Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный университет путей сообщения

Дипломный проект

на тему: "Четырёхосный крытый вагон"

Разработчик: И.В. Плотников

2014

Содержание

Введение

1. Анализ базового объекта

2. Описание конструкции спроектированного вагона, его составных частей

2.1 Линейные размеры крытого вагона

2.2 Рама вагона

2.3 Тормозное оборудование

2.4 Ходовая часть

2.5 Автосцепное устройство

2.6 Расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство и опорные части

2.7 Эластомерный поглощающий аппарат 73 ZW

2.8 Расчет технико-экономических параметров крытого вагона

2.9 Расчет оптимальных параметров вагона

3. Расчетная часть

3.1 Расчёт коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

3.2 Оценка соответствия элементов ударно-тяговых устройств требованиям норм

3.2.1 Проверка автоматической сцепляемости вагона в кривой

3.2.2 Проверка прохода вагона горбов сортировочных горок без саморасцепа



Введение

Железнодорожный транспорт, являясь основным видом транспорта России, имеет важнейшее значение для нашей страны. Для нормальной деятельности железнодорожного транспорта необходимы соответствующее развитие и взаимная слаженность в работе всех его звеньев - отраслей. Вагонное хозяйство с его основой - вагонным парком - является одной из главных и сложенных отраслей железнодорожного транспорта.

Большое значение имеет рациональность конструкции вагонов и их технико-экономические показатели, определяющие удобство перевозок пассажиров, провозную способность дорог, возможность широкого внедрения комплексной механизации и автоматизации при изготовлении и ремонте вагонов, а также при их эксплуатации, размеры капитальных вложений и себестоимость перевозок.

Современный парк вагонов отличается многообразием их типов конструкций. Постоянное совершенствование вагонного парка - важного звена транспорта - позволяет выполнять перед транспортом задачи; полное удовлетворение народного хозяйства и населения в перевозках, значительное повышение скоростей движения поездов, увеличение пропускной и провозной способности железных дорог, повышение производительности труда, снижение себестоимости перевозок, уменьшение удельных капитальных вложений, обеспечение комфорта пассажирам, сохранность ценных качеств скоропортящихся грузов, предупреждение повреждений хрупких грузов, защита ряда грузов от атмосферных осадков, универсальность, максимальное использование грузоподъёмности и др.

Этими же факторами определяется сложность конструкции вагонов, оснащены автоматическим тормозом, автоматической сцепкой, ходовыми частями, обеспечивающими движение с высокими скоростями, необходимой плавностью, малым сопротивлением.

Вагонная техника занимает одно из ведущих мест среди других грузовых видов железнодорожной техники. Удельный вес стоимости грузовых вагонов в общей системе основных средств магистральных железных дорог равен примерно одной пятой. Около 20 % всех эксплуатационных расходов железных дорог приходится на грузовые вагоны.

При выборе подвижного состава для перевозки того или иного груза в большинстве случаев приходится решать весьма важный вопрос: создавать специализированный или универсальный вагон.

Специализированный подвижной состав имеет значительно лучшее по сравнению c универсальным конструктивно-технические показатели, повышает степень механизации погрузочно-разгрузочных работ, сокращает простой вагонов, улучшает сохранность грузов. Однако при его эксплуатации увеличивается в большинстве случаев порожний пробег и объём работ, связанный с регулированием порожних вагонов и отсутствие резервов провозной и пропускной способности на ряде направлений.

В настоящее время, в стране сложилось нестабильное финансовое положение, поэтому непредсказуемые рыночные условия диктуют нецелесообразность использования одинакового подвижного состава, а предполагают быструю организацию гибких провозных возможностей с максимальным использованием имеющихся ресурсов подвижного состава. Компании- перевозчику целесообразно проводить недорогую и быструю модернизацию и реконструкцию имеющего вагонного парка, с целью продления сроков эксплуатации, что позволит в наибольшей степени удовлетворить запросы потребителей на перевозку различных видов грузов и упаковки.

В данном дипломном проекте рассмотрен крытый грузовой вагон, конструкцию которого следует пересмотреть на основе проведения проверки технологии и приведения в соответствие нормативной документации.



1. Анализ базового объекта

Вагон 4-осный с переходной площадкой предназначен для перевозки тарно-штучных, пакетированных и других грузов, требующих защиты от атмосферного воздействия.

В качестве вагона прототипа задан крытый вагон модели 11-276 (рис. 1.1). Цель дипломного проекта - разработка крытого вагона с лучшими технико-экономическими характеристиками.

Рис. 1.1. Общий вид крытого четырёхосного вагона 11-276

Вагон оборудован автосцепкой СА-3 и поглощающим аппаратом ПМК-110А или Ш 6-ТО-4, автоматическим тормозом и, воздухораспределителем № 483А, регулятором рычажной передачи РТРП, авторежимом грузовым № 265А-1.

