Подвижной состав

Размещено на http://www.allbest.ru//

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра: «Вагоны и вагонное хозяйство»

Курсовой проект

По дисциплине «Подвижной состав»

Выполнил студент: Боян Е.М.

Проверил: Дубинский В.А.

Санкт-Петербург 2017



Введение - развитие вагонного парка железных дорог

Зарождение вагоностроения в России и за рубежом уходит вглубь веков и связано с появлением необходимости транспортировки грузов, объемы которых возрастали в связи с развитием цивилизации народов. Прообразами вагонов считаются древние безрельсовые повозки, транспортируемые упряжными животными.

Выпуск первых вагонов (вагонеток) в России относится к середине XVIII в. Как отрасль промышленности вагоностроение зародилось в середине 40-х годов XIX в., когда в связи с началом строительства первой магистральной железной дороги Петербург- Москва (1843) для производства вагонов был выделен государственный (казенный) Александровский литейно-механический завод в Санкт-Петербурге.

История отечественного вагоностроения также как и история железных дорог России начиналась с Царскосельской дороги 30 октября 1837 г.

Особенностью вагонного парка той эпохи являлось то, что железная дорога была рассчитана в основном на перевозку пассажиров. Заказывались преимущественно пассажирские вагоны для пригородных поездок, т. е. без спальных мест, туалетов и буфетов. Первые вагоны Царскосельской линии были двухосными, имели деревянные раму и кузов. Для их соединения использовалась сцепка в виде цепей. К вагонной раме крепился один буфер, предохранявший вагоны от столкновения при ручном торможении. Нагрузка от массы вагона передавалась на буксы через листовые рессоры, за исключением вагонов 4-го класса, у которых рессор не было.

В конце 40-х годов на Царскосельской дороге насчитывалось 57 пассажирских вагонов (из них 9 первого класса, 43 - второго и 5 - третьего) и 33 товарных. Вместимость экипажей возросла в 1,5-2 раза, а наиболее массовыми стали экипажи второго класса. В начале 50-х годов XIX в. сформировались новые типы вагонов, и прежние названия утратили свое значение. Термин "вагон", происходящий от английского "waggon" (повозка, телега, фургон), вошел в обиход наряду с "повозкой" и "экипажем" как общее обозначение. Вагоны четвертого класса упразднили, повысив их класс. Вагоны третьего класса делились теперь на два типа: закрытые кареты и открытые линейки.

В 1843 г. началось строительство первой русской магистральной железной дороги между Петербургом и Москвой (официальное открытие 1 ноября 1851г.). Для этой грандиозной по тому времени магистрали требовалось около 3000 вагонов. В значительном количестве вагонов нуждалась и вторая в России магистральная железная дорога - Петербург-Варшавская, полностью открытая для регулярного движения в1862 г.

Постройку первых вагонов (как и паровозов), предназначавшихся для строившейся Петербург-Московской железной дороги, решено было организовать на одном из лучших заводов того времени - Александровском чугунолитейном заводе, расположенном в Петербурге на берегу реки Невы. В связи с этим в 1843 г. Александровский чугунолитейный завод был передан из Департамента горных и соляных дел Министерства финансов Главному управлению путей сообщения и вскоре был переименован в Александровский механический завод. Руководили им американцы Гаррисон и Уайненс, с которыми был заключен контракт на 6 лет. Контракт предусматривал перестройку и оснащение завода необходимыми машинами, станками и инструментом, подготовку кадров для обслуживания поездов, а также строительство 162 паровозов и 2720 вагонов.

Тип, основные параметры и устройство отдельных частей вагонов были определены Технической комиссией при Департаменте железных дорог в 1843--1844 гг. Ходовые их части состояли из двухосных тележек, диаметр колес по кругу катания которых составлял 914 мм, диаметр в средней части оси -- 82,5 мм, в шейках -- 63,5 мм. Колеса выполнялись из термообрабатываемого чугуна повышенной твердости. Из каждой партии 2-3 % осей и колес подвергались испытанию на прочность. Для изготовления деревянных частей кузова и рамы использовались сосна, дуб, вяз, лиственница.К началу 1875 г. на русских железных дорогах было до 50 типов различных двухосных крытых товарных вагонов и около 35 типов угольных полувагонов и платформ. Эти типы различались между собой по техническим формам выполнения отдельных частей и по размерам.

В 1870 г. в вагонах ввели печное отопление, а в октябре 1872 г. его заменили паровым.

К началу 1875 г. на русских железных дорогах было до 50 типов различных двухосных крытых товарных вагонов и около 35 типов угольных полувагонов и платформ. Эти типы различались между собой по техническим формам выполнения отдельных частей и по размерам.

