Нетяговый подвижной состав

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного

Учреждения высшего профессионального образования «ИРКУТСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(ФГБОУ ВПО ИРГУПС) в г. Братске

Факультет: УПП

Кафедра: ВиВХ

Контрольная работа

По дисциплине «Нетяговый подвижной состав»

Выполнил Проверил

Студент гр.Б-11-ЭЖД 1 -0231к СТ. Преподаватель

Рязанова Л.Н. Богатов С.К.

г. Братск 2013



Общие сведения о нетяговом подвижном составе (вагоны)

1.Характеристика вагонного парка

Современный вагонный парк характеризуется большим многообразием типов и конструкций вагонов. Это вызвано необходимостью удовлетворения ряда требований при перевозках: защиты грузов от атмосферных воздействий и сохранения их качества, обеспечения комфортных условий для пассажиров, максимального использования грузоподъемности, универсальности и др.

Парк грузовых вагонов состоит из универсальных и специальных вагонов следующих типов:

крытые -- предназначаются для перевозки грузов, требующих защиты от атмосферных воздействий и механических повреждений;

полувагоны -- предназначены для навалочных, штабельных и штучных грузов, не требующих защиты от атмосферных воздействий;

платформы -- для длинномерных, штабельных, громоздких, сыпучих грузов, колесно-гусеничной техники, не требующих защиты от атмосферных воздействий;

цистерны -- для жидких, газообразных и пылевидных грузов;

изотермические --для скоропортящихся грузов;

хопперы-- для перевозки массовых сыпучих грузов;

транспортеры -- для крупногабаритных и тяжеловесных грузов, которые не могут быть перевезены в других вагонах;

думпкары (самосвалы) -- для перевозки и автоматизированной выгрузки вскрышных пород, рудных грузов, грунта, песка и т.п.

Универсальные вагоны предназначены для перевозки широкой номенклатуры грузов и включают крытые вагоны с дверями в боковых стенах, полувагоны с люками в полу, платформы с откидными бортами и изотермические вагоны .

Специальные вагоны -- цистерны, хопперы (крытые и открытые), транспортеры, думпкары, а также крытые для перевозки скота, бумаги в рулонах, полувагоны с глухим кузовом, платформы и крытые вагоны для перевозки автомобилей, платформы для крупнотоннажных контейнеров и лесоматериалов, изотермические для перевозки молока, живой рыбы и т.д.

По месту эксплуатации вагоны подразделяются на магистральные, допускаемые для движения по всей сети железных дорог и вагоны промышленного транспорта, эксплуатирующиеся на подъездных путях промышленных предприятий, но имеющие право выхода на пути МПС при соответствии их состояния требованиям Правил технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ).

Вагоны городского транспорта обеспечивают перевозки пассажиров по городским, а иногда и по пригородным железнодорожным путям (трамвайные вагоны, вагоны метрополитенов).

Вагоны по количеству осей могут быть четырех-, шести-, восьми-, и многоосными. Большинство вагонного парка составляют четырехосные вагоны.

Различают вагоны широкой (более 1435 мм), нормальной (1435 мм) и узкой (менее 1435 мм) колеи. Вагоны России, стран СНГ, Финляндии, Китая имеют колею 1520 мм. В США и в большинстве стран Европы колея железных дорог составляет 1435 мм.

2. Классификация вагонов

Вагоном называется единица подвижного состава железных дорог, оборудованная всеми необходимыми средствами для включения в состав поезда и предназначенная для перевозки грузов или пассажиров.

Для оценки принадлежности к роду работы вагона, его типа и технической характеристики на все вагоны в соответствии с альбомом «Знаки и надписи на вагонах железных дорог» наносят знаки и надписи, в том числе и номер вагона.

Номер вагона, наносимый на боковой стене, у всех грузовых вагонов имеет восемь знаков. Он состоит из семи основных цифр, несущих информацию о типе вагона и его технических и коммерческих признаках, и восьмой -- контрольной, предназначенной для проверки правильности передачи номера в документах.

Первый знак номера кодирует тип вагона и ряд других технических средств на железнодорожном ходу: 0 -- пассажирские вагоны, 1 -- локомотивы, путевые машины, краны и другие механизмы, 2 -- крытые грузовые вагоны, 3 -- транспортеры, шестиосные вагоны, четырехосные хоппер-дозаторы и думпкары, 4 -- платформы, 5 -- вагоны, находящиеся в собственности предприятий других ведомств, 6 -- четырех- и восьмиосные полувагоны, 7 -- четырех- и восьмиосные цистерны, 8 -- изотермические четырехосные вагоны, 9 -- прочие четырехосные вагоны.

Второй знак номера кодирует осность и основную характеристику всех грузовых вагонов, кроме транспортеров: цифры от 0 до 8 второго знака обозначают четырехосные, а цифра 9 -- восьмиосные вагоны.

Третий, четвертый, пятый и шестой знаки номера у всех вагонов, кроме транспортеров, характеристики не содержат, а седьмой знак кодирует наличие или отсутствие переходной площадки.

Номер у пассажирского вагона состоит из восьми цифр. Первая из них «0» определяет род вагона. Вторая и третья цифры -- индекс железной дороги, к которой вагон приписан. Четвертая цифра указывает на тип пассажирского вагона. Например, «0» -- мягкий или жестко-мягкий; «1» -- купейный; «2» -- жесткий; «3» -- межобластной с местами для сидения; «4» -- почтовый; «5» -- багажный и почтово-багажный; «6» -- вагон-ресторан; «7» -- служебно-технический; «8» -- принадлежащий другим ведомствам.

Пятая, шестая и седьмая цифры определяют разновидность основных типов пассажирских вагонов и их конструктивные особенности. Восьмая цифра -- контрольный знак для проверки правильности считывания номера и его учета в ЭВМ.

Для того, чтобы облегчить считывание номера, он пишется на вагоне в виде дроби: числитель -- первые три цифры (тип вагона и дорога приписки), а знаменатель -- остальные пять цифр.

