Продольные нагрузки:

Представляют собой снимающие и растягивающие силы, возникающие при движении поезда, а также продольных сил инерции.

Силы, возникающие от действия груза:

2.1 Усилие распора от насыпных грузов

Нормами для расчёта и проектирования вагонов установлены два основных и один дополнительный расчётные режимы.расчётный режим. Этому режиму для грузовых вагонов соответствуют силы, возникающие при трогании состава повышенной массы и длины с места и его осаживании, при производстве маневровых работ и соударении вагонов, при экстренном торможении в поездах, движущихся с малыми скоростями, а для пассажирских вагонов - силы, возникающие при маневровых и аварийном соударении, при столкновении вагонов в нештатных ситуациях, а также при аварийном рывке (толчке) вагона движущегося в составе грузового поезда.

Основным требованием этого режима является недопущение появления остаточных деформации (повреждений) в узле или детали вагона при действии достаточно резкого сочетания экстремальных нагрузок.

Величины продольных нагрузок для I режима при расчёте на прочность принимаются равными:

при действии сжимающих сил квазистатические силы и силы при ударных процессах (удар) для грузовых вагонов основных типов соответственно составляют 3 и 3,5 МН; для изотермических вагонов, хоппер-дозаторов, вагонов-самосвалов - 2,5 и 3 МН; для пассажирских вагонов всех типов - 2,5 МН в обоих случаях;

при действии растягивающих сил уровень квазистатической силы и уровень импульсных усилий растяжения (рывок) соответственно для грузовых вагонов принимаются равными 2,5 МН в обоих случаях, а для пассажирских вагонов - 1,5 и 2 МН. Время действия импульсных усилий (удара и рывка) принимается равным 0,3 с. При расчётах по I режиму допускаемые напряжения необходимо принимать близкими к пределу текучести Gт или пределу прочности Gв в зависимости от свойств материала и характера приложенной нагрузки (ударный или волновой процессы).          дополнительный специальный расчётный режим. Этот расчётный режим устанавливается для отдельных типов вагонов, а необходимость проведения расчёта указывается в техническом задании на проектирование. При расчётах учитывают силы, создающие неблагоприятное сочетание нагрузок для данного типа вагона (при ремонтных операциях, погрузочно-разгрузочных работах и т. д.).     расчётный режим. Этому режиму в условиях эксплуатации соответствуют силы, возникающие при движении вагона в составе поезда по прямым, кривым участкам пути и стрелочным переводам с допускаемой скоростью вплоть до конструкционной при периодических служебных регулировочных торможениях, периодических умеренных (при незначительном изменении ускорений) рывках и толчках, нормальной работе механизмов и узлов грузовых и пассажирских вагонов.

Для III режима величины продольных нагрузок при расчёте на прочность грузовых вагонов основных типов, изотермических, пассажирских вагонов. хоппер-дозаторов, вагонов-самосвалов соответственно для сжимающих и растягивающих сил (квазистатические силы и силы от ударных воздействий, рывков) принимаются равными 1 МН. При расчетах по III режиму допускаемые напряжения определяют исходя из пределов выносливости материала с учётом совместного действия квазистатических, вибрационных, ударных нагрузок, влиянии коррозии металла и т. д.

Основное требование режима - недопущение усталостного разрушения узла или детали вагона при действии достаточно частом возможных сочетаний умеренных по величине нагрузок, соответствующих нормальной работе вагона в движущемся поезде.

Силы, возникающие от действия груза:

.         Усилие распора от насыпных грузов.

.         Гидростатическое давление жидкостей и газов.

2.2 Допускаемые напряжения материалов

Целесообразно применять стали со следующими механическими характеристиками:

          временное сопротивление разрыву=500-700МПа

          относительное удлинение=21%

          предел выносливости при изгибе=210-230Мпа

Допускаемые напряжения устанавливают для каждого элемента вагона с учетом статической, вибрационной и ударной прочности материала, а также его энергоемкости, чувствительности к концентрации напряжений, коррозионной стойкости и т.д.

Все элементы кузова запроектированы из стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 .

В соответствии с "Нормами...", допускаемые напряжения для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79, для первого расчетного режима, при ударных продольных нагрузках принимаются равными пределу текучести материала. Предел текучести для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 при толщине листов до 20 мм принимается:

[σ]т = 325 МПа

Для третьего расчетного режима, для всех элементов кузова допускаемые напряжения принимаются равными 195 МПа.

В соответствии с «Нормами…», для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 модуль упругости принимается равным 2.1*105 МПа, коэффициент Пуассона принимается равным 0.3.

2.3 Расчет на вертикальные нагрузки

Расчет производится в соответствии с "Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных).

Основные силы действующие при первом расчетном режиме:

·сила тяжести брутто(Pбр)

· вертикальная добавка от продольной силы инерции кузова(N)

Под силой тяжести брутто понимается сила тяжести груза и собственная сила тяжести (вес) элементов вагона, расположенных над рассматриваемой ступенью рессорного подвешивания, включая 1/3 силы тяжести самого рессорного подвешивания.

Вес надрессорного строения вагона, т:

,

где  - масса тележки,  = 4,9 т (для тележки 18-100);

 - масса надрессорной балки,  = 0,5 т;

т.

Сила тяжести надрессорного строения, Н:

;

Н

Вертикальная добавка от продольной силы инерции кузова по нормам устанавливается(при суммировании с остальными нагрузками по I режиму учитывается в размере 50%)=0.5 *3,5= 1.75МН

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS 11.

Расчетная схема с конечно-элементной моделью показана на рисунке 11.

Рисунок 11 Расчетная схема

Эквивалентные напряжения для первого расчетного режима показаны на рисунке.

Рис. 12- Распределение эквивалентных напряжений при первом режиме

Основные силы действующие при третьем расчетном режиме:

· сила тяжести брутто(Pбр)

·вертикальная динамическая нагрузка

Вертикальная динамическая нагрузка (или напряжение от нее) определяется методами математического моделирования системы "ва-гон-путь". Приближенно вертикальную динамическую нагрузку (или напряжения от нее) определяют умножением силы тяжести (веса) брутто (или напряжений от этой силы) на коэффициент вертикальной динамики kдв.