Такое разнообразие вагонов усложняло использование их не только в масштабе всех железных дорог, но даже и на каждой дороге.

Установление "нормального размера" кузова диктовалось военными соображениями. Был выработан общий тип товарных крытых вагонов с воинским оборудованием на случай массовой перевозки войск. Такое оборудование изготовлялось по одинаковым "размерам" находилось в запасе на складах всех дорог и могло быть использовано только в крытых вагонах, кузова которых по длине и ширине имели одинаковые "нормальные размеры". Впоследствии в 1878 г. была нормирована ширина дверей крытых вагонов в 6 фут. (1 830 мм).

Первым шагом к приведению крытых товарных вагонов к однотипности было изданное в 1875 г. распоряжение Министерства путей сообщения об обязательной постройке новых кузовов товарных двухосных вагонов с внутренними размерами кузова, получившими наименование "нормальных размеров": длиной 6 400 мм и шириной 2 743 мм.

Создание и дальнейшее совершенствование вагонов неразрывно связано с развитием железных дорог в России. Введенное впервые в мире прямое бесперегрузочное сообщение на отечественных железных дорогах обусловило нормализацию вагонного парка. Были созданы нормальные типы крытых вагонов, платформ и вагоны других видов. Строили вагоны-цистерны, изотермические и различные специальные вагоны. Однако в парке грузовых вагонов преобладали универсальные крытые и платформы.

Первые конструкции грузовых вагонов железных дорог России были рациональными для своего времени, некоторые из них появились раньше, чем в США и других странах.

Таким образом, на основе эволюции колеса, развития безрельсового, а затем железнодорожного транспорта, в конце XIX -- начале XX века в России были созданы основные типы грузовых и пассажирских вагонов. Их конструкции затем совершенствовались, улучшались параметры, повышалась грузоподъемность грузовых, комфортабельность пассажирских вагонов.

Преимущества перед другими видами транспорта (основные виды транспорта: железнодорожный, водный(морской и речной),воздушный, трубопроводный и автомобильный):по затратам энергии на перевозку грузов, экологичности, достаточно большой скорости доставки, номенклатуре грузов, безопасности движения, всепогодности, возможности организации массовых перевозок.

Главной частью железнодорожного транспорта является вагонный парк, так как только в вагонах перевозятся грузы и пассажиры, производится оплата за их транспортное обслуживание.

Основную часть грузооборота дает железным дорогам вывоз минерального сырья (руды, угля и пр.) от источников добычи, расположенных вдалеке от водных путей. Специализация железнодорожных перевозок связана со стремлением повысить качество транспортировки грузов.



Классификация вагонов

Вагоном называется единица железнодорожного подвижного состава, предназначенная для перевозки пассажиров или грузов.

Вагонный парк характеризуется сложностью и многообразием типов и конструкций. Это вызвано необходимостью удовлетворения различных требований при перевозках: защиты ряда грузов от атмосферных воздействий, сохранения качества скоропортящихся грузов, обеспечения комфорта пассажирам и др.

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

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

Парк пассажирских вагонов составляют несамоходные вагоны, 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 -- это некупейные и купейные вагоны со спальными жесткими местами, а также купейные с мягкими спальными местами.

Вагоны межобластного сообщения используют для перевозки пассажиров на расстояние до 700 км. Эти вагоны строятся открытого типа или купейными и оборудуются мягкими креслами для сидения.

В вагонах пригородного сообщения перевозят пассажиров на расстояние до 150 км. Пригородные поезда локомотивной тяги формируются из вагонов с креслами или жесткими местами для сидения.

Вагоны-рестораны предназначены для организации питания пассажиров в пути следования, почтовые -- для перевозки почтовых грузов, багажные -- для багажа. От вагонов для перевозки пассажиров они отличаются планировкой и внутренним оборудованием.

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

Самоходные пассажирские вагоны -- это вагоны электро- и дизель-поездов, а также автомотрисы. Они используются для пригородного и местного сообщений.

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

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

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

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

цистерны -- для жидких, газообразных и пылевидных грузов;

изотермические -- для скоропортящихся грузов;

хопперы -- для массовых сыпучих грузов;

транспортеры -- для крупногабаритных и тяжеловесных грузов, которые по своим размерам или массе не могут быть перевезены в других вагонах;

думпкары (вагоны-самосвалы) -- для транспортировки и автоматизированной разгрузки горнорудных и земляных пород.