Несущие элементы вагона выполнены из низколегированной стали 09Г 2Д по ГОСТ 19281-89. Крыша - цельнометаллическая, съемная при ремонте. Стены вагона и двери внутри обшиваются фанерой хвойных пород. Крыша изнутри подшивается древесноволокнистыми плитами.

Пол вагона деревянный, покрытый в зоне дверного проема металлическим рифленым листом.

Ниже приведены характеристики базового вагона-прототипа (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Характеристики базового объекта

Габарит по ГОСТ 9238-83	1-ВМ
Грузоподъемность	68	т
Масса тары	26	т
Объем кузова	122	м 3
Нагрузка от колесной пары на рельсы
Статическая	230,0 (23,5)	кН (тс)
Погонная	59,97 (6,12)	кН/м (тс/м)
Конструкционная скорость	120	км/ч
База	10000	мм
Длина
По осям сцепления автосцепок	15360	мм
По концевым балкам рамы	14570	мм
Ширина	3266	мм
Высота от УГР
Максимальная	4688	мм
До уровня пола	1286	мм
Внутренние размеры кузова
Длина	13821	мм
Ширина	2745	мм
Ширина переходной площадки в зоне торцевых стенок	491	мм
Размеры в свету
Дверного проема	3802 x 2334	мм
Загрузочного люка в боковой стене	614 x 365	мм
Высота кузова внутри по боковой стене	2800	мм
ТУ	24.05.900-8



2. Описание конструкции спроектированного вагона, его составных частей

2.1 Линейные размеры крытого вагона

Спроектированный вагон имеет следующие размеры:

· длина вагона по осям сцепления - 15.22 м;

· внутренняя длина вагона - 13.8 м;

· ширина кузова вагона - 3.24м;

· внутренняя ширина кузова вагона - 3.04, м;

· база вагона - 9.9, м;

· высота кузова - 2.8, м;

Материал для изготовления балок.

Хребтовая балка изготовлена из стали 12Г 2ФД-375-14.

Концевая, шкворневая балки, изготовлены из стали 345-09Г 2Д-13 ГОСТ 19281--89:

Передний и задние упоры изготовлены из стали 20ГЛ ГОСТ 22703-91.

Боковые балки рамы изготовлены из швеллера № 20, усиленного в зоне дверного проема швеллером № 8. Боковая стена имеет восемь стоек и верхнюю обвязку, обшитые металлическими листами с горизонтальными гофрами. Восемь из этих стоек изготовлены из омегообразного гнутого профиля 80 X 76 X 33 X 5 мм, а две дверные - из зетобразного профиля № 8 и приваренного к нему угольника 75 X 50 X 6 мм, служащего притвором двери. Верхней обвязкой боковой стены служит уголок 90 X 56 X 8 мм. Толщина металлической обшивки внизу 3 мм, а вверху 2 мм. Боковые стены имеют по два загрузочных люка и по одному уширенному дверному проему (3825 мм), в котором установлены две задвижные самоуплотняющиеся под распирающим действием зерна двери с верхней подвеской на роликах к рельсу. Двери металлические, обшитые внутри фанерой толщиной 8 мм. Люк внизу одной из дверей служит для снятия распирающего действия зерна перед выгрузкой. Дверь имеет средний замковый стык и механизм запирания, обеспечивающий необходимое уплотнение.

Торцовые стены состоят из угловых стоек (гнутый профиль 80 X 80 X 6 мм) и верхней обвязки (уголок 90 X 56 х 8 мм), обшитых листом толщиной 3 мм с горизонтально направленными трапецеидальными гофрами высотой 90 мм и шагом 300 мм. Боковые и торцовые стены внутри обшиты влагостойкой фанерой толщиной 10 мм. Крыша и ее оборудование в основном такие же, как у вагона с деревянной обшивкой. Для облегчения ремонта крыши разработана и испытывается ее съемная конструкция. Обвязка такой крыши соединена заклепками с верхними обвязками стен.

Боковые и торцевые стены кузова жёстко связаны с рамой. Каркас боковой стены состоит из верхней обвязки, двух шкворневых, двух дверных и шести промежуточных стоек. Нижней обвязкой стены служит продольная боковая балка рамы. Снаружи каркас обшит гофрированной металлической, изнутри - деревянной обшивками. В средней части боковой стены расположена двухстворчатая самоуплотняющаяся дверь, по концам в верхней части имеются люки, оборудованные вентиляционными решётками. Створки двери раздвигаются в стороны и перемещаются с помощью роликов по дверному рельсу, расположенному в верхней части. Снизу дверь ограничивается порогом. Одна из створок двери оборудована обезгруживающим люком, снабженным специальным запором, объединенным с центральным запором дверей. Для облегчения открывания створок дверей при возможных заеданиях на кузове размещены специальные рейки, а на створках приварены скобы. Торцевая стена посредством двух угловых и двух промежуточных стоек снизу приварена к концевой балке рамы, а сверху верхней обвязкой связана с фрамугой крыши. Торцевая стена имеет наружную металлическую и внутреннюю деревянную обшивки и оборудована скобами, служащими для доступа обслуживающего персонала на крышу. Цельносварная крыша оборудована трапом для доступа к загрузочным люкам. Крыша состоит из двух фрамуг и набора дуг, продольных боковых обвязок и продольных подкрепляющих элементов, сверху покрытых гофрированной металлической обшивкой. Изнутри посредством уголков и скоб болтами к дугам крепится подшивной потолок из влагостойкой фанеры. вагон крытая конструкция проектирование