Коэффициент вертикальной динамики kдв рассматривается как случайная функция с вероятностным распределением вида:

Коэффициент kдв определяется как квантиль этой функции при расчетной односторонней вероятности P(kдв) по формуле:

где:

среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

В - параметр распределения, уточняется по экспериментальным данным, для грузовых вагонов при существующих условиях эксплуатацииВ = 1,13, для пассажирских В = 1,0.

При расчетах на прочность по допускаемым напряжениям принимается P(kдв ) = 0,97.

Среднее вероятное значение определяется по формулам:

при V і 15 м/с (55 км/ч)

1 при V< 15 м/с

,

где:- коэффициент, равный для элементов кузова - 0,05, для обрессорнных частей тележки - 0,10, для необрессоренных частей тележки - 0,15;- коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке или группе тележек под одним концом экипажа

- расчетная скорость движения, м/с;ст - статический прогиб рессорного подвешивания, м.

Формулы и справедливы для современных вагонов на тележках, имеющих соответствующее фрикционное или гидравлическое демпфирующее устройство и статический прогиб рессорного подвешивания, равный и более 0,018 м. При статическом прогибе менее 0,018 м следует условно принимать fст = 0,018 м.

При расчетах на прочность по допускаемым напряжениям принимается P(kдв ) = 0,97.

Эквивалентные напряжения для третьего расчетного режима показаны на рисунке 13.

Рис.13- Распределение эквивалентных напряжений при третьем режиме

2.4 Расчет на продольные нагрузки

Продольные силы прикладываются к передним (при растяжении, рывке) или задним (при сжатии, ударе) упорам на уровне оси автосцепного оборудования вагонов, при этом должен учитываться конструктивный эксцентриситет продольной оси автосцепки относительно центра тяжести сечения хребтовой балки.

а) квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к упорам автосцепки обоих концов вагона при одинаковом уровне осей автосцепок взаимодействующих вагонов;

б) квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к упорам автосцепки обоих концов вагона при разности высот автосцепок взаимодействующих вагонов равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму. Расчетная схема нагружения консольной части рамы приведена в Приложении 2;

в) силы удара или рывка приложены к упорам автосцепки одного конца вагона на прямом участке пути при разности высот автосцепок взаимодействующих вагонов равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму и уравновешены силами инерции масс вагона.

Таблица

Примечания:

) Знак " + " для усилий растяжения, рывка, знак " - " для усилий сжатия, удара.

) Время действия импульсных усилий (удара и рывка) принимается равным 0,3 с.

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS 11.

Расчетная схема с конечно-элементной моделью показана на рисунке 14.

Рисунок.- Расчетная схема усиления сжатия для первого режима нагружения

Рисунок 14- Распределение эквивалентных напряжений усиления сжатия при первом режиме

Рисунок 15.- Расчетная схема усиления рывка для первого режима нагружения

Рисунок 16- Распределение эквивалентных напряжений усиления рывка при первом режиме

Рисунок 17 - Распределение эквивалентных напряжений усиления сжатия при третьемрасчетном режиме

Рисунок 18- Распределение эквивалентных напряжений усиления рывка при третьемрасчетном режиме

2.5 Расчет от распора груза

Активное (статическое) давление распора насыпного груза на единицу площади стенок кузова в общем случае определяется по фор-муле:

где:дв - коэффициент вертикальной динамики, принимается при расчете по I режиму kдв = 0,1, а по III режиму по формуле из раздела 2.1;

g- насыпная плотность груза принимается для основного расчетного варианта как частное от деления грузоподъемности вагона на объем кузова, а для расчета от действия конкретного груза по указанию технического задания на проектирование;

g - ускорение свободного падения;- расстояние от поверхности груза до точки, в которой определяется давление;

a - угол наклона стенки кузова к горизонту;

b - угол наклона поверхности груза к горизонту;

d- угол трения груза о металлические стенки кузова

j - угол естественного откоса груза, образуемый поверхностью свободно насыпанного груза с горизонтальной плоскостью. Угол j принимается при расчете по I режиму по справочной таблице, а по III режиму равным 0,2j.

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS 11.

Расчет произведём по третьему режиму, по причине того что он является наиболее неблагоприятным.

Рисунок 19 - Расчетная схема вычисления напряжений от сил действия распора груза для третьего режима

Рисунок.- Распределение эквивалентных напряжений от распора при третьем расчетном режиме

Рисунок 20- Распределение эквивалентных напряжений от распора при третьем расчетном режиме

2.5 Расчет на ремонтные нагрузки

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием программы ANSIS 11.

При ремонте нагрузка прикладывается к концам шкворневых балок как показано на рисунке.

вагон габарит кузов колесный

Рисунок 21- Расчетная схема для ремонтных нагрузок.

Рисунок 22- Распределение эквивалентных напряжений от ремонтных нагрузок

Общие выводы и рекомендации по результатам расчетов

Максимальные эквивалентные напряжения в кузове при всех расчетных режимах возникают в зоне соединения хребтовой балки с шкворневой балкой, и составляют для всех видов нагрузок для первого режима (320 МПа, при допускаемых 325 МПа. Для третьего расчетного режима максимальные напряжения составили порядка 168 МПа при допускаемых 195 МПа.

По результатам проведенных расчетов можно сделать вывод: прочность кузова при всех расчетных режимах удовлетворяет требованием «Норм…»

. РАСЧЁТ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ВАГОНА

Ходовые части служат опорой вагона на путь и обеспечивают им взаимодействие в движении. От конструкции ходовых частей вагона во многом зависит безопасность и плавность хода. Ходовые части выполнены в виде двух двухосных тележек 18-100 с роликовыми подшипниками. Основными элементами являются:

          колесные пары;

          узлы упругого подвешивания с гасителями колебаний;

          тормозное оборудование;

          рама тележки, связывающая все элементы в единую конструкцию.