Универсальные вагоны предназначены для перевозки широкой номенклатуры грузов, специальные -- для отдельных видов или групп сходных по свойствам грузов. К универсальным вагонам относятся крытые вагоны с дверями в боковых стенах, полувагоны с люками в полу, платформы с откидными бортами и рефрижераторные изотермические вагоны. Специальные вагоны -- это цистерны, хопперы (крытые и открытые), транспортеры, думпкары, а также крытые вагоны для перевозки скота, стали и бумаги в рулонах, полувагоны; глухим кузовом, платформы и крытые вагоны для перевозки автомобилей, платформы для крупнотоннажных контейнеров и лесоматериалов, изотермические вагоны для перевозки молока, живой рыбы, вина и др.

Большинство указанных типов вагонов подразделяются на универсальные и специальные. Цистерны, хопперы, транспортеры и думпкары относятся к специальным.

Соотношение универсальных и специальных вагонов в общем грузовом парке определяется технико-экономическими расчетами, так как каждой из этих групп свойственны свои достоинства и недостатки. Универсальные вагоны имеют меньший порожний пробег, но они хуже приспособлены для полной механизации погрузочно-разгрузочных работ и у них в ряде случаев недостаточно полно используются грузоподъемность и вместимость кузова. Специальные вагоны таких недостатков не имеют, но для них характерен большой порожний пробег, что требует наличия большего количества таких вагонов. Увеличение числа вагонов на выполнение заданного объема перевозок приводит к росту капитальных вложений в вагонный парк и усложняет регулировочную работу на железных дорогах.

По месту эксплуатации различают вагоны магистральные (общесетевые), промышленного и городского транспорта.

Магистральные вагоны допускаются для движения по всей сети железных дорог России и стран СНГ. Вагоны промышленного транспорта предназначены для эксплуатации на подъездных путях промышленных предприятий. Однако те из них, которые отвечают требованиям норм расчета и проектирования вагонов магистральных железных дорог и Правил технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ), имеют право выхода на пути МПС.

К вагонам промышленного транспорта относятся думпкары, используемые на горнорудных и угольных предприятиях, а также все специальные грузовые вагоны, эксплуатируемые на промышленных предприятиях.

Вагоны городского транспорта обеспечивают перевозку пассажиров по городским и, в ряде случаев, пригородным железнодорожным путям -- наземным и подземным. К вагонам городского транспорта относят: трамвайные вагоны -- для перевозки населения по рельсовым путям, оборудованным контактной подвеской; вагоны метрополитена -- для массовой перевозки пассажиров на линиях метрополитена, оборудованных третьим токоведущим рельсом.

По осности (числу колесных пар) вагоны подразделяются на двухосные, четырехосные, шестиосные, восьмиосные и многоосные. Большинство вагонного парка составляют четырехосные вагоны.

По ширине колеи различают вагоны широкой (более 1435 мм), нормальной (1435 мм) и узкой (менее 1435 мм) колеи. Вагоны России, стран СНГ, Финляндии и Китая строятся для колеи 1520 мм, США, Канады и большинства стран Европы -- для колеи 1435 мм.

вагон железнодорожный осность

Основные особенности конструкции всех типов вагонов

Особенность или тип вагона определяется его конструктивной схемой. Она характеризуется, прежде всего, осностью, особенностями кузова и его силовой, несущей конструкцией.

Осность или количество колесных пар определяют его предельный вес в груженом состоянии, так как на каждую колесную пару (ось) установлена нормативная предельная нагрузка ( для грузовых вагонов она составляет сегодня 228 кН, для пассажирских 176,6 кН. При этом, чем выше скорость тем меньше устанавливается предельная нагрузка на колесную пару.

Кузов многоосного вагона для облегчения движения в кривых участках пути опирается на ходовые части в двух опорных узлах. Для этого все колесные пары объединяются в тележки. Соединение кузова и тележек дает им возможность поворачиваться в опорных узлах относительно кузова в вертикальной плоскости при выходе вагона в кривой участок пути.

Расстояние между опорными узлами кузова и тележек называется базой вагона. Это один из главных его размеров.\

Кузов вагона является главной его частью и служит для размещения в нем пассажиров и грузов. Обычно по назначению и виду кузова устанавливается тип вагона. Внешние очертания кузова бывают замкнутые и открытые. К замкнутым относятся кузова, имеющие пол, стены и крышу. В них для осуществления погрузочно-разгрузочных работ устанавливаются открывающиеся двери и люки или большие фрагменты конструкции. Для создания нормальных условий перевозок пассажиров в боковых стенах вагона устанавливаются окна и т.д. Такие кузова мы относим к категории конструкций с изменяемой геометрией - у них одни очертания в погрузочно-разгрузочном состоянии, а другие - в транспортном.

Открытые кузова не имеют крыши (полувагоны) или крыши и стен ( платформы), или крыши, стен и пола.