2.2 Рама вагона

Рама кузова (Рис. 2.1) сварная, состоит из сквозной хребтовой балки, двух продольных боковых, двух шкворневых, двух концевых поперечных балок. Между шкворневыми балками рамы расположены две поперечные основные (дверные) и семь промежуточных, а также продольные балки, предназначенные для поддержания настила пола. Под дверным проёмом с каждой стороны имеются выдвижные откидывающие вниз подножки для обслуживающего персонала.

Рис. 2.1. Рама проектируемого вагона

В консольной части хребтовой балки установлены задние упоры автосцепки, объединённые между собой усиливающей надпятниковой коробкой шкворневого узла, а также передние упоры, объединённые с ударной розеткой автосцепки, заглубленной внутрь рамы. Между задними и передними упорами на вертикальных стенках хребтовой балки установлены предохранительные планки. Боковые продольные балки рамы в дверном проёме усилены балками. По концам рамы оборудованы подножками и поручнями, размещёнными с каждой стороны вагона. На концевых балках установлены поручни и рычаг расцепного привода автосцепки.

Все основные поперечные балки рамы - шкворневые, концевые и дверные в средней части имеют большую высоту, чем в концевых частях, что приближает их к конструкции равного сопротивления изгибу и позволяет уменьшить массу. Сверху на раму настлан пол из досок, соединенных вчетверть и укрепленных по концам металлическим уголком. В зоне дверного проёма настил пола покрыт металлическими листами, что предохраняет деревянные доски от повреждения при производстве погрузочно-разгрузочных работ.

Рама служит для восприятия тяговых усилий, ударов в автосцепку, а также инерционных сил кузова, возникающих при изменении скорости движения.

2.3 Тормозное оборудование

На кронштейнах рамы установлено тормозное оборудование вагона (рис. 2.2). Двухкамерный резервуар 7 прикреплен к раме вагона четырьмя болтами и соединен трубопроводом с пылеловкой 5 через разобщительный кран 8 № 372. С запасным резервуаром (ЗР) 11 объемом 78 л и тормозным цилиндром (ТЦ) 13 диаметром 14" (356 мм) двухкамерный резервуар соединен через автоматический регулятор режимов торможения (авторежим) 12 № 265А. К двухкамерному резервуару 7 прикреплены магистральная 9 и главная 6 части воздухораспределителя № 433. На магистральной трубе 4 диаметром?" (32 мм) расположены концевые краны 2 № 190 и соединительные рукава 1 №Р 17. Концевые краны установлены с поворотом на 60° относительно горизонтальной оси. Это улучшает работу рукавов в кривых участках пути и устраняет удары головок рукавов при следовании через горочные замедлители.

Стоп-кран 3 со снятой ручкой ставят только на вагонах с тормозной площадкой.

При зарядке и отпуске тормоза сжатый воздух из тормозной магистрали (ТМ) поступает в двухкамерный резервуар 7 и заполняет золотниковую и рабочую камеру воздухораспределителя, а также запасный резервуар 11. Тормозной цилиндр 13 сообщается с атмосферой через авторежим 12 и главную часть 6 воздухораспределителя. При понижении давления в ТМ темпом служебного или экстренного торможения воздухораспределитель разобщает ТЦ 13 от атмосферы и сообщает его с запасным резервуаром 11 через авторежим 12.

Рис. 2.2. Схема тормозного оборудования

На раме установлен стояночный тормоз (рис. 2.3), предназначенный для затормаживания вагона на погрузочно-разгрузочных пунктах. Он состоит из тяги 5, соединенной с горизонтальными рычагами автотормоза, червячного сектора 4, червячного вала 2 со штурвалом 1 и ручки-фиксатора 3. Стояночный тормоз приводится в рабочее (левое) и нерабочее (правое) положения перемещением червячного вала 2 со штурвалом 1. Фиксирует червячный вал 2 в рабочем или нерабочем положении ручка фиксатора 3, вагон затормаживается поворотом штурвала 1 по часовой стрелке. Для растормаживания ее ручку-фиксатор необходимо повернуть на 90° в горизонтальное положение. При этом под воздействием возвратной пружины штока тормозного цилиндра червячный вал со штурвалом отбрасывается в нерабочее положение (вправо).