Вагоны классифицируют по четырем основным признакам: назначению, месту эксплуатации, осности и ширине колеи.

По назначению вагоны подразделяются на две основные группы: пассажирские и грузовые.

Пассажирские вагоны делятся на несамоходные, перемещаемые локомотивами, и самоходные, имеющие свою энергетическую установку или получающие энергию от контактной сети.

К несамоходным пассажирским вагонам относятся вагоны дальнего следования, межобластного и пригородного сообщения, вагоны-рестораны, багажные, почтовые, почтово-багажные и специальные.

Вагоны дальнего следования включают не купейные и купейные вагоны со спальными жесткими местами, а также купейные с мягкими спальными местами.

Вагоны межобластного сообщения используются для перевозки пассажиров на расстояние до 700 км. Они оборудуются мягкими креслами для сидения. В вагонах пригородного сообщения перевозят пассажиров до 150 км.

К специальным пассажирским вагонам относятся: служебные, санитарные, вагоны-клубы, вагоны-лаборатории и др.

Самоходные пассажирские вагоны--- это вагоны электро- и дизельных поездов, а также автомотрисы, которые используются в пригородном и местном сообщении, а также для служебных целей.



3.Основные унифицированные узлы вагона, внутреннее и навесное оборудование

К этим элементам относятся:

ходовые части

кузов

ударно тяговые приборы

тормозное оборудование

К ходовым частям относятся:

колёсные пары

буксы

рессорное подвешивание.

Ходовые части (тележки) являются наиболее ответственными узлами, которые должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода (наименьшее динамическое воздействие на перевозимый груз и на элементы пути) и наименьшим сопротивлением движению.

Кузов вагона предназначен для размещения пассажиров или грузов. Конструкция кузова зависит от типа вагона. У многих вагонов основанием кузова является рама, состоящая в основном из продольных и поперечных балок, жестко соединённых между собой. На раме кузова размещается ударно-тяговые приборы и часть тормозного оборудования.

Рама кузова через пятники опирается на подпятники тележек, а у нетележечных вагонов - на упругие элементы рессорного подвешивания. Расстояние между центрами пятников называется базой вагона (у нетележечных это расстояние измеряется между осями крайних колёсных пар).

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов между собой и с локомотивом, для восприятия, передачи и амортизации растягивающих (тяговых) и сжимающих усилий от локомотива и от одного вагона к другому. Современным ударно-тяговым прибором является автосцепное устройство, выполняющее все основные функции ударных (буфера) и тяговых (сцепки) приборов.

Тормоз предназначен для создания искусственного сопротивления движению поезда или отдельного вагона с целью регулирования скорости движения или остановки, а также для удержания на месте.

4.Типы габаритов

Подвижной состав, сооружения и устройства проектируются с учетом требований соответствующих габаритов.

Одним из главных условий безопасности движения локомотивов, вагонов и иного подвижного состава является предупреждение возможности их соприкосновения со стационарными сооружениями, расположенными вблизи железнодорожного пути, или с подвижным составом, находящимся на соседнем пути. Поэтому стационарные сооружения должны располагаться на определенном расстоянии от железнодорожного пути, а подвижной состав -- иметь ограниченное поперечное очертание.

Таким образом, получаются два контура: контур, ограничивающий наименьшие допускаемые размеры приближения строения и путевых устройств к оси пути -- габарит приближения строений, и контур, ограничивающий наибольшие допускаемые размеры поперечного сечения подвижного состава -- габарит подвижного состава. Второй контур расположен внутри первого и между ними имеется пространство (зазоры), за исключением опорных поверхностей колес, где оба контура совпадают.

ГОСТ 9238-83 устанавливает следующие определения для двух рассматриваемых разновидностей габарита.

Габаритом приближения строений железных дорог называют предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого помимо подвижного состава не должны заходить никакие части сооружений и устройств, а также лежащие около пути материалы, запасные части и оборудование, за исключением частей устройств, предназначенных для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (контактных проводов с деталями крепления, хоботов гидравлических колонок при наборе воды и др.) при условии, что положение этих устройств во внутри габаритном пространстве увязано с частями подвижного состава, с которыми они могут соприкасаться, и что они не могут вызвать соприкосновения с другими элементами подвижного состава.

Габаритом подвижного состава железных дорог называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути (при наиболее неблагоприятном положении в колее и отсутствии боковых наклонений на рессорах и динамических колебаний) как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимальные нормируемые износы.

Пространство между габаритами приближения строений и подвижного состава (а для двухпутных линий также между габаритами смежных подвижных составов) обеспечивает безопасные смещения подвижного состава и погруженных на нем грузов, которые возникают при его движении, а также обусловленные допустимыми отклонениями элементов пути.

Все смещения вагона могут быть сведены к следующим четырем группам:

а) вызываемые возможными отклонениями в состоянии пути -- уширение колеи, упругое отжатие рельсов, перекосы и износы шпал и подкладок, упругие осадки шпал и балласта и т.п.;

б) динамические колебания вагона, возникающие при его движении;

в) обусловленные зазорами и износами ходовых частей и прогибы и осадки рессорного подвешивания от статической нагрузки;

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



Технико- экономические параметры вагонов и расчет вагонов на прочность

1.Основные технико-экономические параметры вагонов

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ВАГОНА

Наиболее важными параметрами, характеризующими эффективность грузовых вагонов, являются грузо - подъемность, масса тары, осность (число осей), объем кузова, площадь пола (для платформы) и линейные размеры. Это так называемые абсолютные параметры. Для сравнения вагонов различных типов и конструкций используются соотношения этих параметров -- относительные параметры. К ним относятся коэффициенты тары, удельный объем кузова, удельная площадь пола, осевая и погонная нагрузки.