Саморазгружающиеся вагоны с конструкцией кузова которая позволяет производить их разгрузку без применения специальных приспособлений или машин и механизмов. Это пассажирские вагоны, серийные грузовые полувагоны с люками в полу, цистерны с нижним сливным прибором, бункерные вагоны и т.д.

В кузов вагона входят: рама, боковые и торцевые стены, крыша, пол и укрепленные на ни устройства. Вне зависимости от назначения вагона принято различать: основную несущую конструкцию, вспомогательные несущие элементы и ненесущие элементы. Под несущей способностью конструкции понимается ее возможность воспринимать назначенные ей эксплуатационные нагрузки в пределах требований на это НТД.

Основная несущая конструкция кузова - это совокупность его элементов, обеспечивающих необходимые жесткость, прочность и надежность при всех режимах работы. К ней относятся: рама, стены, крыша и пол.

Вспомогательные несущие элементы служат для восприятия некоторых нагрузок и передачи их на основную несущую конструкцию. К ним относят деревянный настил пола, деревянную обшивку стен, торцевые двери и крыши люков полувагонов, борта платформ и пр. Они, как правило, шарнирно или с помощью болтов ( но не сварки ) укрепляются на основной несущей конструкции.

Рама вагона является нижней частью основной несущей конструкции кузова. Она, как правило, образуется из жестко соединенных сваркой элементов разного сечения в плоскостную конструкцию. Рама воспринимает большинство нагрузок действующих на вагон. Главными её элементами являются хребтовая и две шкворневые балки. Кроме того раму образуют торцевые, боковые продольные и поперечные балки.

В концевых частях хребтовой балки размещается ударно-тяговое оборудование вагона. Поэтому её основное предназначение заключается в восприятии продольных нагрузок.

Различают вагоны с полной и частичной несущей конструкцией. Первые имеют кузова, все элементы которой входят в основную несущую конструкцию. Они имеют так называемые цельно несущие кузова. Это пассажирские, рефрижераторные и цельнометаллические крытые вагоны. У вторых, конструкция кузова, или открытая или закрытая, но с элементами кузова ( крыша, стены), не являющимися основной несущей конструкцией. Это вагоны со свободно несущей рамой ( платформа),

Так современный парк пассажирских вагонов состоит из цельнометаллических вагонов, предназначенных для перевозки пассажиров и вспомогательного назначения. Вагоны локомотивной тяги, предназначенные для перевозки пассажиров, используемые в дальнем и межобластном сообщении, составляют более 70 % пассажирского парка. Все эти вагоны, включая специализированные и вагоны вспомогательного назначения, обращающиеся по магистральным путям МПС, представляют собой замкнутую тонкостенную оболочку, подкрепленную гофрами и поперечными балками 1 (рис.) рамы, стойками 2 стен и дугами 5 крыши. В результате образуется цельнометаллическая тонкостенная несущая конструкция, в которой используются нержавеющая, углеродистая и низколегированная стали. Такие конструкции называются цельнометаллическими вагонами (ЦМВ). Ходовая часть вагонов состоит из двух двухосных тележек типа ТВЗ-ЦНИИ М с улучшенной плавностью хода.

По характеру размещения несущих элементов конструкции кузовов грузовых вагонов бывают трех типов. В цельнонесущем кузове нагрузка воспринимается рамой, боковыми стенами и крышей; такой кузов имеют крытые, изотермические и пассажирские вагоны. Кузов с несущей рамой и боковыми стенами применяется в крытых вагонах старых типов, в которых крыша не участвует в воспринятии нагрузок, а служит лишь для укрытия от атмосферных воздействий и сохранности грузов. Кузов, у которого боковые стены воспринимают только усилия распора перевозимого груза, применяются у платформ и вагонов старых типов. Во всех кузовах основным несущим элементом является рама, на которую опирается кузов. Рама воспринимает значительные внешние сосредоточенные продольные силы от ударно-тяговых приборов автосцепки, а также реакции опор. Рама имеет мощные хребтовые и шкворневые балки (для восприятия и передачи на кузов больших сосредоточенных сил), боковые продольные балки (одновременно являются нижними обвязками боковых стен кузова), промежуточные и концевые (лобовые) поперечные балки. Хребтовая балка состоит из двух балок(швеллера, двутавра и т. п.). Для продольных боковых балок чаще всего используется швеллер. Шкворневая и концевая балки - коробчатого поперечного сечения, сваривают из двух вертикальных и двух горизонтальных листов. У некоторых вагонов с большой базой и длинными консолями дополнительно имеются промежуточные продольные и поперечные балки, а также раскосы в консольных частях. Металлический гофрированный пол может также воспринимать часть основных нагрузок кузова.