В настоящее время грузовые вагоны железных дорог строят с ЦНИИ- ХЗ-0 (рисунок), которые имеют клиновые гасители колебаний.

Боковая рама 2 тележки выполнена в виде стальной отливки, в средней части которой расположен проем для рессорного комплекта, а по концам проемы для букс.

В верхней части буксовых проемов имеются кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам - буксовые челюсти.

Сечения наклонных элементов (поясов) и вертикальных стержней (колонок) боковой рамы имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. Балки с таким профилем хорошо сопротивляются изгибу и кручению.

Рисунок. Тележка типа 18-100: 1 - колесная пара; 2- боковая рама; 3 - клиновой гаситель колебаний; 4 - букса; 5-шкворень; 6 - надрессорная балка; 7 - рессорный комплект; 8 - рычажная передача тормоза; 9 - вертикальный скользун

По бокам среднего проема в верхней части рамы расположены направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность для установки рессорного комплекта. С внутренней стороны к этой поверхности примыкают полки, являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок, которыми триангели подвешены к кронштейнам боковой рамы. В местах расположения клиньев к колонкам рамы приклепаны фрикционные планки. На наклонном поясе отливают пять цилиндрических выступов (шишек), часть которых срубается в соответствии с фактическим расстоянием между наружными челюстями буксовых проемов. Подбор боковых рам при сборке тележек производят по числу оставленных шишек, что гарантирует соблюдение необходимых допусков для обеспечения параллельности осей колесных пар.

Надрессорная балка тележки отлита заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев и приливом для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза. Балка выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.

3.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса

Колёсная пара состоит из оси и двух укреплённых на ней колёс. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определены Государственными стандартами, а содержание и ремонт - Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колёсных пар. Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колёс, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на ос (см. табл. ).

Таблица Типы колёсных пар вагонов

Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки - для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчётной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона. Колёсные пары 111-950 предназначены для эксплуатации с подшипниками скольжения, а колёсные пары РУ1-950, РУ1Ш-950, РУ-950 и РУ-1050 - с роликовыми подшипниками (РУ - роликовая унифицированная, Ш - крепление подшипников приставной шайбой). Исходя из расчётной нагрузки, определяют диаметры шеек, подступичной и средней частей оси. Предпоступичная часть является ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служит для установки уплотняющихустройств буксы. На подступичных частях прочно закрепляются колёса. В настоящее время в эксплуатации находятся ещё небольшое число колёсных пар с осями III типа с подшипниками скольжения, которые заменяют роликовыми. На торцах их шеек имеются буртики, ограничивающие продольные перемещения подшипников скольжения, располагающихся в верхних частях.

Колёсные пары с осями, предназначенными для эксплуатации с роликовыми подшипниками, различают между собой конструкцией торцового крепления внутренних колец роликовых подшипников на шейке:

          с нарезанной частью для навинчивания корончатой гайки; при помощи приставной шайбы, для чего на торцах делаются отверстия с нарезкой для болтов крепления. Такое крепление выполнено в двух вариантах: тремя или четырьмя болтами. Колёсные пары с формой шейки 3 обозначают РУ1, а с формой 4

          РУ1Ш. В эксплуатации ещё находится небольшое число колёсных пар с осями типа РУ с диаметром шеек 135 мм. В настоящее время они изымаются. Основным типом колёсных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колёсами по кругу катания 950 мм. В пассажирских вагонах старых типов осталось малое число колёсных пар с диаметром 1050 мм.

Большое внимание прочности и надёжности колёсных пар уделялось при создании первых вагонов. В связи с увеличением грузоподъёмности и тары вагонов, а также скорости движения поездов возрастали нагрузки, действующие на колёсные пары, что требовало усиления их элементов. В результате возрастали диаметры осей, совершенствовались конструкции колёс и повышалась прочность посадки их на ось. Вагонная ось является составной частью колёсной пары и представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. На подступичных частях оси располагаются колёса, укреплённые жёстко или подвижно, а на шейках размещаются подшипники. Вагонные оси различаются между собой размерами, определяемыми в зависимости от заданной нагрузки; формой шейки оси в соответствии с применяемым типом подшипника - для подшипников качения и подшипников скольжения; формой круглого поперечного сечения - сплошные или полые; способом торцового крепления подшипников качения на шейке оси - корончатой гайкой или шайбой. Кроме того, оси классифицируются по материалу и технологии изготовления. Между шейками и подступичными частями находятся предпоступичные части, служащие для размещения деталей задних уплотняющих устройств букс, а также снижения концентрации напряжений в переходных сечениях от подступичных частей к шейкам оси. В местах изменения диаметров для снижения концентрации напряжений имеются плавные сопряжения - галтели, выполненные определёнными радиусами: от шейки - к предпоступичной, от предпоступичной - к подступичной и от средней - к подступичной частям. Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой внутреннего кольца роликового подшипника, обеспечивается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси. Оси для подшипников качения на концах шеек имеют нарезную часть для навинчивания корончатой гайки, на торце имеется паз с двумя нарезными отверстиями для постановки и крепления двумя болтами стопорной планки. В вагонных осях с креплением подшипников качения при помощи приставной шайбы в торцах шеек делают нарезные отверстия для болтов в двух вариантах: при помощи трёх или четырёх болтов Оси для подшипников скольжения по торцам шеек имеют буртики, служащие для ограничения смещения подшипников вдоль оси наружу при движении вагона. На торцах всех типов осей предусмотрены центровые отверстия, служащие для установки и закрепления оси или колёсной лары в центрах при обработке на токарном станке. Форма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Оси колёсных пар, оборудуемых дисковым тормозом, а также оси, на которых предусмотрена установка привода подвагонного генератора, имеются посадочные поверхности для установки тормозных дисков или деталей редуктора. Основные размеры и допускаемые нагрузки для стандартных типов осей вагонов широкой колеи, кроме вагонов электро- и дизель-поездов приведены в табл..