Параметрами пассажирских вагонов являются тип планировки (определяется назначением вагона), осность, населенность, масса тары, масса экипировки (вода, уголь, съемное оборудование), линейные размеры и максимальная скорость движения. Для пассажирских вагонов определяют также массу тары, приходящуюся на одно место для пассажира, массу тары на единицу длины или площади горизонтальной проекции вагона, осевую нагрузку и др.

· Грузоподъемность Р -- это наибольшая масса груза, допускаемая к перевозке в вагоне. Грузоподъемность определяет провозную способность железных дорог. Поэтому стремятся создавать вагоны с максимально возможной грузоподъемностью, увеличивая габаритные размеры, повышая осевую и погонную нагрузки. Для существенного повышения грузоподъемности увеличивают число осей в вагоне. Четырехосные грузовые вагоны строятся грузоподъемностью 68-71 т, а восьмиосные -- 120-132 т.

· Осевая нагрузка -- нагрузка от колесной пары на рельсы. Допускаемая осевая нагрузка определяется конструкцией и прочностью верхнего строения пути и скоростью движения поездов. В настоящее время она ограничена величиной 230 кН (23,5 тс) для грузовых вагонов и 177 кН (18 тс) -- для пассажирских. Ставится вопрос о дальнейшем повышении допускаемой осевой нагрузки для грузовых вагонов до 245 кН (25 тс) и более, что связано с необходимостью увеличения мощности пути по всей сети железных дорог.

· Погонная нагрузка -- нагрузка от вагона на 1 м пути. Допускаемая погонная нагрузка определяется прочностью мостов и в настоящее время ограничена величиной 103 кН/м (10,5 тс/м). Четырехосные грузовые вагоны реализуют погонную нагрузку 65-72 кН/м, восьмиосные -- 80-85 кН/м. Увеличение погонной нагрузки -- наиболее эффективный путь повышения грузоподъемности вагона.

· Масса тары Т -- собственная масса порожнего вагона. Сумма грузоподъемности и массы тары дает массу вагона брутто. Конструкция вагона должна иметь минимальную массу и необходимую прочность. Поэтому снижение массы тары - важнейшая задача вагоностроения. Ее решение позволяет уменьшить эксплуатационные затраты, связанные с передвижением тары вагонов, снизить расход материалов на изготовление вагонов и повысить грузоподъемность вагона в пределах допускаемой осевой нагрузки.

· Снижения массы тары при одновременном повышении грузоподъемности и надежности вагонов можно достигнуть путем уменьшения динамических сил, действующих на вагон, за счет совершенствования ходовых частей и автосцепного устройства; выбором целесообразных конструктивных форм нагонов и их элементов; применением более прогрессивных материалов для элементов вагонов (низколегированных сталей, сталей повышенной прочности и коррозийной стойкости, высокопрочных алюминиевых сплавов и пластмасс); совершенствованием технологии изготовления и ремонта вагонов; совершенствованием методов расчета и испытаний нагонов.

· Эффективность снижения массы грузового вагона оценивается техническим коэффициентом тары Кт = P/T

· Этот коэффициент характеризует качество конструкции вагона: чем меньше Кт, тем меньше собственной массы вагона приходится на каждую тонну транспортируемого груза, а следовательно, меньше затраты на перевозку самого вагона и вагон экономически выгоднее. Поэтому при проектировании новых вагонов необходимо стремиться к снижению Кт. Для пассажирских вагонов коэффициент тары определяется как отношение массы тары к населенности вагона.

· Удельный объем кузова вагона представляет собой отношение полного объема кузова V к его грузоподъемности Р. Для платформ определяется удельная площадь F как отношение площади пола к грузоподъемности. От величин удельных объемов и удельных площадей зависит использование объема и грузоподъемности вагона, а следовательно, себестоимость перевозок и приведенные затраты народного хозяйства. Поэтому при проектировании вагонов определяют оптимальные значения Vy и Fу.

· Пассажирские и грузовые вагоны характеризуются также линейными размерами (длиной, шириной, высотой и базой). Общая длина вагона 2Loб определяется расстоянием между осями сцепленных автосцепок. Длина рамы 2L вагона -- расстояние между торцами концевых балок рамы, база 2l вагона -- расстояние между центрами пятников кузова. Длина, ширина и высота кузова определяются заданной вместимостью и габаритом подвижного состава. Для достижения возможно большей погонной нагрузки ширину и высоту кузова обычно принимают максимальными для заданного габарита подвижного состава.



2.Линейные размеры.- Линейные размеры, в виде числового значения допуска

1. в виде двух предельных отклонений между которыми находится действительный размер () ;

2. сочетанием букв (буквы) основного отклонения и номера квалитета ();

3. в виде наибольшего и наименьшего предельных значений;

4. знаком «больше или равно» () или «меньше или равно» ();

5. процентом.

Для устранения излишнего многообразия числовые величины рекомендуют приводить в соответствие (например, округлять расчетные значения) с предпочтительными числами. На основе рядов предпочтительных чисел разработаны ряды нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69)^[1]. Нормальные линейные размеры, мм:

3,2	3,4	3,6	3,8	4,0	4,2	4,5	4,8	5,0	5,3
5,6	6,0	6,3	6,7	7,1	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5
10	10,5	11	11,5	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	24	25	26	28	30
32	34/35	36	38	40	42	45/47	48	50/52	53/55
56	60/62	63/65	67/70	71/72	75	80	85	90	95
100	105	110	120	125	130	140	150	160	170
180	190	200	210	220	240	250	260	280	300
320	340	360	380	400	420	450	480	500	530
560	600	630	670	710	750	800	850	900	950

Примечание: под косой чертой приведены размеры посадочных мест для подшипников качения



3.Основные технические требования к конструкции вагона

Общие требования к вагонам

Вагоны -- самая многочисленная часть подвижного состава на железных дорогах. Правила технической эксплуатации предъявляют определенные требования к этому подвижному составу, направленные на обеспечение его безотказной работы в эксплуатации.