.

Кузова с несущими боковыми стенами и рамой -- воспринимают вместе с ней значительную часть вертикальной, а в некоторых случаях и продольной нагрузки (боковые стены жестко соединены с рамой).

Кузова с несущей рамой -- кузов не является несущим, рама самостоятельно независимо воспринимает все основные нагрузки.

Котлы цистерн (вагонов-цистерн) -- независимо от рамы воспринимают вертикальные и боковые нагрузки и передают их на раму.

Цельнонесущие кузова -- воспринимают все виды нагрузок всеми элементами: полом, крышей, боковыми и торцевыми стенами (рама составляет с кузовом единое целое).

Элементы конструкции вагона

Все вагоны независимо от назначения и конструкции состоят из элементов (узлов), общих для вагонов любого типа.

К этим элементам относятся:

- ходовые части

- кузов

- ударно тяговые приборы

- тормозное оборудование

К ходовым частям относятся:

- колёсные пары

- буксы

- рессорное подвешивание.

В современных вагонах ходовые части объединяются в самостоятельные узлы, называемые тележками. Кроме перечисленных элементов, тележки имеют раму, на которой крепятся детали рессорного подвешивания, тормозного оборудования и предохранительные скобы, а для передачи нагрузки от кузова на тележку - надрессорные балки с подпятниками и скользунами.

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.

Колесная пара, состоящая из оси и двух наглухо закрепленных на ней колес диаметром 950... 1050 мм, воспринимает все нагрузки, передающиеся от вагона на рельсы. Поверхность катания колес имеет коническую форму, что способствует сохранению во время движения среднего положения колесной пары в колее, облегчает прохождение в кривых и обеспечивает более равномерный прокат по ширине колеса. С внутренней стороны поверхность катания ограничена гребнем, не допускающим схода колесной пары с рельсов.



Для передачи давления от вагона на шейки осей колесных пар, а также ограничения продольного и поперечного перемещения колесной пары служат буксы.

Для смягчения ударов и уменьшения амплитуды колебаний вагона при прохождении по неровностям пути между рамой вагона и колесной парой размещают систему упругих элементов и гасителей колебаний (рессорное подвешивание). В качестве упругих элементов применяют винтовые пружины, листовые рессоры, резино-металлические элементы и пневматические рессоры (резинокордовые оболочки, заполненные воздухом).

Рессоры изготавливают из специальных сортов стали и подвергают термической обработке. Наиболее распространены цилиндрические пружинные рессоры с круглым сечением витков и одним или двумя рядами пружин. По сравнению с листовыми рессорами они при меньших габаритах и массе обеспечивают необходимую упругость и совместно с гасителями колебаний способствуют плавному ходу вагона.

Листовые рессоры составляют из нескольких наложенных одна на другую стальных полос разной длины и соединенных посередине шпилькой и хомутом. По форме листовые рессоры подразделяют на незамкнутые и замкнутые, или эллиптические, состоящие из нескольких незамкнутых листовых рессор, соединенных друг с другом концами коренных листов.

Гасители колебаний предназначены для создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение амплитуды колебаний вагона или его частей. На дорогах России наиболее широкое применение находят гидравлические и фрикционные гасители колебаний. Принцип действия гидравлических гасителей заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости под действием растягивающих или сжимающих сил с помощью поршневой системы из одной полости цилиндра в другую. Такие гасители устанавливают в тележках пассажирских вагонов совместно с пружинными рессорами.

В тележках грузовых вагонов с фрикционными гасителями колебаний силы трения возникают при вертикальном и горизонтальном перемещениях клиньев гасителя, трущихся о фрикционные планки, укрепленные на колонках боковин тележек.

Для смягчения боковых толчков от набегания гребня колес на рельсы при входе в кривые тележки пассажирских вагонов оборудуют возвращающими устройствами (люльками). Вагоны с такими тележками, снабженными гидравлическими амортизаторами, успешно эксплуатируются на пассажирских поездах, развивающих скорость до 160 км/ч.

Тележки грузовых вагонов не имеют люлечного устройства. В таких вагонах широко применяются тележки типа ЦНИИ-ХЗ-0 с фрикционными клиновыми гасителями колебаний.

Тележки грузовых вагонов имеют, как правило, одинарное рессорное подвешивание, размещаемое под поперечной балкой, а тележки пассажирских вагонов -- двойное, обеспечивающее большую плавность хода.

Рама вагона является основанием кузова и несущей конструкцией, состоящей из жестко связанных между собой продольных и поперечных балок. К раме крепят ударно-тяговые приборы и тормозное оборудование.