На шейки осей РУ1 и РУ1Ш устанавливают роликовые подшипники с наружным диаметром 250 мм, а на оси РУ - диаметром 280 мм. Поэтому посадочные диаметры у них разные. Диаметры шеек оси III типа, применяемой в вагонах старых типов, используемых в основном на подъездных путях промышленных предприятий, имеет больший диаметр шеек в связи с возможными переточками в эксплуатации. Для грузовых вагонов с повышенными нагрузками от колёсной пары на рельсы до 245 кН предусмотрена усиленная ось, имеющая увеличенные диаметры.

Оси проектируют в исполнении УХЛ по ГОСТ 15150. Для вагонов магистральных дорог колеи 1520 мм оси изготавливают из осевой заготовки по ГОСТТ 4728: для вагонов основных типов применяется сталь марки ОсВ, для вагонов электропоездов - сталь марки ОсЛ. Химический состав осевой стали в %: углерода 0,4...0,48, марганца 0,55...0,85, кремния 0,15...0,35, фосфора - не более 0,04, серы - не более 0,45; хрома и никеля - не более каждого по 0,3; меди - не более 0,25.

Таблица

Исходя из выше перечисленного примем решение использовать в проектируемом вагоне колесную пару типа РУ1Ш-950.

При условном (приближённом) методе расчёта на прочность ось рассматривается в статическом состоянии, на неё действует система сил (см. рис.16), состоящая из вертикальной силы, равной  и горизонтальной:

,

где  - максимальная статическая расчётная или фактическая нагрузка от колёсной пары на рельсы.

Множители в выражениях по определению горизонтальной и вертикальной сил учитывают динамической действие сил соответственно в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Рис. 16 Схема действия сил при условном методе расчёта оси колёсной пары

Расчёт и выбор соответствующих значений величин будем производить, руководствуясь Нормами для расчёта и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) и ГОСТом 4835-80.

Исходные данные:

тип оси колёсной пары - РУ1Ш;

фактический диаметр шейки оси мм;

фактический диаметр подступичной части оси мм;

фактический диаметр середины оси мм;

допускаемый износ по длине шейки оси м.

осевая нагрузка т;

количество осей вагона ;

вес брутто вагона т.

1)   Вычисление нагрузок.

Осевая нагрузка (выраженная в единицах СИ), Н:

;

Н = 0,213 МН.

Вес колёсной пары (выраженный в единицах СИ), Н:

,

где  - масса колёсной пары РУ1Ш,  = 1,2 т;

Н.

Вертикальная нагрузка, действующая на колёсную пару, Н:

;

Н.

1)   Определение изгибающих моментов.

Изгибающий момент в первом расчётном сечении, :

,

где  - расстояние от центра оси колёсной пары до центра тяжести кузова,

= 1,45 м;

- расстояние между центрами приложения нагрузки на шейки,
= 2,036 м;

 - длина шейки оси, = 0,19 м;

 - коэффициент, учитывающий увеличение длины шейки при износе бурта (вводится для букс с подшипниками скольжения),  = 0;

= 0,020.

Изгибающий момент во втором расчётном сечении, :

,

где  - половина расстояния между центрами приложения нагрузки на шейки,

м: ;

м;

s - половина расстояния между кругами катания, м:

,

где 2s - расстояние между кругами катания, 2s = 1,58 м;

м;

 - радиус средне изношенного колеса,  = 0,45 м;

 ≈

≈ 0,098.

Изгибающий момент в третьем расчётном сечении, :

;

 ≈ 0,056.

1)   Нахождение диаметров оси.

Диаметр шейки оси, мм:

,

где  - допускаемое напряжение для шейки оси, Па;

мм ≈ 0,1201 м.

С учётом припусков на обработку окончательно принимаем, мм:

;

мм ≈ 0,1221 м.

Замечаем, что условие

 ≤

выполняется.

Диаметр подступичной части оси, мм:

,

где  - допускаемое напряжение для подступичной части оси,

Па;

мм ≈ 0,1823 м.

С учётом припусков на обработку окончательно принимаем, мм:

;

мм ≈ 0,1883 м.

Замечаем, что условие

 ≤

выполняется.

Диаметр средней части оси, мм:

,

где  - допускаемое напряжение для средней части оси, Па;

мм ≈ 0,1542 м.

С учётом припусков на обработку окончательно принимаем, мм:

;

мм ≈ 0,1602 м.

Замечаем, что условие  ≤  выполняется

Вывод: по результатам условного метода расчёта при осевой нагрузке т условие прочности оси колёсной пары РУ1Ш грузового вагона обеспечено, так как все рассчитанные диаметры оси меньше допускаемых.

3.2 Выбор буксовых подшипников

В настоящее время в России более 95% грузового вагонного парка и весе пассажирские вагоны оборудованы буксами с подшипниками качения.

Типовая букса с глухой подшипниковой посадкой внутреннего кольца цилиндрических роликовых подшипников на шейку оси применяется в современных грузовых и пассажирских вагонах.

На железных дорогах России наиболее широко распространены буксы на горячей посадке вследствие их преимуществ. Современная типовая букса с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками для любого типа грузового вагона может иметь два вида торцового крепления внутренних колец от продольного сдвига - торцовой корончатой гайкой или тарельчатой шайбой. Буксас торцовым креплением гайки (см. рис.17, а, б) имеет корпус 1 с приливами 15, в котором размещены передний 2 и задний 3 подшипники с короткими цилиндрическими роликами. Со стороны колеса корпус закрыт лабиринтным уплотнением 4 (съёмные лабиринт) и 5 (лабиринтное кольцо), а впереди - крепительной 8, укреплённой болтами 16 к корпусу и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9. Крепительная крышка из стали или алюминиевого сплава прочно удерживает наружные кольца роликовых подшипников 2 и 3 в буксе, не позволяя им проворачиваться и перемещаться вдоль оси при вращении колёсной пары. Внутренние кольца подшипников закреплены на шейке оси с торца корончатой гайкой 11, стопорной планкой 13 и болтами 12. Между корпусом буксы 1 и крепительной крышкой 8 установлено уплотнительное кольцо 7, обеспечивающее герметизацию буксового узла. Внутренняя полость буксы заполнена консистентной смазкой, обеспечивающей надёжную работу подшипников в сложных условиях их нагружения.