Рис. 2.3. Стояночный тормоз

2.4 Ходовая часть

Тележка двухосная модели 18-9810 по ТУ 3182-003-44297774 предназначена для подкатки под грузовые вагоны, техническими условиями на которые это предусмотрено, оборудованные авторежимом, с характеристиками прогиба не хуже 265А-4; имеющие боковые износостойкие опоры кузова.

Тележка обеспечивает эксплуатацию грузовых вагонов по магистральным железным дорогам колеи 1520 мм в интервале температур окружающей среды от плюс 50°C до минус 60°С (исполнение УХЛ категория размещения 1 ГОСТ 15150).

Конструкция тележки обеспечивает прохождение вагонами кривых участков пути с минимальным радиусом 60 м, сортировочных горок и горок вагоноопрокидывателей. Допускаемые скорости движения вагонов на тележках модели 18-9810 по путям перегонов, станций, сортировочных горок, подъездным и деповским путям устанавливаются в зависимости от конструкции и текущего состояния пути на конкретном участке.

Основные технические характеристики тележки модели 18-9810 приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Основные технические характеристики тележки модели 18-9810

Наименование	Значение
1. Масса тележки в сборе, кг	4900, не более
2. База тележки, мм	18505
3. Конструкционная скорость движения вагона, км/ч	120
4. Максимальная расчетная статическая нагрузка от колесной пары на рельсы, кН (тс)	230,5 (23,5)
5. Расстояние между продольными осями боковых скользунов, мм	15243
6. Расстояние между линиями приложения нагрузок к шейкам осей колесных пар и продольными осями рессорных комплектов, мм	20363

Составные части тележки модели 18-9810 (рисунок 2.4):

- рама тележки нежесткого типа, состоящая из двух боковых рам 1 и надрессорной балки 2 (ОСТ 32.183);

- колесные пары 3 без подшипниковых узлов по ГОСТ 4835 с коническими двухрядными кассетными подшипниками закрытого типа 4 с габаритными размерами 130х 250х 160 мм;

- адаптеры 5, обеспечивающие установку колёсных пар в буксовый проём;

- блокираторы 6 от вертикальных перемещений колёсных пар;

- центральное рессорное подвешивание с кусочно-линейной характеристикой, с каждой стороны тележки состоящее из комплекта 7 девяти двухрядных (наружная и внутренняя) витых цилиндрических пружин (ГОСТ 1452), на две из которых опираются фрикционные клинья, а семь расположены под надрессорной балкой;

- фрикционные клинья 8, каждый из которых состоит из двух частей, образующих совместно наклонную поверхность пространственной конфигурации;

- тормозная рычажная передача 9, которая обеспечивает одностороннее нажатие тормозных колодок на колеса и оборудуется композиционными или чугунными (при особых условиях эксплуатации) тормозными колодками;

- валики, шайбы, шплинты, соединяющие детали тормозной рычажной передачи тележки с боковыми рамами и надрессорной балкой;

- шкворень 10;

- износостойкие элементы: износостойкое кольцо 11 упорной поверхности подпятника, износостойкий вкладыш 12 опорной поверхности подпятника, планки 13 боковых стенок карманов надрессорной балки, вставки 14 карманов надрессорной балки, фрикционные планки 15, установленные на вертикальные стойки рессорного проёма боковой рамы, скобы 16 опорных поверхностей буксовых проёмов боковой рамы;

- боковые упругие скользуны постоянного контакта 17, состоящие из корпуса, внутрь которого вставлены два комплекта двухрядных (наружная и внутренняя) витых цилиндрических пружин, и колпака, который устанавливается сверху на пружины и входит внутрь корпуса.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.4. Составные части тележки модели 18-9810

2.5 Автосцепное устройство

Автосцепное устройство вагона обычно состоит из следующих частей: корпуса и расположенного в нем механизма; расцепного привода; ударно-центрирующего прибора; упряжного устройства; поглощающего аппарата; опорных частей.

Устройство корпуса и механизма автосцепки определяет ее тип и конструкцию, поэтому корпус с механизмом часто называют автосцепкой.

Вагоны и локомотивы магистральных железных дорог Российской Федерации оборудованы автоматической сцепкой СА-3 (советская автосцепка, третий вариант), утвержденной в 1934 г. в качестве типовой. Эта автосцепка (рис. 2.5) относится к нежестким.

Рис. 2.5. Корпус автосцепки СА-3

2.6 Расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство и опорные части

Расцепной привод автосцепки СА-3, как и других распространенных конструкций автоматических сцепок, предназначен для расцепления автосцепок без захода человека между вагонами и для установки механизма в выключенное положение. Такой привод (рис. 2.6) состоит из двуплечего рычага 3 с рукояткой 1, кронштейна с полкой 2, державки 5 и цепи 8 для соединения рычага с валиком подъемника.