Вагоны и их элементы по прочности, устойчивости и техническому состоянию должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными МПС. Вновь строящиеся загоны должны обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими конструкционными скоростями перспективных локомотивов, предназначенных для обслуживания соответствующих категорий поездов.

Для вагонов, предназначенных к обращению в пассажирских поездах со скоростью более 140 км/ч или грузовых поездах со скоростью более 90 км/ч, дополнительно к требованиям ПТЭ Министерство путей сообщения издает указания по техническому обслуживанию, ремонту и эксплуатации этого подвижного состава.

Правительство утверждает порядок, по которому определяются типы и основные характеристики вновь строящихся вагонов. Чертежи основных узлов и технические условия утверждаются поставщиком по согласованию с МПС, а чертежи остальных узлов и деталей по согласованию с начальником или его заместителем -- главным инженером Главного управления вагонного хозяйства МПС. Такой же порядок устанавливается и для внесения изменений в конструкцию узлов и деталей принятых в эксплуатацию вагонов.

Все вагоны должны удовлетворять требованиям габарита подвижного состава, установленного Государственным стандартом, и иметь номер и другие четкие знаки и надписи определенной формы и размера. Вновь построенный подвижной состав до сдачи его в эксплуатацию на дорогу должен быть испытан и принят от завода-поставщика порядком, установленным МПС.

Грузовые вагоны обращаются по всей сети железных дорог и имеют нумерацию, построенную по специальной системе. Номер каждого грузового вагона состоит из семи цифр. Первая цифра обозначает род вагона (2 -- крытый, 4 -- платформа, 6 -- полувагон, 7 -- цистерна, 8 -- изотермический, 9 -- прочий., В качестве первой цифры не используются 1, 3, 5 (резервные).

Вторая цифра указывает число осей у вагона (0 или 1 -- две оси, 2, 3, 4, 5, 6 или 7 -- четыре оси, 8 -- шесть осей, 9 -- восемь и более осей), а совместно вторая и третья цифры характеризуют некоторые технические данные вагона; длину рамы, тип кузова полувагона, наличие разгрузочных люков, специализацию цистерн, систему охлаждения изотермического вагона и т. д. Четвертая, пятая, шестая и седьмая цифры вместе с тремя первыми образуют номер грузового вагона. Одновременно с этим седьмая цифра указывает на наличие или отсутствие у вагона ручного тормоза.

Пользуясь изданными МПС таблицами, по номеру вагона можно определить его техническую характеристику. Например если вагон имеет номер 268 - 1632, значит, это крытый четырехосный вагон с самоуплотняющимися дверями, объемом кузова 120 м3 и со сквозной переходной площадкой. На каждый пассажирский и грузовой вагон составляют и во время всего срока службы его заполняют технический паспорт, в котором содержатся полная техническая характеристика вагона, даты выполнения плановых видов ремонта, модернизации и указывается состояние оборудования вагона. Эти документы хранятся в отделах учета железных дорог и в Управлении статистического учета и отчетности МПС.

Правилами технической эксплуатации предъявляются особые требования к содержанию вагонов в исправном состоянии. Лица, отвечающие за ремонт и техническое обслуживание, обязаны обеспечить длительный срок работы вагонов.

4.Нагрузки, действующие на вагон

В процессе эксплуатации вагоны подвергаются действию различных нагрузок (собственного веса, веса„перевозимого груза, сил взаимодействия с верхним строением пути и со смежными вагонами или локомотивом поезда, сил, вызываемых способами загрузки или выгрузки, технологией изготовления или ремонта и пр.).

Все нагрузки, действующие на вагон, делятся на постоянно действующие, или статические, и нагрузки, зависящие от времени действия, -- переменные, или динамические.

К постоянно действующим нагрузкам относятся: тара вагона и вес перевозимого в нем груза, давление сыпучих или навалочных грузов на стенки вагона и гидростатическое давление жидкости на стенки котла цистерны.

К динамическим нагрузкам относятся: силы взаимодействия ходовых частей вагона с верхним строением пути, силы взаимодействия между вагонами и локомотивом и силы инерции.

Действию ветровой нагрузки вагоны могут подвергаться как в состоянии покоя, так и при движении. В практике прочностных расчетов различных частей и узлов вагонов обычно принимают наиболее невыгодное сочетание действующих на них нагрузок.

Вертикальная нагрузка, учитываемая при расчете несущих элементов вагонов, состоит из тары вагона, веса, перевозимого в нем груза и динамических нагрузок, возникающих при колебаниях кузова вагона на рессорах из-за неровности рельсового пути.

Динамическая нагрузка определяется путем умножения тары и полезной нагрузки или напряжений, полученных от этих нагрузок, на коэффициент вертикальной динамики.



5.Понятия о расчетных режимах, распределения нагрузок между элементами конструкции

Ходовые части вагонов.

К ходовым частям вагона относятся колесные пары, буксы, рессорное подвешивание. В четырехосных и многоосных вагонах эти элементы объединены в тележки, которые обеспечивают более легкое прохождение вагонов в кривых участках пути и более плавный ход. По числу осей тележки бывают двух-, трех-, четырехосные и многоосные.

1.Колесные пары.

Буксы передают на колесные пары нагрузку от вагона. В корпусах букс расположены подшипники, внутренние кольца которых закреплены на шейках осей. Колесная пара вагона состоит из оси и двух цельнокатаных колес с диаметром 950 мм.

Ось колесной пары изготовлена из проката круглого сечения. Соединение колес с осью осуществляется с помощью прессовой посадки.

Цельнокатаное колесо имеет обод, диск и ступицу. Ширина обода -- 130 мм. Переход от ступицы к ободу выполнен в форме диска, расположенного под углом к этим частям, что придает колесу упругость. Для более стабильного положения колесной пары в рельсовой колее при движении профилю поверхности катания придается определенное очертание. Стандартный профиль поверхности катания колеса характеризуется гребнем и конической поверхностью с конусностями 1:10, 1:3,5 и фаской 6 ? 45є.

