Основными параметрами вагона являются: грузоподъемность Р, тара Т, осность, объем кузова V или площадь пола F, линейные размеры, статистика и погонная нагрузка. Для сравнения параметров между собой пользуются параметрами, представляющими отношения этих величин: удельный объем кузова, удельная площадь пола, коэффициент тары, осевая и погонная нагрузка.

Правильный выбор параметров обеспечивает наименьшие затраты на перевозку грузов.

Исходные данные:

Четырёхосный полувагон

Габарит О-ВМ

Удельная оптимальный объём 1,05 ()

Коэффициент тары 0,35

Осевая нагрузка 215 (кН)

2.1 Расчет грузоподъемности вагона

где - вес брутто, (кН)

- заданная осевая нагрузка;

- количество колесных пар в вагоне

- коэффициент тары

(кН)

Зная удельный объём (vу, опт), определив грузоподъемность вагона (Р), можно определить внутренний объем кузова (V):

V = Рvу, опт=1,05*637,037=68,184 ()

Внутренняя длин:

2==68,184/5,974=11,413 (м)

где Fк - площадь поперечного сечения кузова, заполненного грузом, м2.

Для ориентировочных расчетов внутреннюю ширину кузова платформы можно принимать для габарита О-ВМ 2900 мм (2=2900мм)

Площадь поперечного сечения:

Fк = 2Вв •Нв =2,9*2,06=5,974 ()

где 2Вв - внутренняя ширина крытого, изотермического и полувагона, м.

Нв - внутренняя высота крытого, изотермического и полувагона, м.

Наружная длина кузова:

где =0,05 (м) - толщина торцовой стенки кузова

Наружная ширина кузова:

где - толщина боковой стены кузова

Общая длина вагона по осям сцепления:

где - вылет автосцепки четырехосной платформы

База вагона:

Длина консольной части вагона:

Проверка на вписывание тележки под консольную часть вагона.

где -база двухосной тележки

-диаметр колеса

-высота гребня колеса

, 2,131 1,425

3. Вписывание вагона в габарит

3.1 Определение горизонтальных поперечных размеров строительного очертания вагона

Внутреннее ограничение поперечных сечений вагона, расположенных между направляющими сечениями по середине базы, при n=1.

Наружное ограничение поперечных сечений вагона, расположенных снаружи его направляющих сечений, при n=nк

3.2 Определение размеров проектного очертания вагона

Ширина проектного очертания вагона на некоторой высоте H над уровнем верха головки рельсов определяется

где - конструктивно-технологические отклонения, допускаемые

при постройке вагона, в горизонтальной плоскости Ет = 15,5

3.3 Построение горизонтальной рамки проектного очертания вагона

Горизонтальная рамка определяет наибольшую допускаемую ширину проектного очертания вагона для любого поперечного сечения по длине вагона.

В наших расчётах для упрощения рассматриваем только три поперечных сечения: по длине вагона; пятниковое I-I, наружные II-II - по середине вагона, крайние наружные сечения III-III-снаружи вагона.

Максимально допускаемая ширина вагона.

, 2804= 2773

Вагон можно считать вписанным в габарит

4. Расчет нагрузок, действующих на вагон и его части

4.2.1 Боковая горизонтальная нагрузка

Боковые нагрузки вызывают дополнительное вертикальное загружение частей тележек с одной стороны вагона и соответствующие разгружения с другой. Величина такого дополнительного загружения рассчитываемой детали определяется по формуле:

где и - вертикальное расстояние от места приложения до точек приложения и ; - число одноименных, параллельно нагруженных элементов, расположенных с одной стороны вагона; - расстояние между точками приложения сил дополнительного загружения и разгружения рассчитываемой детали (принимать 2,036).

Рессорный комплект:

Боковая рама:

Колесная пара:

Подшипник:

Надрессорная балка:

5. Устойчивость колесной пары против схода с рельсов

Согласно требованиям норм должно обеспечиваться устойчивое движение колеса против схода с рельсового пути. Однако при неблагоприятном сочетании в эксплуатации вертикальных и горизонтальных сил, а также при нарушении условий загрузки и отклонений в состоянии вагона могут возникать случаи всползания гребня колеса на головку рельса, что приводит к сходу вагона с рельс. Поэтому при установлении причины или для предупреждении схода вагона в эксплуатации производится проверка устойчивости движения колеса по рельсу. По рекомендациям норм подсчитывают коэффициент:

где

- угол наклона гребня колеса к горизонтальной оси; для стандартного профиля поверхности катания

- коэффициент трения принимается

- горизонтальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса, действующую одновременно си ;

- вертикальная составляющая силы реакции набегающего колеса на головку рельса.