Расцепление автосцепок осуществляется поднятием рукоятки 1 вверх для выведения рычага 3 из паза кронштейна, поворотом рычага против часовой стрелки и последующим восстановлением его исходного положения. В результате этого натягивается цепь 8, поворачивается валик подъемника, и расцепление автосцепок происходит, как описано выше.

Для установки механизма автосцепки в выключенное положение рукоятку рычага после поворота не возвращают в первоначальное положение, а располагают его плоской частью на полке 2 кронштейна.

Ударно-центрирующий прибор воспринимает непосредственно от корпуса автосцепки большие сжимающие усилия (вызывающие полное сжатие поглощающего аппарата и деформации упряжного устройства), а также возвращает в центральное положение отклоненный корпус. Прибор состоит из ударной розетки 4, прикрепленной к концевой балке рамы вагона, двух маятниковых подвесок 6, опирающихся на розетку, и центрирующей балки 7, опирающейся на подвески и поддерживающей корпус автосцепки, при высоком отклонении корпус 9 вместе с центрирующей балкой несколько поднимается вверх, а после прекращения действия боковой силы под воздействием собственного веса возвращается в исходное нижнее (центральное) положение предварительную затяжку усилием 10 кН, которая обеспечивается стяжными болтами 5.0.

Рис. 2.6. Автосцепное устройство вагона

Большие вертикальные силы могут возникнуть в результате зависания одного вагона на другом при возможном заклинивании сцепленных автосцепок во время прохода горба сортировочной горки, особенно у вагонов с большой длиной консольной части рамы кузова. Опирание корпуса на пружины предотвращает такое заклинивание и позволяет значительно уменьшить эти силы, передаваемые от автосцепки на раму кузова вагона.

Для возвращения отклоненного корпуса автосцепки в центральное положение предусмотрены удлиненные маятниковые подвески 6.

Упряжное устройство передает продольные растягивающие и сжимающие усилия от корпуса 9 (см. рис. 2.6) поглощающему аппарату 14. Оно состоит из клина 11, тягового хомута 12, болтов 17 с гайками, запорными шайбами, планкой и шплинтами для крепления клина, а также упорной плиты 16.

Клин соединяет корпус автосцепки с тяговым хомутом и передает последнему растягивающее усилие. Имеющийся внизу заплечик предотвращает выжимание клина вверх. Для повышения прочности клинья, а также маятниковые подвески и упорные плиты в последние годы изготовляют из низколегированной стали марки 38ХС вместо ранее применявшейся стали марки Ст 5.

Тяговый хомут предназначен для передачи растягивающего усилия поглощающему аппарату. Он представляет собой стальную отливку, в головной части которой имеются окно для клина и приливы с отверстиями для прохода болтов, поддерживающих клин. Головная часть тягового хомута соединена с его хвостовой частью верхней и нижней полосами. В модернизированном автосцепном устройстве эти полосы имеют увеличенное поперечное сечение, а вертикальные отверстия в головной части выполнены круглыми (для валика). Для размещения поглощающего аппарата увеличенной энергоемкости, обычно имеющего большие габариты, увеличено расстояние между полосами (252 вместо 236 мм); обеспечивается также возможность большего поворота корпуса автосцепки в горизонтальной плоскости.

Упорная плита передает сжимающее усилие от корпуса автосцепки поглощающему аппарату и растягивающие усилия от последнего через передний упор раме кузова вагона. Плита имеет прямоугольную форму и цилиндрическое гнездо в середине, облегчающее повороты корпуса автосцепки в горизонтальной плоскости и обеспечивающее центральную передачу усилия.

Опорные части соединяют упряжное устройство и поглощающий аппарат с рамой кузова вагона. Они состоят из переднего 10 (см. рис. 2.6) и заднего 13 упоров и поддерживающей планки 15. К ним относятся также верхние ограничительные планки, устанавливаемые в случаях, когда конструкция хребтовой балки или других частей вагона не препятствует перемещению тягового хомута вверх на расстояние более 24 мм.

Через передний упор на раму кузова вагона передаются растягивающие продольные усилия, а через задний - сжимающие. Раньше эти упоры (упорные угольники) выполняли раздельными, а в последние годы - объединен. Объединенный передний упор отливают вместе с розеткой (рис. 8, а), а задний при коротких консолях рамы кузова - заодно с надпятниковым усилением этой рамы или так, как изображено на (рис. 2.7, б).

Рис. 2.7. Объединенные унифицированные упоры; а - передний; б - задний

Переход к объединенным упорам обусловлен тем, что они в отличие от раздельных усиливают хребтовую балку и уменьшают перекос поглощающего аппарата, возможный при неточной установке 7 раздельных угольников. Такой перекос перегружает отдельные элементы хребтовой балки и вызывает ненормальный износ ее и деталей упряжного устройства.