Гребень колеса направляет движение и предохраняет колесную пару от схода с рельса. Конусность 1:10 центрирует колесную пару при движении на прямом участке пути и облегчает прохождение кривых участков. Конусность 1:3,5 приподнимает наружную грань колеса над головкой рельса, улучшая этим прохождение стрелочных переводов при наличии износа поверхности катания.

2.Классификация и назначение колесных пар

Колесная пара является одной из главнейших и весьма ответственных частей вагона. Она несет на себе массу вагона, направляет его движение по рельсовому пути и воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на рельсовый путь и обратно. В связи с этим вагонная колесная пара должна обладать достаточной прочностью и износостойкостью, иметь возможно меньшую массу и обеспечивать безопасность движения поездов, которая во многом зависит от конструкции, материала, технологии изготовления, ремонта и качества осмотра колесных пар.

Конструкция и содержание колесных пар оказывают влияние на плавность хода, на силы, возникающие при взаимодействии вагона и пути, и на сопротивление движению.

Типы, основные размеры и технические условия на изготовление определяются государственным стандартом, а ремонт и содержание -- специальной Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колесных пар и Правилами технической эксплуатации железных дорог СССР.

Колесная пара состоит из оси 2 и двух колес 1, прочно насаженных на ось (рис. 2.1).

ГОСТ 4835--71 предусматривает шесть типов колесных пар для вагонов магистральных железных дорог: Ш-1050, Ш-950; РУ-1050; РУ-950; РУ1-950; РУ1 Ш-950. Цифры и буквы до дефиса указывают тип оси, цифры после дефиса -- диаметр колеса в миллиметрах.

Колесные пары типов Ш-1050 и РУ-1050 для новых вагонов не изготовляются, их используют только при ремонте вагонов.

Колесные пары с осями III типа приспособлены для подшипников скольжения, а колесные пары с осями РУ, РУ1 и РУ1Ш -- для роликовых подшипников. При этом РУ означает роликовая унифицированная для подшипников 280 мм, т. е. предназначенная как для грузовых, так и для пассажирских вагонов; РУ1 -- роликовая унифицированная для подшипников диаметром 250 мм на горячей посадке с торцовым креплением гайкой; РУ1Ш -- то же, с торцовым креплением шайбой.

Чтобы обеспечить безопасность движения вагона по рельсовому пути, особенно по стрелочным переводам, колеса укрепляются на оси так, чтобы расстояние между внутренними вертикальными гранями ободьев колес было равно (1440±3) мм, а у вновь формируемых колесных пар -- (1440+^) мм.

Для повышения плавности хода, что особенно существенно при высоких скоростях движения, а также для уменьшения боковых сил, передаваемых от колес на рельсы, целесообразно сократить возможные поперечные перемещения колесных пар относительно рельса. Это уменьшает износ колес и рельсов, снижает сопротивление движению, повышает устойчивость колесных пар. Уменьшению поперечного перемещения колесных пар способствует переход в СССР к колее шириной 1520 мм вместо 1524 мм.

Чтобы избежать перекосов и скольжения колес по рельсам, повышающих сопротивление движению и вызывающих неравномерный и увеличенный износ поверхностей катания колес, последние должны иметь минимальную разность диаметров поверхностей катания колес одной и той же колесной пары не более 1 мм.

Чтобы не возникали силы инерции от дисбаланса, колесные пары должны быть уравновешенными (ГОСТ 4835-- 71).

3.Износы и дефекты колесных пар.- При взаимодействии пути и подвижного состава возникают контактные напряжения в точках соприкосновения колес с рельсами.

В результате этих напряжений при движении колес по рельсам происходит естественный износ трущихся поверхностей, а также их упругие и пластические деформации и усталостные разрушения.

Ось колесной пары работает под воздействием больших статистических и динамических нагрузок и подвергается знакопеременным напряжениям изгиба.

Кроме того, она испытывает дополнительные напряжения сжатия в местах прессовых соединений с колесами и воспринимает удары от рельсов при наличии дефектов на поверхности катания колес и на стыках.

На работоспособность оси влияют различные технологические нарушения при ее изготовлении и обработке. Сочетание ряда этих факторов способствует возникновению в оси местных перенапряжений, которые совместно с усталостными явлениями приводят к образованию трещин.

При достижении установленных величин износа или появлении повреждений, угрожающих безопасности движения, колесные пары изымают из эксплуатации для ремонта или исключают из инвентаря.

Правилами технической эксплуатации железных дорог СНГ не допускаются к следованию в поездах вагоны с поперечной трещиной в любой части оси колесной пары, а также при наличии износов и повреждений, нарушающих нормальное взаимодействие пути и подвижного состава.

К числу таких неисправностей относятся:

- прокат по кругу катания более допускаемых размеров,

- износ гребня до предельно допустимой толщины его,

- вертикальный подрез и остроконечный накат,

- толщина и ширина обода колеса менее допустимых размеров, а также местное уширение,

- дефекты на поверхности катания в виде ползунов, выщербин, кольцевых выработок больше допускаемых.

Изымаются также из эксплуатации колесные пары, у которых обнаружены трещины в любой части колеса, продольные трещины в осях более допустимых размеров, задиры шеек и предпоступичных частей, предельная протертость на средней части оси, следы контакта с электродом или электросварочным проводом, расстояние между внутренними гранями колес больше или меньше допустимого, сдвиг или ослабление ступицы колеса на оси.

К неисправностям цельнокатаных колес относят износы, дефекты поверхности катания, трещины и изломы.

4.Понятие о формировании колесной пары. Устройство колесной пары Одним из требований, предъявляемых к колесной паре, является ее уравновешенность, поскольку при высоких скоростях и значительных дисбалансах возникают силы инерции такой величины, что пренебрегать ими не следует.

Оси различаются размерами основных элементов (в зависимости от величины допускаемой нагрузки), формой шейки (для подшипников скольжения или качения (роликовых), формой поперечного сечения (сплошные и полые).