Рис.17 Букса грузового вагона с двумя цилиндрическими роликовыми подшипниками:

а - конструкция; б - торцовое крепление внутреннего кольца корончатой гайкой; в - торцовое крепление внутреннего кольца тарельчатой шайбой

Другой вариант торцового крепления внутренних колец подшипников отличается следующими особенностями (см. рис.17, в). К торцу шейки оси тремя или четырьмя (варианты) болтами 21 укрепляется тарельчатая шайба 17, которая своими выступающими краями нажимает на приставное кольцо 18 и прочно закрепляет внутренние кольца подшипников 19 и 20 на шейке оси 14, удерживая их от продольного сдвига при действии осевых нагрузок.

Буксы на горячей и втулочной посадке имеют свои преимущества и недостатки. Преимуществами букс с глухой подшипниковой посадкой является снижение массы вследствие отсутствия втулки и уменьшения габаритных размеров подшипника; сокращение почти в 5 раз затрат труда на монтаж и демонтаж подшипников, а в связи с этим в два с половиной раза снижение эксплуатационных затрат на ремонт букс. Однако, при таком способе посадки нередко наблюдается потеря натяга.

В буксах современных вагонов применяют радиальные роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами двух типов: однорядные с цилиндрическими роликами и однобортовым внутренним кольцом (см. рис.18, а); однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом. В буксах вагонов прежних лет постройки использовали двухрядные сферические роликовые подшипники на втулочной посадке кольцом (см. рис.18, б).

Рис. 18 Типы роликовых подшипников:

а - цилиндрический на горячей посадке; б - сферический на втулочной посадке

Подшипники состоят из наружного 1 и внутреннего 3 колец, роликов 2 и сепараторов 4. Кольца и ролики изготавливают из сталей марок ШХ4, ШХ15 и ШХ15СГ. Сталь марки ШХ4 регламентируемой прокаливаемости обладает более высокой твёрдостью поверхностного слоя и достаточной вязкостью внутренних волокон, что обеспечивает более высокую устойчивость хрупкому разрушению по сравнению со сталями марок ШХ15 И ШХ15СГ.Ролики цилиндрического подшипника имеют скосы у торцов. У подшипников на горячей посадке ролики с 1973 г. изготавливали с рациональным контактом с поверхностью дорожек качения колец - с так называемой ”бомбиной”.

Расчёт вагонных подшипников качения

Расчёт подшипников качения производиться на основании ГОСТ 18855-73.

Исходные данные:

количество осей вагона ;

вес брутто вагона  т;

тип оси колёсной пары - РУ1Ш;

масса колёсной пары РУ1Ш  = 1,2 т;

диаметр средне изношенного колеса  = 0,9 м;

расчётный диаметр шейки оси (см. гл. 2.2) мм;

количество цилиндрических роликовых подшипников в одной буксе ;

расчётная долговечность подшипников для грузовых вагонов тыс. км.

Выбор цилиндрических роликовых подшипников качения на горячей посадке.

Вес брутто (выраженный в единицах СИ), Н:

;

Н.

Вес колёсной пары (выраженный в единицах СИ), Н:

,

Н.

Статическая нагрузка на один цилиндрический роликовый подшипник, Н:

;

Н.

Динамическая эквивалентная нагрузка для цилиндрических роликовых подшипников, Н:

,

где  - коэффициент, учитывающий динамичность приложения нагрузки,

 = 1,3 (для грузовых вагонов);

Н.

Необходимая динамическая грузоподъёмность при установленной долговечности  в тыс. км определяем по [2, (6)], Н:

;

Н.

Учитывая полученную динамическую грузоподъёмность С =  и диаметр шейки мм, которая равняется внутреннему диаметру или диаметру посадочной втулки подшипника d, выбираем подшипники.

тип - 3232226Л2, 3042226Л1;

наружный диаметр - D = 230 мм;

внутренний диаметр - d = 130 мм;

ширина - B = 80 мм;

количество роликов - z = 16;

тип посадки - горячая;

динамическая грузоподъёмность -  = 481000 Н.

3.3 Расчёт рессорного подвешивания

Упругие элементы, являясь составной частью рессорного подвешивания, смягчают толчки и удары, действующие на движущийся вагон от рельсового пути. В качестве упругих элементов применяют витые стальные пружины, резиновые, пневматические, торсионные, стальные листовые рессоры. Пружина - упругий элемент, изготовленный завивкой.

В ходовых частях современных вагонов наибольшее распространение получили витые цилиндрические пружины (см. рис.19, а), которые по сравнению с применяемыми ранее листовыми рессорами позволяют получать необходимые упругие характеристики при меньших массах и габаритных размерах, а в сочетании с гасителями колебаний обеспечивать более спокойный ход вагона. Кроме того, пружины могут смягчать горизонтальные толчки и удары, что не могут листовые рессоры, пружины также гораздо проще в изготовлении и ремонте, чем листовые рессоры. В силу своих преимуществ цилиндрические пружины (см. рис.19, а) почти вытеснили широко применяемые ранее листовые рессоры. Хотя конические рессоры (см. рис. 19, б) имеют более благоприятную силовую характеристику, но сложны в изготовлении и ремонте. Поэтому они не нашли широкого распространения в вагоностроении.

Рис.19 Витые пружины:

а - цилиндрическая; б - коническая

Под действием вертикальной расчётной силы (в дальнейшем P без индекса) пружина прогнётся, в материале возникнут напряжения. Рассматривая произвольное поперечное сечение витка (см. рис. 20, а), приложим к его центру равные и противоположно направленные силы P, что не приведёт к нарушению равновесия. В результате крутящий момент M пары сил P на плече R вызовет деформацию кручения  в поперечном сечении прутка (рис. 20, б), а сила P, направленная вниз, - деформацию среза  (см. рис. 20, в).