Форма кузова вагона зависит от его назначения. Боковые стены кузова опираются на раму, имеют стальную обрешетку, к которой крепится металлическая обшивка. В грузовых вагонах металлическая обрешетка стен и жестко связанная с ними рама составляют несущую конструкцию, находящуюся под воздействием вертикальных сжимающих и растягивающих сил. В пассажирских цельнометаллических вагонах несущими элементами являются боковые стены, пол и крыша. Для придания большей жесткости стенам вагона их изготавливают из гофрированных полос стали.

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов и локомотивов, удерживания их на определенном расстоянии друг от друга, ослабления растягивающих и сжимающих усилий, возникающих при перемещении подвижного состава, и передачи их от одного вагона к другому.

В качестве объединенных ударного и тягового устройств на подвижном составе железных дорог России принята автоматическая сцепка типа СА-3.

Автоматическая сцепка размещается посередине поперечной балки на конце рамы вагона и имеет следующие основные части: корпус и расположенный в нем механизм сцепления, расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство с поглощающим аппаратом и опорные части.

Сцепление вагонов друг с другом или с локомотивом происходит автоматически при нажатии или соударении, расцепление же осуществляется поворотом расцепного рычага, расположенного сбоку вагона или локомотива.

Корпус автосцепки представляет собой пустотелую стальную отливку, состоящую из головной части, в которой помещается механизм сцепления, и хвостовика, предназначенного для соединения с упряжным устройством.

Ударно-центрирующий прибор воспринимает сжимающие усилия от корпуса автосцепки, а также возвращает отклоненный корпус из крайних положений в среднее при прохождении вагоном кривых малого радиуса.

Упряжное устройство ослабляет и передает ударно-тяговые усилия на раму вагона. Оно располагается между швеллерами хребтовой балки и состоит из клина 8 , тягового хомута 6, упорной плиты 7, поглощающего аппарата 5 и опорных частей -- переднего 9 и заднего 2 упоров и поддерживающей планки 4.

Поглощающий аппарат автосцепки ослабляет сжимающие и растягивающие усилия, передаваемые на раму вагона. В грузовых вагонах обычно применяют пружинно-фрикционный, а в пассажирских -- резинометаллический поглощающий аппарат автосцепки.

Тормоза и тормозное оборудование служат для уменьшения скорости движения поезда или его остановки. Для железнодорожного подвижного состава характерны три вида торможения:

фрикционное с пневматическим приводом, основанное на действии силы трения между тормозными колодками или дисками и вращающимися колесами;

реверсивное (электрическое), связанное с использованием силы инерции поезда для выработки электровозом энергии, которая либо поглощается специальными резисторами, либо возвращается в контактную сеть;

электромагнитное, которое происходит вследствие воздействия электромагнитных устройств на рельсы.



Конструкции детали вагона ( Буксовый узел грузового вагона)

Буксовые узлы относятся к ходовым частям вагона, служат для передачи силы тяжести брутто от кузова вагона на шейки осей колесных пар, для соединения колесных пар и рамы тележки, ограничения продольных и поперечных перемещений колесных пар относительно рамы тележки, а также предохранения шеек оси от повреждений и загрязнения. Буксовый узел -- необрессоренный, он жестко воспринимает динамические нагрузки от рельсового пути, испытывает значительные удары при прохождении колес по рельсовым стыкам, от действия центробежной силы в кривых и сил инерции при торможении. В вагонах применяют корпуса букс двух типов: челюстные -- без опор под рессорные комплекты, но с направляющими пазами для челюстей боковой рамы тележки -- для грузовых вагонов.

Буксовые узлы с подшипниками качения делятся на узлы с цилиндрическими и сферическими роликовыми подшипниками. На железных дорогах СНГ применяются буксовые узлы только с цилиндрическими и сферическими роликовыми подшипниками.

С 1964 г. новые вагоны на сферических подшипниках не выпускаются, и к настоящему времени их удельный вес не превышает 5% от буксовых узлов с подшипниками качения и по мере выхода из строя они заменяются цилиндрическими подшипниками.

Основной буксовый узел современного вагона -- это буксовый узел с цилиндрическими роликовыми подшипниками на горячей посадке, которыми оснащаются все типы пассажирских и грузовых вагонов. Весь пассажирский и около 80% грузового вагонного парка переведены на буксовые узлы с роликовыми подшипниками.

С 1982 г. все новые вагоны выпускаются только на роликовых подшипниках. Объясняется это тем, что вагоны на роликовых подшипниках более надежны в эксплуатации, чем на подшипниках скольжения. Отцепки вагонов и задержки поездов по грению букс на роликовых подшипниках в несколько раз меньше, чем на подшипниках скольжения.