Кроме этих признаков, определяющих конструкцию, оси классифицируются по материалу и технологии изготовления. Для удобного размещения подшипников концевые части оси, называемые шейками, имеют цилиндрическую форму. Имеются цилиндрические части оси для укрепления ступицы, называемые подступичными частями оси, имеются предподступичные части оси, на которых размещаются задние уплотняющие части букс.

Средней части оси придан конический переход от подступичных частей к середине оси. Для снижения концентрации напряжений в местах изменения диаметров сечений шейки предступичные части имеют плавные сопряжения-галтели.

На машине ПМГ применяются оси специальной конструкции, предназначенные для напрессовки в средней части конической шестерни тягового привода.

5.Силы, действующие на колесную пару.

1.Колёсная пара -- основной элемент ходовой части транспортного средства. Колёсные пары в подавляющем большинстве являются глухими, то есть оба колеса жёстко насажены на цельную ось. Такая конструкция фактически из одной детали отличается высокой надёжностью. Пробег колёсных пар локомотивов с колёсами бандажного типа может достигать нескольких млн. км при нагрузке 20-25 тс при сменных бандажах. Вписывание в кривые больших радиусов (порядка 500 м и более) осуществляется за счёт разности диаметров колёс по кругам катания, возникающей при смещении колёсной пары поперёк пути. Эта разность обусловлена тем, что поверхность катания колёс (профиль колеса) не цилиндрическая, а коническая или образована вращением некоторой кривой вокруг оси колёсной пары. При смещении колёсной пары поперёк пути, например, вправо важно, чтобы увеличивался радиус катания правого колеса, а левого -- уменьшался. В этом случае обеспечивается устойчивое движение колёс подвижного состава в пути и вписывание в пологие кривые, не сопровождающееся интенсивным изнашиванием колёс и рельсов.

В крутых кривых колёсная пара направляется силами, возникающими в контакте внутренней боковой поверхности рельса и гребнем наружного колеса. Силы, действующие в контакте колеса и рельса и направляющие движение подвижного состава, называются силами крипа (от англ. creep -- ползти). Они обусловлены тем, что материалы колеса и рельса не есть абсолютно твёрдые тела, а являются упруго-пластическими телами. В контакте наблюдаются микродеформации рельса и колеса, это определяет постепенное нарастание силы крипа с ростом относительного проскальзывания колеса по рельсу. Для поддержания профиля ж.д. колёс, обеспечивающих нормальное движение, применяется обточка колёс, а в случае бандажных колёс -- и смена бандажей. Основной параметр колёсной пары -- это расстояние между внутренними поверхностями гребней колёс колёсной пары. Для наших дорог (колеи 1520 и 1524 мм) это расстояние равно 1440 мм с допусками (+)(-)3 мм.

Ввиду высоких требований по прочности и надёжности, предъявляемых к колёсным парам, разработаны и существуют правила формирования и ремонта колёсных пар строго нормирующие весь технологический процесс: токарную и фрезерную обработку заготовок (в частности даже радиусы галтелей, класс чистоты обработанной поверхности), температурные режимы при формировании колёсных пар, допуски, посадки и т. д.

Колёсная пара вагонной тележки воспринимает нагрузку от вагона и служит для направления движения вагона по рельсам. Колёсная пара состоит из цельнокатаных колёс, напрессованных на ось. На наружные концы оси через буксы и рессоры опирается рама тележки.



Цельнокатаное вагонное колесо состоит из ступицы, диска и обода. У обода обращённого внутрь колеи имеется выступ, называемый гребнем или ребомрдой. Гребень предохраняет колёсную пару от выхода из пределов колеи.

Некоторые типы вагонов используют дисковые тормоза. Колёсные пары таких вагонов оборудованы тормозными дисками. На ось между колёсами напрессовываются два (четыре поверхности трения) или три (шесть поверхностей трения) тормозных диска.

6.Расчетные нагрузки и режимы нагружения оси колесной пары.

7.Понятие об устойчивости движения колесной пары.

8.Взаимодействие колесной пары и ж/д пути.

Особенностью рельсового транспорта является то, что в результате качения стальных колес по стальным рельсам на поверхности катания образуется чистая блестящая продольная полоса, через которую могут проходить обратные токи. Это обстоятельство способствовало разработке и внедрению электрической тяги. Только небольшое число железных дорог и систем городского рельсового транспорта в настоящее временя не используют ходовые рельсы в качестве обратного провода - неотъемлемой части общей системы тягового электроснабжения.

9.Классификация и назначение буксовых узлов.

10.Устройство буксовых узлов.

Буксовый узел с роликовыми подшипниками современного грузового вагона имеет корпус 1, в котором размещены два подшипника -- передний 2 и задний 3 с цилиндрическими роликами.

Корпус закрыт со стороны колеса лабиринтными уплотнениями 4 и 5, а впереди крепительной 8 и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9.

Подшипники закреплены с торца корончатой гайкой, болтами 12 и стопорной планкой 13.

Между корпусом и крепительной крышкой установлено уплотнительное кольцо 7.



Типовой буксовый узел пассажирского вагона с креплением подшипников шайбой имеет корпус буксы передний 2 и задний 3 подшипники на горячей посадке, лабиринтное 4 и уплотнительное 5 кольца, крепительную 6 и смотровую 7 крышки, болты 8, тбрцовую шайбу 9, стопорную шайбу 10 и болты закрепляющие шайбу.

Корпус буксы предназначен для передачи нагрузки от массы вагона на шейку оси, ограничения перемещений колесной пары вдоль и поперек относительно рамы тележки и размещения подшипников.

В корпус буксы закладывают смазку. Конструкция корпуса буксы определяется схемой опирания рамы тележки на буксовый узел и конструкцией лабиринтной части его.

Корпус может быть изготовлен с опорными кронштейнами и сплошной лабиринтной частью либо с пазами для челюстей и с впрессованной лабиринтной частью.