Если для обеспечения прочности и необходимых гибких свойств однорядной пружины получаются слишком большие её габаритные размеры, то целесообразно применять многорядные пружины. В связи с этим в вагонах наибольшее распространение получили двухрядные пружины, а в центральном подвешивании тележек пассажирских вагонов - трёхрядные. Заметим, что двухрядная пружина работает по системе с параллельным их расположением в комплекте.

Рис. 20 Расчётная схема цилиндрической пружины: а - схема действия сил; б - распределение в сечении прутка касательных напряжений от действия крутящего момента М; в - распределение касательных напряжений от действия перерезывающей силы Р

При проектировании рессорного подвешивания вагона необходимо руководствоваться Нормами для расчёта и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных).

Исходные данные:

вес брутто вагона  т;

конструктивная скорость км/ч.

Определение искомых параметров рессорного подвешивания.

Определяем массу надрессорного строения вагона, т:

,

где  - масса тележки,  = 4,9 т (для тележки 18-100);

 - масса надрессорной балки,  = 0,5 т;

т.

Вес надрессорного строения, Н:

;

Н

Кузов вагона с заданной скоростью движения при схеме рессорного подвешивания тележки по типу ЦНИИ-Х3-0 подвешен на 4-х рессорных комплектах (по 2 комплекта на каждой тележке), каждый элемент состоит из сети упругих элементов.

Статическая нагрузка на один упругий элемент (пружину) определяется выражением, Н:

,

где  - количество тележек, = 2;

 - количество комплектов на тележке, = 2;

 - количество упругих элементов в комплекте, = 7;

Н.

Расчётная нагрузка на одну пружину, Н:

,

где  - коэффициент конструктивного запаса, = 2,0

Н.

Вычислим коэффициент кривизны прутка:

,

где  - индекс пружины,  = 6.

.

Диаметр прутка находим по условию обеспечения прочности пружины, м:

,

где  - допускаемое суммарное напряжение от напряжений кручения  и  касательных напряжений , Па;

;

м.

Средний диаметр пружины, м:

м.

Количество рабочих витков равняется:

,

где  - статический прогиб рессорного подвешивания, = 0,05 м (по рекомендации [3, с. 4];

G - модуль сдвига материала пружины, Па;

.

Жёсткость пружины, Н/м:

;

 Н/м.

Для создания более компактного рессорного подвешивания заменим полученную пружину эквивалентной ей двухрядной.

Наружный диаметр прутка пружины, м:

,

где s - зазор между внутренней и наружной пружинами, s = 0,003 м (по рекомендации [3, c. 9];

= 0,0303 м.

Внутренний диаметр прутка пружины, м:

;

м.

По ГОСТ 2590-71 принимаем:

наружный диаметр прутка пружины м;

внутренний диаметр прутка пружины м.

Средние диаметры пружин, м:

;

;

м;

м.

Количество рабочих витков наружней и внутренней пружин:

;

;

;

.

Высота наружной и внутренней пружин в сжатом состоянии до соприкосновения витков, м:

;

;

м;

м.

Расчётный (максимальный) статический прогиб, м:

;

м.

Высота наружной и внутренней пружин в свободном состоянии, м:

;

;

м;

м.

Для выравнивания высот наружной и внутренней пружин необходимо предусмотреть прокладку под внутреннюю пружину толщиной, м:

;

м.

Во избежание потери устойчивости или значительного искривления пружины при сжатии необходимо выполнения следующего условия:

 ≤ 3,5.

В нашем случае условие устойчивости определяем по параметрам наружной пружины, определяющей устойчивость гнезда в целом:

≤ 3,5;

 ≤ 3,5.

Вывод: таким образом, комплект, состоящий из семи двухрядных пружин, будет устойчивым.

Жёсткости наружной и внутренней пружин определяются так, Н/м:

;

;

 Н/м;

 Н/м.

Суммарная жёсткость двухрядной пружины составит, Н/м:

;

 Н/м.

Погрешность по сравнению с необходимой жёсткостью составляет, %:

;

%.

Вывод: расчёт является корректным, так как полученная погрешность не превышает 5%.

Гасители колебаний

При движении вагона по периодическим неровностям пути (стыкам рельсов, например) со скоростью, когда частоты вынужденных и собственных колебаний близки по величине, могут возникать большие амплитуды колебаний кузова на рессорах (резонанс), если в системе рессорного подвешивания отсутствуют или малы силы сопротивления. Поэтому для гашения резонансных колебаний в систему рессорного подвешивания вводят специальные гасители, которые позволяют снизить амплитуды и ускорения колебательного движения, а следовательно, уменьшить воздействие динамических сил на элементы вагона и перевозимый в нём груз. Многочисленные разновидности конструкций гасителей колебаний, применяемых в подвижном составе, можно объединить в две большие группы: фрикционные и вязкого сопротивления. Рассмотрим только фрикционные гасители колебаний.

Фрикционные клиновые гасители колебаний широко применяют в тележках грузовых вагонов. Так, в двухосных тележках типа ЦНИИ-Х3 фрикционный гаситель колебаний состоит из двух фрикционных клиньев 2 (см. рис. 21), размещённых между наклонными поверхностями концов надрессорной балки 1 и фрикционными планками 3, укреплёнными на колонках 4 боковой рамы тележки. Клинья опираются на двухрядные цилиндрические пружины 5

Рис. 3.8Фрикционный гаситель колебаний

Работа таких гасителей заключается в следующем. При вертикальных колебаниях надрессорной балки 1 совместно с обрессоренными массами вагона фрикционные клинья 2 перемещаются вниз и вверх относительно фрикционных планок 3. В результате между клиньями и планками возникают силы трения, создающие сопротивление колебательному движению. При этом величина силы трения прямо пропорциональна прогибу пружин и возрастает с его увеличением, так как клинья прижимаются с большей силой. Работа сил трения преобразуется в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду необратимо.