Удельное сопротивление поездов при трогании с места снижается в 7--10 раз, а расход топлива или электроэнергии локомотивами -- на 10%.

Кроме этого, при роликовых подшипниках возможно увеличение скоростей движения поездов и длины безостановочных участков, что приводит к повышению пропускной способности железных дорог и сокращению объема работы по обслуживанию поездов.

В буксовых узлах с подшипниками качения меньше расходуется цветных металлов и смазочных материалов, чем с подшипниками скольжения. Таким образом, буксовые узлы на подшипниках качения обладают лучшими техническими качествами, чем буксовые узлы на подшипниках скольжения.

Основными требованиями, предъявляемыми к буксовым узлам, являются: безотказность и долговечность работы в существующих условиях эксплуатации в течение установленных сроков службы, небольшая собственная масса; взаимозаменяемость и унификация деталей; простота выполнения монтажа и демонтажа узлов при ремонте и хорошая герметизация буксового узла.

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



Буксовый узел грузового вагона.

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.

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.

Буксовые узлы с подшипниками скольжения

Вагоны железных дорог бывшего СССР с 1952 г. интенсивно оснащаются буксовыми узлами с роликовыми подшипниками.

Однако в эксплуатации часть четырехосных грузовых вагонов имеют еще старотипные буксовые узлы с подшипниками скольжения.

Корпус 1 польстерно-подбивочной буксы представляет собой стальную литую коробку с прямоугольным отверстием в передней части, которое закрывается буксовой крышкой 6.

Через это отверстие производится осмотр и замена внутренних деталей (подшипника 2, вкладыша 3 и польстера 5), заправка смазкой, а также осмотр шейки оси.

С противоположной стороны в корпусе сделано овальное отверстие, в зоне которого предусмотрен паз для постановки уплотнительной шайбы 4, которая обеспечивает герметичность корпуса с задней стороны. Уплотнительная шайба плотно обхватывает предподступичную часть оси, не допуская проникновения пыли и грязи внутрь корпуса.

Буксовый узел грузового вагона с подшипниками скольжения.

Снаружи, на боковых стенах корпус буксы имеет направляющие пазы для челюстей боковых рам тележек, а на потолке его делается выступ, через который передается нагрузка от вагона.

Габариты подвижного состава

Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимальные нормируемые допуски и износы (за исключением бокового наклонения на рессорах).

Габаритность громоздких и легковесных грузов, погруженных на открытый подвижной состав, проверяют, пропуская их через габаритные ворота, установленные на одном из станционных путей и представляющих собой раму, внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укреплены планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет, не зацепляя за планки, то габарит не нарушен. Пространство между габаритом приближения строений и габаритом подвижного состава, а также между габаритами смежных подвижных составов необходимо из-за смещений подвижного состава, которые вызываются отклонениями в состоянии отдельных элементов пути, колебаниями и боковыми наклонениями подвижного состава на рессорах.

Для подвижного состава ГОСТ 9238--83 установлены габариты Т, 1-Т, 0-Т, 01-Т, 03-Т. Габариты Т и 1-Т распространяются на подвижной состав, допускаемый к обращению только по железным дорогам СССР и МНР колеи 1520 (1524) мм, а габариты 0-Т, 01-Т, 02-Т, 03-Т -- также на железные дороги зарубежных стран колеи 1435 мм.

Габарит подвижного состава Государственным стандартом разделен на три группы.

Первая группа -- габарит Т распространяется на подвижной состав, допущенный к обращению по путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных и транспортныхпредприятий, сооружения и устройства на которых отвечают требованиям габаритов С и Сп.

Вторая группа -- габарит 1-Т распространяется на подвижной состав, допущенный к обращению по всем путям общей сети железных дорог, подъездным путям и путям промышленных предприятий.

Третья группа -- габариты 1-ВМ (0-Т), О-ВМ (01-Т), 02-ВМ (02-Т), ОЗ-ВМ (ОЗ-Т) распространяются на подвижной состав, допущенный к обращению по всей сети железных дорог колеи 1520 (1524) мм и по железным дорогам стран дальнего зарубежья, имеющим колею 1435 мм. В скобках указаны обозначения габаритов, применявшихся до введения настоящего стандарта. Основные размеры габаритов приведены в таблице.