Корпус буксы грузового вагона с цельной лабиринтной частью 2 представляет собой отливку из стали марок 20ФЛ, 20ГЛ.



Тележки вагонов

1.Назначение и классификация тележек

Классификация, назначение и особенности конструкций тележек

Тележки вагонов относятся к ходовым частям. Они предназначены для обеспечения безопасного движения вагона по рельсовому пути с необходимой скоростью, плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению. Конструкции тележек включают в себя колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, возвращающие и стабилизирующие устройства.

Кроме перечисленных выше элементов тележка имеет раму, на которой крепятся детали рессорного подвешивания и тормозного оборудования, а также надрессорные и иные балки с подпятниками и скользунами, непосредственно воспринимающими нагрузки от рамы кузова вагона.

Высокая эффективность большегрузных вагонов и повышенной населенности пассажирского подвижного состава вызвала необходимость увеличения числа колесных пар, так как ограничена

норма максимальной нагрузки от каждой колесной пары на рельсы. Однако, имея увеличенные продольные размеры, многоосные бестележечные вагоны не обеспечивали свободного прохода кривых участков железнодорожного пути малого радиуса. Это обстоятельство привело к необходимости объединения колесных пар в самостоятельные группы, то есть в тележки.

В результате при современных условиях эксплуатации железных дорог широкое распространение получили тележечные вагоны, которые по сравнению с нетележечными конструкциями, обеспечивают хорошее вписывание в кривые участки пути и меньшие вертикальные перемещения при передвижении по неровностям рельсов.

Кроме того, в конструкциях тележек более рационально размещаются система упругих элементов, гасители колебаний, стабилизирующие устройства и исполнительные органы тормозного оборудования, что позволяет проектировать вагоны с хорошей плавностью хода и устойчивым положением кузова при движении поездов с высокими скоростями.

По технологии изготовления тележки бывают с литыми, штампованными или штампосварными боковыми рамами, надрессорными и соединительными балками или сварными рамами. Кроме того, тележки различают по системе взаимодействия отдельных элементов сборочных единиц и деталей, а также другим конструктивным особенностям.

Основными технико-экономическими параметрами тележек вагонов являются: собственная масса (тара); база -- расстояние между центрами осей крайних колес (у двух- и трехосных тележек) и между серединами рессорных комплектов сочлененных тележек (у четырехосной конструкции); тип и параметры рессорного подвешивания; высота от уровня головок рельсов до плоскости опорного узла тележки; рессорная база -- расстояние между серединами упругих элементов, расположенных в продольном направлении; тип и конструкция тормоза; конструкционная скорость. В соответствии с техническими требованиями и назначением тележек они должны иметь необходимые ходовые качества для обеспечения безопасности движения: устойчивость против схода с рельсов, плавность при вписывании в кривые участки пути, минимальную величину вертикальных и горизонтальных динамических сил и ускорений при конструкционной скорости движения, требуемые показатели плавности хода вагона, гарантированную прочность и надежность в эксплуатации

2.Тележки грузовых вагонов

Наибольшее распространение получили двухосные тележки. Основной тип двухосной тележки грузовых вагонов -- тележка модели 18-100 . Эта тележка подкатывается под все грузовые четырехосные магистральные вагоны, кроме изотермических. Восьмиосные полувагоны и цистерны устанавливаются на четырехосные тележки, основой которых являются те же двухосные тележки модели 18-100, но связанные между собой штампосварной соединительной балкой.

Двухосная тележка состоит из двух колесных пар, четырех букс, двух литых боковых рам, двух комплектов центрального рессорного подвешивания, литой надрессорной балки и тормозной рычажной передачи . Связь рамы с буксами -- челюстная, кузов опирается на тележку через подпятник надрессорной балки, а при наклоне кузова - дополнительно через скользуны.

3.Тележки пассажирских вагонов

Особенностью тележек современных пассажирских вагонов является наличие у них двойного рессорного подвешивания .

Сварная рама тележки опирается на надбуксовые цилиндрические пружины и через них на опоры букс. Буксовое и центральное рессорное подвешивание в сочетании с боковыми гидравлическими гасителями колебаний кузова в вертикальной и горизонтальной плоскостях обеспечивают плавный ход вагона.

В торцовых частях полувагона имеются двухстворчатые двери, открывающиеся вовнутрь кузова. Шкворневые балки передают все возникающие в процессе движения статические и динамические усилия через пятник и скользуны на тележки.

4.Сопряжения рамы тележки с колесной парой

Конусообразный кольцевой эластичный элемент в продольном сечении ограничен двумя замкнутыми линиями 1 и 2 (кривыми, ломанными и т.п.). Особенностью упругого элемента по первому варианту является то, что линия 2 отлична от окружности и может представлять из себя овал любой формы (в том числе и несимметричной) относительно его центра.

Особенностью упругого элемента по второму варианту является то, что замкнутые линии 1 и 2 представляют собой окружности, но центры их симметрии смещены относительно друг друга.

Упругие элементы могут быть выполнены с разрезом 3 (показан схематично) и с торцами (основаниями) 4 и 5, непараллельными друг другу.

Конкретное использование в трехосной тележке предлагаемых конусообразных кольцевых эластичных элементов показано на фиг.4 и 5, в которой применено третье изобретение - сопряжение колесной пары с рамой транспортного средства, причем в сопряжении крайних колесных пар 6 и 7 использованы упругие элементы по первому варианту, а в сопряжении средней колесной пары можно использовать упругие элементы как по первому, так и по второму вариантам.

В случае использования двухосной тележки в сопряжении ее рамы с колесными парами будут использованы упругие элементы по первому варианту.

Работают конусообразные кольцевые эластичные элементы на примере трехосной тележки следующим образом.