2.7 Эластомерный поглощающий аппарат 73 ZW

Эластомерный амортизатор типа 73 ZW представляет собой цилиндрический корпус из высокопрочной стали, заполненный высоковязким упруго сжимаемым рабочим материалом (эластомером). При сжатии амортизатора шток входит в корпус и сжимает эластомер, создавая высокое внутреннее давление. При ударном (динамическом) сжатии амортизатора поглощение энергии происходит за счет перетекают (дросселирования) рабочего материала через калиброванный зазор между корпусом амортизатора и поршнем, установленным на штоке.

Эластомерный поглощающий аппарат 73 ZW фирмы КАМАХ (см. рис. 2.8) предназначен для установки в стандартных автосцепках российских грузовых вагонов. Благодаря своим габаритам он полностью может заменять применяемые до сих пор пружинно- фрикционные аппараты.

Рис. 2.8. Эластомерный поглощающий аппарат 73 ZW

По сравнению с традиционными, т.е. фрикционно-пружинными и гидравлическими поглощающими аппаратами, поглощающие аппараты 73 ZW характеризуются следующими преимуществами:

- большой энергоемкостью при низкой концевой силе переносимой на конструкцию вагона, положительно влияет на живучесть конструкции и защиту перевозимого груза;

- большая стабильность характеристики в широком диапазоне рабочих температур от -60до +60;

- отсутствие заклинивания, характерного для пружинно - фрикционных аппаратов, а также запозданий в возвращении в исходное положение, после прекращения действия наружной силовой энергии (нагрузки), появляющейся в гидравлических аппаратах;

- легкий монтаж и демонтаж при использовании до сих пор применяемых приборов;

- легкая консервация и уход.

Поглощающие аппараты фирмы КАМАХ оборудованы высокоисправными эластомерными амортизаторами, установленными в мощном корпусе. Благодаря плавной характеристике и большому энергопоглощению, сила и ускорение, воздействующие на раму вагона и груз, более низкое, в результате чего сохранность вагона и груза и безопасность движения поездов повышается.

Применяемое в поглощающих аппаратах амортизирующее вещество КАМАХIL сохраняет свои физико-химические свойства на протяжении десятилетий и благоприятствует окружающей среде.

Поглощающие аппараты 73 ZW подвергались в железнодорожных институтах Польши и России стендовым и ресурсным испытаниям в широком масштабе, начиная с 1990 года. Эти испытания бесспорно подтвердили их преимущество по сравнению с применяемыми до сих пор решениями.

Эластомерные поглощающие аппараты 73 ZW имеют допуск ВНИИЖТ МПС г. Москвы РФ № В-33/14 от 16.04.1996г. и № В-33/3 от 03.06.1996г. на неограниченное применение на РЖД, а также утвержденные МПС "Инструкция по обслуживанию и эксплуатации" и "Технические условия изготовления и приемки".

Во всех эластомерных аппаратах используется эффект динамических потерь при перетекании эластомера через малый концевой зазор. Величина зазора составляет десятые доли миллиметра при номинальном диаметре поршня 120-150 мм. Этим условием определяют высокие требования к точности изготовления аппарата в целом. И к точности центрирования поршня на всей длине рабочего хода. Высокие требования к прочности рабочего цилиндра обусловлены большими рабочими давлениями 450 МПа.

Аппарат 73 ZW (рис. 2.9) состоит из корпуса 8, эластомерного амортизатора 7, упорной плиты 1, в которой закреплены монтажные болты. На каждой паре болтов установлена монтажная планка 3, закрепленная типовым креплением, состоящая из шайбы 4, гайки 5, шплинта 6. При подготовке к установке на вагон аппарат сжимают на прессе и между монтажной планкой 3 и приливом корпуса устанавливают дистанционный вкладыш 2. Для беспрепятственного выпадения вкладышей аппарат должен быть правильно сориентирован при постановке на вагон (в соответствии с надписями "ВВЕРХ" на упорной плите и монтажной планке), иначе монтажный болт упорной плиты может помешать выпадению вкладышей. Усилие начальной затяжки аппарата составляет 200 кН (20 тс), поэтому для обслуживания в депо необходимо иметь мощный пресс с усилием не менее 300 кН (30тс). В условиях вагонного депо инструкцией по обслуживанию аппарата предусмотрены лишь замена упорной плиты и смазка корпуса. Работы по ремонту самого эластомерного амортизатора должны производится только на заводе-изготовителе или организованных изготовителем специализированных пунктах обслуживания.



Рис. 2.9. Схема 73 ZW

При частичной разборке аппарата в депо необходимо установить аппарат вертикально на упорную плиту 1, отвинтить гайки 5 болтового крепления, снять монтажные планки 3 и поднять корпус 8 аппарата. Сборка аппарата производится в обратном порядке.