где - вертикальная составляющая силы реакции ненабегающего колеса на головку рельса;

- число колесных пар в вагона;

- коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

- коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона: для грузовых вагонов ;

- скорость движения вагона;

- радиус колеса;

- собственная сила тяжести колесной пары;

- среднее вероятное значение;

- сила тяжести вагона;

Найдем коэффициент:

Подсчитаем усилия , и :

Определим коэффициент устойчивости колеса:

Стандартное значение K=1,4

6. Расчет оси колесной пары условным методом

Вертикальные реакции рельсов при этом;

Для левого колеса

для правого колеса

Изгибающие моменты, вызванные действием расчетных нагрузок в трех расчетных сечениях:

В шейке оси у внутренней галтели:

где

- длинна шейки; - износ по длине шейки в эксплуатации;

В подступичной части оси в плоскости круга катания колеса:

В средней части оси:

Находим минимальные допустимые в эксплуатации диаметры:

Шейки оси:

Подступичной части оси:

Средней части оси:

где , ,

Подсчитаем силу, приходящуюся на левую шейку оси:

Подсчитаем силу, приходящуюся на правую шейку оси:

Определяем вертикальную силу реакции левого рельса:

Определяем вертикальную силу реакции правого рельса:

Подсчитаем изгибающие моменты в расчетных сечениях оси:

Найдем минимальные допустимые в эксплуатации диаметры в расчетных сечениях оси:

7. Расчет двухрядной цилиндрической пружины

Найдем наибольший расчетный прогиб упругого элемента:

где - статический прогиб рессорного подвешивания

- коэффициент конструктивного запаса прогиба

Определим наибольшую расчетную вертикальную силу:

где - статическая нагрузка, действующая на двухрядную пружину

- максимальное значение коэффициента вертикальной динамики, определяемой по формуле.

Найдем диаметр прудка эквивалентной однорядной пружины:

где - расчетная сила;

- индекс пружины;

- допускаемое касательное напряжение; ;

- поправочный коэффициент, зависящий от индекса пружины, определяется по формуле

Найдем средний диаметр пружины:

Число рабочих витков:

где - модуль сдвига

Определим высоту в жатом состоянии эквивалентной пружины:

Определим высоту пружины в свободном состоянии:

Определим высоту сжатия наружной и внутренней пружин:

Найдем высоту пружин в свободном состоянии:

Найдем диаметры наружной и внутренней пружин:

Определим количество рабочих витков наружной и внутренней пружин:

Определим средние диаметры наружной и внутренней пружин:

Определим жесткости наружной и внутренней пружин:

Определим жесткость комплекта:

Определим нагрузки на внутреннюю и наружную пружины:

Определим касательное напряжение на пружинах:

Сравним полученные значения с допустимым

8. Расчет подшипника на долговечность

В колесных парах грузовых вагонов рекомендуется применять типовой буксовый узел с установкой в нем двух цилиндрических роликовых подшипников при консистентной смазке.

При расчете динамической эквивалентной радиальной нагрузки для роликовых подшипников используют формулу:

где - средняя постоянная нагрузка;

- температурный коэффициент, для подшипников

- коэффициент безопасности. Для вагонных подшипников при установке на шейке оси с дистанционными кольцами принимают , без дистанционных колец

С целью определения эквивалентной динамической нагрузки необходимо переменные радиальные силы, действующие на подшипник, привести к средним постоянным величинам.

Приближенные средние постоянные нагрузки, определяется по формуле:

где , - соответственно повторяемость нагрузок , в долях единицы для роликовых подшипников в млн. оборотов при 90% -ной рассчитывают

где С - базовая динамическая грузоподъемность

- эквивалентная динамическая нагрузка

В километрах пробега вагона, долговечность подшипника определим, используя формулу:

где - диаметр по кругу катания средне-изношенного колеса. При номинальном диаметре 0,95м

Библиографический список

1. Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны: учебник для техникумов железнодорожного транспорта. / Под ред. В.В. Лукин. - М.

2. Пастухов И.Ф., Пугунов В.В., Р.О. Кошкалда. Конструкция вагонов: учебник для колледжей и техникумов ж. - д. транспорта. - М.: Желдориздат, 2000. 504 с.

3. Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс: Учебник для вузов ж.-д. транспорт. / Под ред. В.В. Лукина. - М.: Маршрут, 2004. - 424 с.

4. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. ГОСТ 9238-83.

Размещено на Allbest.ru