Такого типа гаситель называют фрикционным с переменной силой трения, зависящей от прогиба.

Установление параметров гасителей колебаний

Расчёт фрикционных гасителей колебаний практически сводится к определению необходимых углов наклона поверхностей трения и подбора трущихся пар с соответствующими коэффициентами трения.

При расчёте рассматривается равновесие надрессорной балки и клиньев под действием приложенных к ним сил.

На рис. приведена расчётная схема клинового гасителя, на которой обозначены:

 - угол наклона к вертикали трущихся поверхностей надрессорной балки и фрикционных клиньев;

 - угол наклона к вертикали трущихся поверхностей фрикционных планок, укреплённых на боковых рамах тележки и клиньев;

 - суммарная жёсткость основных пружин рессорного комплекта, на которые передаёт нагрузку надрессорная балка;

 - жёсткость пружины, поддерживающей фрикционный клин.

Рис. Схема клинового гасителя колебаний

При расчёте параметров фрикционного клинового гасителя колебаний вагона необходимо руководствоваться Нормами для расчёта и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных).

Исходные данные:

вес брутто вагона  т;

длина кузова вагона м;

база вагона м;

база тележки м;

масса надрессорного строения т = 78400 кг;

вес надрессорного строения Н;

статический прогиб рессорного подвешивания под нагрузкой брутто
= 0,05 м.

Определение параметров гасителя колебаний.

Половина длины кузова, м:

;

м.

Половина базы вагона, м:

;

м.

Жёсткость рессорного подвешивания одной тележки при деформации рессор в вертикальном направлении, Н/м:

;

Н/м.

Масса надрессорного строения, т:

,

где  - масса тележки, = 4,9 т;

 - масса надрессорной балки, = 0,5 т;

т = 76400 кг.

Момент инерции массы кузова относительно поперечной горизонтальной оси, проходящей через его центр масс,  :

,

 - момент инерции кузова,

.

Частота собственных колебаний кузова в вертикальной продольной плоскости,

для подпрыгивания

;

;

для галопирования

;

.

Определяем фазы прохождения колёсными парами вагона косинусоидальных неровностей рельсового пути:

;

;

,

где  - половина длины рельсового звена 25 м,  = 12,5 м;

;

;

.

Частота колебаний, Гц:

для подпрыгивания

;

Гц;

для галопирования

;

Гц.

Допускаемая амплитуда колебаний кузова вагона, м:

для подпрыгивания

,

где  - показатель плавности хода,  = 4 (для грузовых вагонов);

м;

для галопирования

;

м.

Параметр гасителя колебаний для тележки из условия обеспечения устойчивого режима при колебаниях подпрыгивания кузова, :

,

где  - амплитуда волны профиля пути, т. е. половина разности уровня рельса  под колесом вагона в середине волны (рельсового звена) и в низшей точке (зоне стыка),  = 0,005 м;

.

Параметр гасителя при колебаниях галопирования кузова, :

,

.

Принимаем большее значение параметра гасителей колебаний тележки

.

В проектируемом рессорном подвешивании устанавливаются гасители колебаний трения, развивающее сопротивление колебаниям пропорционально перемещению упруго подвешенной части вагона.

За основу дальнейших вычислений принимаем результаты, полученные при колебаниях галопирования кузова (параметр гасителей колебания тележки равняется параметру гасителей при колебаниях галопирования).

Параметр гасителей (коэффициент относительного трения) определим так:

;

.

Полученный параметр не должен быть меньше рекомендуемого значения:

,

где  - количество колёсных пар в тележке,  = 2;

;

k - коэффициент, k = 0,8 (для центрального рессорного подвешивания);

.

Таким образом, фрикционный гаситель колебаний должен иметь коэффициент относительного трения .

3.4     Расчет элементов тележки 18-100

3.4.1  Расчет рамы тележки

Настоящий расчет выполнен с целью оценки прочности боковой рамы тележки модели 18-100.

Расчет производится в соответствии с "Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм 1996 (несамоходных). (далее по тексту «Нормами...»).

Прочность боковой рамы в соответствии с «Нормами...» оценивается при двух расчетных режимах:

·   По первому расчетному режиму рассматривается относительно редкое сочетание экстремальных нагрузок. Основное требование при расчете на прочность по этому режиму - не допустить появление остаточных деформаций (повреждений) в узле или детали. В эксплуатации, первому режиму расчета соответствует: осаживание и трогание тяжеловесного состава с места; соударение вагонов при маневрах, в том числе при роспуске с сортировочных горок; экстренное торможение в поездах при малых скоростях движения.

·   По третьему расчетному режиму рассматривается относительно частое возможное сочетание умеренных по величине нагрузок, характерное для нормальной работы вагона в движущемся поезде. Основное требование при расчете по этому режиму - не допустить усталостного разрушения узла или детали. В условиях эксплуатации, третий расчетный режим соответствует случаю движения вагона в составе поезда по прямым и кривым участкам пути и стрелочным переводам с допускаемой скоростью, вплоть до конструкционной; при периодических служебных регулировочных торможениях; периодических умеренных рывках и толчках; штатной работе механизмов и узлов вагона.

Исходные данные

Боковая рама изготовлена из стали 20ГФЛ, допускаемое напряжение, для которой по 3 расчетному режиму составляют 150МПа.

Расчетная схема и принятые допущения:

Расчет производился методом конечных элементов с использованием конечно элементного пакета ANSYS 12.0. Для расчета была создана стержневая конечно элементная модель боковой рамы. Особенность боковой рамы, заключающаяся в наличии протяженных узлов, учитывалось путем задания в узлах абсолютно жестких стержней. Длина абсолютно жестких стержней принималась равной 2/3 протяженности узла, на 1/3 протяженности узла в узел заходил деформируемый стержень.