Основные показатели аппарата приведены в табл.2.2. его динамическая характеристика при соударении вагонов массой 100 т со скоростью 8,8 км/ч.

Табл. 2.2. Технические характеристики поглощающего аппарата 73 ZW

1	Конструктивный ход, Хк, мм	110
2	Динамическая энергоемкость Еd,кДж	195
3	Сила начальной затяжки РО, Кн	200
4	Статическая сила сопротивления при рабочем ходе, равном конструктивному Рk, кН	1600
5	Номинальная скорость соударения вагонов массой 100т Vn, м/с (км/ч)	3(11)
6	Диапазон рабочих температур	от-60С+50С
7	Установочные габариты в соответствии с ГОСТ	3475-81
8	Масса в сборе	214

2.8 Расчет технико-экономических параметров крытого вагона

Конструкция грузового вагона характеризуется следующими параметрами (см. рис. 2.11):

· тара вагона - Т, т;

· грузоподъемность вагона - Р, т;

· объем кузова - V, м ³;

· длина вагона по осям сцепления - 2L_сц, м;

· внутренняя длина вагона - 2L_в, м;

· ширина кузова вагона - 2В, м;

· внутренняя ширина кузова вагона - 2В_в, м;

· площадь пола вагона - F, м ²;

· длина консольной части вагона - n_к, м;

· база вагона - 2l, м;

· вылет автосцепки - a_a, м;

· толщина торцевой стены - а_т, м;

· толщина боковой стены - а_б, м;

· число осей (осность) вагона - m_0.

Рис. 2.10. Линейные параметры грузового вагона

Габарит 1-ВМ;

Норма осевой нагрузки Р ₀ = 23,5 т/ось;

Норма погонной нагрузки q_п = 9 т/м;

Число осей m₀ = 4

Таблица 2.2. Параметры перевозимых грузов

Груз	Доля в грузообороте	Удельный объем груза, м 3/т	Дальность перевозок, км	Коэффициент использования грузоподъем-ности
1. Сахар	0,5	2,04	1500	1
2. Мука	0,3	1,8	1600	1
3. Бумага уп.	0,2	1,81	2000	1

Последовательность расчетов технико-экономических параметров:

Определяем длину вагона по осям сцепления:

м

Определяем наружную длину вагона по раме:

где: а_а- вылет автосцепки (а_а = 0,61 м)

м.

Определяем базу вагона:

м,

м

Определяем тару вагона:

20,99 т,

где: n₀ - составляющая тары вагона независящая от длинны самого вагона (n₀=12,342 т) - постоянная масса тары вагона,

n₁ - масса погонного метра изменяемой части конструкции (n₁=0,937 т/м).

Определение грузоподъемности вагона:

73 т.

Определение объёма кузова. Ограничения полуширины габарита для сечений кузова вагона вычисляют по выражениям:

- для направляющего (шкворневого) сечения

- для внутреннего (по середине вагона) сечения

- для наружного (в конце кузова) сечения

где: S_К - максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса, S_К = 770,5 мм;

d_Г - максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, d_Г = 744,5 мм;

26 мм;

q - наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

w - наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

31 мм;

R = 200 м - расчетный радиус кривой.

2.139, где l_T = 0.925 - половина базы тележки.

= 2.5 0.

180.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.11. Габаритная рамка вагона

Ширина кузова:

= 3.24 м.

Внутренняя ширина кузова:

= 3.04м.

Внутренняя длина кузова:

= 9.02 м.

Объём кузова:

80.65 м ³

Рис. 2.12. Габарит подвижного состава 1-ВМ

Определение статической нагрузки грузов:

73 т, 39.536т - min;

73 т, 44.807т - min;

73т, 44.560т - min.

Определение средней статической нагрузки:

;

41.963 т.

Определение средней динамической нагрузки:

;

42.163 т.

Определение технико-экономических параметров вагона:

- средний погрузочный коэффициент тары и технический коэффициент тары.

;

- величина средней погонной нагрузки нетто.

т/м.

По вышеизложенному алгоритму и по данным графика (рис. 2.13) находим оптимальные параметры вагона. Из таблицы 2.3. видим, что оптимальными параметрами обладает вагон длиной по осям сцепления 15.22 метра.



Таблица 2.3. Оптимальные параметры вагона

2.9 Расчет оптимальных параметров вагона

- длина по осям сцепления:

- наружная длина вагона по раме:

- база вагона:

,

- тара вагона:

;

- грузоподъёмность вагона:

;

Определение объёма кузова. Ограничения полуширины габарита для сечений кузова вагона вычисляют по выражениям:

- для направляющего (шкворневого) сечения

- для внутреннего (по середине вагона) сечения:

- для наружного (в конце кузова) сечения:

где: S_К - максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса, S_К = 770,5 мм;

d_Г - максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, d_Г = 744,5 мм;

26 мм;

q - наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

w - наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

31 мм;

R = 200 м - расчетный радиус кривой

2.139, где l_T = 0.925 - половина базы тележки

= 2.5 0.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.13. Габаритная рамка вагона

- ширина кузова:

;

- внутренняя ширина и длина кузова:

,

;

- объём кузова:

;

- статическая нагрузка грузов:

, ;

, ;

, .