5.Силы, действующие на тележку

К числу основных сил, действующих на тележку, которые необходимо учитывать при ее расчете на прочность, относятся: вертикальная статическая; вертикальная динамическая; вертикальная и горизонтальная составляющие от боковых сил -- центробежной и ветровой; вертикальные составляющие от продольных сил инерции; горизонтальные составляющие от направляющих усилий рельсов и сил трения между колесом и рельсом; вертикальные составляющие от действия кососиммет- ричных нагрузок, обусловленных неровностью пути и допусками на изготовление пружин и других элементов; усилия от тормозной передачи; распределенные по опорным поверхностям пятника и подпятника силы трения, обусловленные влиянием тележки. Перечисленные нагрузки считаются приложенными к тележке и действующими статически. Напряжения в несущих элементах определяются от наиболее невыгодного сочетания сил, действующих на тележку.

6.Назначение и состав рессорного подвешивания

Надрессорная балка имеет подпятник, на который опирается пятник кузова, через их центры проходит шкворень, который служит осью вращения тележки относительно кузова, а также передает тяговые и тормозные силы от тележки кузову и обратно.

Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, размещенных в рессорных проемах боковых рам.

7.Пружины

Пружины широко применяются в вагоностроении, в тележках грузовых и пассажирских вагонов, в ударно-тяговых приборах. Различают пружины винтовые и спиральные. Винтовые пружины изготовляют завивкой из прутков стали круглого, квадратного или прямоугольного сечения. По форме винтовые пружины бывают цилиндрические и конические.



Разновидности винтовых пружин

а - цилиндрические с прямоугольным сечением прутка; б - цилиндрические с круглым сечением прутка; в - конические с круглым сечением прутка; г - конические с прямоугольным сеченим прутка

В рессорном подвешивании современных вагонов наибольшее распространение получили цилиндрические пружины. Они просты в изготовлении, надежны в работе и хорошо амортизируют вертикальные и горизонтальные толчки и удары. Однако они не могут гасить колебания обрессоренных масс вагона и поэтому применяются только в сочетании с гасителями колебаний.

Пружины изготавливают в соответствии с ГОСТ 14959. Опорные поверхности пружин делают плоскими и перпендикулярными к оси. Для этого концы заготовки пружины оттягиваются на 1/3 длины окружности витка. В результате этого достигается плавный переход от круглого к прямоугольному сечению. Высота оттянутого конца пружины должна быть не более 1/3 диаметра прутка d, а ширина -- не менее 0,7d.

8.Рессоры

Рессорное подвешивание является одним из важнейших элементов ходовых частей, от которого зависит плавность хода при движении вагона, в особенности при прохождении стыковых соединений и продольных неровностей рельсов, крестовин и др. В этих случаях происходит колебание подвижного состава и возникают динамические силы, действующие на элементы конструкции вагона, пассажиров и перевозимый груз. В целях обеспечения плавности хода, повышения безопасности движения поездов, создания комфортных условий для пассажиров, сохранения качеств грузов при перевозках применяют специальные устройства в ходовых частях вагонов -- рессорное подвешивание.

Рессорное подвешивание состоит из упругих элементов, гасителей колебаний, возвращающих и стабилизирующих устройств. Комплекс этих элементов обеспечивает снижение ускорений колебательного движения и уменьшение воздействия динамических сил на конструкцию вагона, создавая плавный ход подвижного состава в процессе эксплуатации. При этом параметры рессорного подвешивания должны соответствовать нормативным значениям и не должны существенно изменяться с течением времени.



9.Фрикционные и гидравлические гасители колебаний

Качество рессорного подвешивания вагонов определяется гибкостью их упругих элементов (рессор, пружин). Чем более гибки рессоры, тем лучше они смягчают толчки, возникающие при движении вагона по неровности пути. Однако с увеличением гибкости рессор возрастают свободные колебания кузова, поэтому кузов вагона будет долго раскачиваться на рессорном подвешивании. Для гашения этих колебаний в рессорном подвешивании тележек грузовых и пассажирских вагонов наряду с пружинами применяют особые устройства, называемые гасителями колебаний. Работая одновременно с пружинами, гасители колебаний создают диссипативные (рассеивающие) силы, необходимые для гашения или ограничения амплитуд колебаний вагона или его частей при резонансе.

По виду диссипативных сил основные конструкции гасителей колебаний, применяемые в вагонах, можно разделить на следующие группы:

1. фрикционные, работающие за счет сухого трения;

2. гидравлические, работающие за счет вязкого трения, возникающего при перетекании масла через узкие калиброванные отверстия;

Резиновые рессоры и пневморессоры имеют диссипативные силы, аналогичные силам сопротивления вязкого трения.

Листовые рессоры относятся к фрикционным гасителям с сухим трением.

Кроме перечисленных основных типов гасителей колебаний, имеются гасители, создающие силы сопротивления вязкого и сухого трения (резинофрикционные, резиногидравлические и др.).



Автосцепное устройство

1.Назначение и классификация ударно- тяговых приборов

Автосцепное устройство относится к ударно-тяговому оборудованию вагонов и предназначено для сцепления вагонов между собой и локомотивов, восприятия и смягчения воздействия продольных усилий, возникающих во время движения, а также для удержания вагонов на определенном расстоянии друг от друга.

Сохранность подвижного состава и перевозимых грузов зависит во многом от сцепных устройств. До перевода подвижного состава железных дорог в нашей стране и за рубежом на автосцепку он оборудовался раздельными приборами, у которых в качестве ударных устройств устанавливали буферные комплекты, а в качестве сцепных -- винтовую упряжь. На некоторых зарубежных железных дорогах такие устройства сохранились.

Созданная в 30-е годы прошлого века автосцепка СА-3 (советская автосцепка третьей модели) и до сих пор серийно изготавливается и применяется на подвижном составе железных дорог России и стран СНГ. Это оборудование относится к объединенным устройствам, где совмещаются все функции ударных и тягово-сцепных приборов. Перевод подвижного состава на автосцепку позволил рационально использовать силу тяги локомотивов, значительно увеличить массу поезда, устранить тяжелый и опасный труд сцепщиков вагонов, ускорить процесс формирования и расформирования поездов.

...