Боковая рама нагружалась тремя силами, приложенными к нижнему поясу. Величина нагрузки складывалась из трех составляющих:

- вертикальной статической нагрузки;

- вертикальной динамической нагрузки;

- вертикальной добавки от действия боковой силы.

Вертикальная динамическая нагрузка определялась путем умножения статической нагрузки на коэффициент вертикальной динамики.

Коэффициент вертикальной динамики в соответствии с «Нормами…», определяется по формуле (1):

 (1)

где:  - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

 - параметр распределения, согласно «Нормам…» принимается равным 1,13.

 - доверительная вероятность, с которой определяется коэффициент вертикальной динамики;

Среднее вероятное значение  определяется по формуле (2):

 (2)

где:  - коэффициент, равный для необрессоренных частей тележки 0,05.

 - коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке под одним концом экипажа, определяется по формуле (3):

; (3)

 - конструкционная скорость движения, м/c;

- статический прогиб рессорного подвешивания, м. Для тележки модели 18-100 принимается равный 0.05.

Подставляя данные в формулу (2) получаем коэффициент вертикальной динамики равный 0.52.

Расчетная схема боковой рамы показана на рис.

Рис. 3.1 Расчетная схема боковой рамы тележки

Характеристики поперечных сечений стержневых конечных элементов.

Рис.3.3 Сечение № 1 (Верхний пояс)

Рис.3.4 Сечение № 2 (Наклонный верхний пояс)

Рис.3.5 Сечение № 3 (Наклонный пояс)

Рис.3.6 Сечение № 4 (Нижний пояс)

Рис.3.7 Сечение № 5 (Колонка)

Результаты расчета

В результате расчета были получены напряжения, возникающие в боковой раме. Распределение эквивалентных напряжений по теории Мизеса показано на рис.3.2

Рис.3.2 Распределение эквивалентных напряжений в боковой раме (вид сверху и вид снизу)

Как видно из рис.3.2 наибольшие напряжения возникают на нижних волокнах нижнего пояса величина этих напряжений составляет 140 МПа, что не превосходит допускаемых.

Выводы: условие прочности рамы тележки проектируемого вагона по результатам расчёта при осевой нагрузке т для I режима и III режима обеспечено, так как действительные напряжения меньше допускаемых

4. Расчет автосцепного устройства вагона

4.1 Расчет поглощающего аппарата

В автосцепном устройстве грузового 4-х осного вагона применяется поглощающий аппарат Ш-2-В.

Расчет полощающего аппарата сводится к расчету по энергоемкости, т. е. величины кинематической энергии удара, воспринимаемой при ударном сжатии.

Энергоемкость поглощающего аппарата грузового вагона:

 , где

 - вес вагона брутто

V - расчетная скорость вагонов при соударении

Такую энергоемкость может осуществить поглощающий аппарат Ш-2-В, который имеет увеличенную высоту пружин за счет отсутствия нажимной шайбы и более высокую стабильность действия.

4.2 Расчет автосцепки

Корпус автосцепки изготовлен из низколегированной стали марки 20ГЛ, имеющей характеристики:

-         временное сопротивление разрыву ;

          предел текучести ;

          относительное удлинение ;

Разрушение корпусов, отлитых из этой стали, происходит при усилии 4МН, если продольные силы совмещены.

Точный расчет головной части затруднен сложной конфигурацией, а также изменением величины, степени динамичности и точек приложения расчетных усилий в эксплуатации в связи с относительными перемещениями автосцепок, износами поверхности их контура, переменной величиной коэффициентов трения.

Меньше трудностей возникает при расчете хвостовика корпуса.

Смещение осей в вертикальном направлении допускается не более 50 мм, а в горизонтальном - не более 175 мм. Произведем расчет корпуса по сечению I-I. Наибольшее напряжение в этом сечении от профильных сил при максимальном вертикальном смещении не должно превосходить предела текучести выбранного материала.

Напряжения в сечении I-I:

, где

 - продольное усилие , N=2,5 МН

Г - площадь поперечного сечения I-I

W - момент сопротивления

M - изгибающий момент

, где

 - ексцентриситет, E = 50 mm.

Найдем напряжения в сечении I-I.

Рассчитанный хвостовик автосцепки удовлетворяет условию прочности.

4.3 Расчет деталей упряжи

Тяговый хомут автосцепки СА-3 рассчитан на установку в нем поглощающих аппаратов с габаритными размерами 563-318-230.

Тяговый хомут отлит из стали 20 ГФЛ со временным сопротивлением 540 МПа, пределом текучести 390 МПа, относительным удлинением 18%. Сталь нормализуют.

Напряжения в тяговом хомуте в наиболее опасном сечении I-I с приложением продольной силы N=2,5МН не должны превышать .

Рассчитаем напряжения в сечении I-I.

, где

 - продольная сила, N=2,5 МН

Г - площадь поперечного сечения

Тяговый хомут удовлетворяет данному условию прочности.

5. Разработка модернизации

При модернизации вагона нужно учитывать:

           снижение затрат на модернизацию,

           улучшение технико-экономических параметров,

Хоппер был спроектирован с глубокой модернизацией кузова. В отличии от своего вагона прототипа 19-Х051, кузов спроектированного вагона имеет «каплевидную» форму, которая лучше реагирует и переносит нагрузки. Это улучшение позволило снизить общий вес вагона, что положительно сказалось технико-экономических параметрах по сравнению с прототипом: уменьшился технический коэффициент тары и увеличилась грузоподъёмность (см. таблицу).

Модернизированный кузов, несмотря на свою сложную геометрию, при современном уровне технического развития достаточно прост в производстве. Это связанно с тем что в нем отсутствуют многие типичные элементы несущего каркаса (крыша, верхний обвязочный пояс…), вместо них нагрузку воспринимают стойки и сама обшивка.

Таблица

Список литературы

1. Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР (альбом-справочник). Москва. Транспорт 1989 г.

2. “Вагоны” под редакцией Шадура Л.А.