- средняя статическая нагрузка:

;

- средняя динамическая нагрузка:

;

- технико-экономические параметры:

.

Рис. 2.13. График зависимости средней погонной нагрузки нетто от 2Lсц

3. Расчетная часть

3.1 Расчёт коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

Определяем коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса для порожнего вагона, так как это самый неблагоприятный случай.

- сила тяжести обрессоренных узлов:

, (3.1.1)

т.

- среднее значение коэффициента вертикальной динамики:

, (3.1.2)

где ;при расчете запаса устойчивости колеса при вкатывании на головку рельса

- коэффициент, зависящий от числа осей в тележке;

, (3.1.3)

- число осей в тележке, ;

.

- статический прогиб порожнего вагона.

.

- средне-вероятностное значение коэффициента вертикальной динамики:

, (3.1.4)

.

- средне-вероятностное значение коэффициента динамики боковой качки:

, (3.1.5)

.

- средне-вероятностное значение рамной силы:

, (3.1.6)

где - расчётное значение статической осевой нагрузки;

, (3.1.7)

где - число осей в вагоне, ; т.

- коэффициент, зависящий от типа ходовых частей, .

т.

- нагрузка, приходящаяся на шейку оси от обрессоренных масс вагона:

, (3.1.8)

т.

- вертикальная реакция набегающего колеса, т

, (3.1.9)

где - половина расстояния между серединами шеек оси, м;

- расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси, м;

- расстояние между точками контакта колёс с рельсом, ;

- радиус колеса, м;

- масса необрессоренных частей вагона, приходящаяся на колёсную пару:

, (3.1.10)

т.

- вертикальная реакция ненабегающего колеса, т

, (3.1.11)

где - расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси, м.

;

- горизонтальная реакция набегающего колеса:

, (3.1.12)

т.

- коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса. Он должен быть больше допускаемого значения коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса для грузового вагона .

, (3.1.13)

где - угол наклона образующей гребня, ;

- коэффициент трения колеса по рельсу, .

.

3.2 Оценка соответствия элементов ударно-тяговых устройств требованиям норм

3.2.1 Проверка автоматической сцепляемости вагона в кривой

При прохождении кривого участка пути, автосцепки ориентированы под некоторым углом друг относительно друга. Автоматическая сцепляемость будет обеспечена если эффективная ширина захвата автосцепки (когда оба малых зуба ещё в состоянии войти в зевы сближающихся автосцепок) будет соответствовать отношению:

, (3.2.1)

где - вынос в кривой центра зацепления автосцепки;

, (3.2.2)

где - длина консоли от центра пятника до оси сцепления;

, (3.2.3)

где - длина консольной части вагона, м;

- длина вылета автосцепки, м;

м.

- база вагона, м;

- полубаза тележки модели 18-194-1, м;

- расчётный радиус кривой, м;

м.

- дополнительное поперечное смещение центров зацепления автосцепок. Согласно "Нормам" для грузовых двухосных тележек с нежёсткой рамой ммм.

- эффективная ширина захвата автосцепки:

, (3.2.4)

где - полная ширина захвата при параллельных сцепах для автосцепки СА-4 м;

- угол отклонения автосц. при проходе вагона кривого участка пути:

, (3.2.5)

,

м,

.

Вывод: Автоматическая сцепляемость вагона в кривой обеспечена.

3.2.2 Проверка прохода вагона горбов сортировочных горок без саморасцепа

Для прохода вагона горбов сортировочных горок без саморасцепа, необходимо выполнение следующего условия:

, (3.2.6)

где - максимальная величина относительного вертикального смещения автосцепки при проходе сцепа вагонов по горке;

, (3.2.7)

где А, В, С, D, Е, F, G - коэффициенты;



Таблица 3.2.1. Коэффициенты

2l+n	A	B	C	D	E	F	G
Меньше 11,8	-1,7	0	2	2	0	0	0
11,8-14,6	-1,8	13,5	0,8	1,4	-80,4	12,5	-0,6
Больше 14,6	-3,1	58,2	-2	0	-429	58,2	-2

А=-1,8; В=13,5; С=0,8; D=1,4; E= -80,4; F=13,5; G= -0,6

мм.

- допускаемая по условиям сцепления разность уровней осей автосцепок для автосцепки модели СА 3 мм;

- возможная по условиям эксплуатации начальная разность уровней осей автосцепок для автосцепки модели СА 3 мм

мм.

Вывод: При проходе горбов сортировочных горок, саморасцепа не будет.

Размещено на Allbest.ru

...