Габариты подвижного состава
Габариты подвижного состава	Область применения	Высота, мм	Ширина, мм
Т	Обращение по путям общей сети железных дорог, подъездным путям н путям промышленных предприятий, сооружения и устройства на которых отвечают требованиям габарита С и Сп	5300	3400
Тц	Для цистерн и вагонов-самосвалов, допускаемых к обращению по путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных и транспортных предприятий	5200	3750
Тпр	То же для полувагонов	5300	3550
1-Т	Для подвижного состава, допускаемого к обращению по всем путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных и транспортных предприятий	5300	3400
1-ВМ (0-Т)	Сеть железных дорог колеи 1435 мм, используемая для международных соообщений	4700	3400
0-ВМ (01-Т)	Сеть железных дорог колеи 1520 (1524) мм, основные линии железных дорог колеи 1435 мм	4650	3250
02-ВМ (02-Т)	То же	4650	3150
03-ВМ (03-Т)	Сеть железных дорог колеи 1520 (1524) мм, железные дороги колеи 1435 мм европейских стран	4280	3150

Пространство между габаритом приближения строений и габаритом подвижного состава, а также между габаритами смежных составов необходимо для компенсации возможных смещений подвижного состава, которые вызываются отклонениями в положении отдельных элементов пути и колесных пар подвижного состава, допускаемыми нормами их содержания (например, износ рельсов, отклонения рельсовых нитей по уровню), колебаниями и боковыми наклонами подвижного состава на рессорах.

Классификатор "Условные обозначения габаритов грузовых вагонов"
Условное обозначение габарита	Код габарита
Тпр	2
1-Т	3
Тц	4
1-ВМ	5
0-ВМ	6
02-ВМ	7



Вагон-хоппер для перевозки зерна

Назначение вагона

Хомппер -- саморазгружающийся бункерный грузовой вагон для перевозки массовых сыпучих грузов: угля, руды, цемента, зерна, торфа, балласта[1]. Кузов имеет форму воронки, в нижней части расположены люки (по-английски -- «хопперы»), через которые груз высыпается при разгрузке под действием силы тяжести, что способствует быстрой разгрузке.

Данный железнодорожный вагон имеет два основных вида: открытый и закрытый .Закрытый тип применяется для защиты перевозимого товара от осадков и других помех. Открытый тип используют для тех видов груза, которым атмосферные осадки не приносят вреда или процесс высушивания никак не влияет на качество продукта. Ещё одной характеристикой для различения вагона служит междурельсовое пространство или сторона железнодорожного пути для разгрузки груза, полная механизация или потребность в ручной работе при использовании люков. При создании хоппера кузовные торцевые стенки выполняются с наклоном 41-600 для того, чтобы груз самотёком выводился с бункеров при открывании люков.Вагоны хоппер с открытым кузовом применяются при перевозке угля, кокса, торфа, горячих окатышей или агломерата.

Основные технические данные

Номер Проекта	752.00.000-1	Высота от уровня верха головок рельсов максимальная, мм	4565
Технические условия	ТУ24-05-491-81	Количество осей, шт	4
Модель Вагона	19-752	Модель 2-осной тележки	18-100
Тип вагона	950	Наличие переходной площадки	Есть
Изготовитель	КрВЗ	То же с ручным тормозом	Нет
Грузоподъемность, т	70	Наличие стояночного тормоза	Есть
Масса тары вагона, т	23	Объём кузова, м3	94
Нагрузка		Длина наружная, мм	10900
статическая осевая , кН(тс)	225,5(23,25)	Ширина максимальная по крыше, мм	3010
погонная, кН/м (тс/м)	61,3(6,25)	Количество люков, шт
Скорость конструкционная, км/ч	120	загрузочных	4
Габарит	1-ВМ (0-Т)	разгрузочных	6
База вагона, мм	10500	Размеры люка в свету, мм
Длина		загрузочных	1592х562
по осям сцепления автосцепок	14720	разгрузочных	1080х475
по концевым балкам рамы	13500	Угол наклона торцевых стенок, град.	65
Ширина максимальная, мм	3240	Угол наклона бункеров, град.	55
Год постановки на серийное производство	1982	Возможность установки буферов	Нет

Конструктивная схема вагона.

Кузов вагона

Специализированный вагон-хоппер модели 19-752 (для перевозки зерна) имеет цельнометаллический кузов с разгрузочными люками бункерного типа 11 с механизмами 12 для открывания и закрывания крышек 13 люков. Кузов вагона состоит из рамы 8, боковых 5 и торцевых 6 стен и крыши 1. Для механизированной погрузки зерна в крыше имеются четыре щелевых загрузочных люка 2 с крышками (с резиновыми уплотнениями) и упругими закидками 3, валом 4 и приводом 7 механизма запирания. Вагон оборудован площадкой с ограждением 10 для безопасного перехода.

Кузов вагона

Рама вагона

Рама вагона.

Рама состоит из хребтовой 3, двух боковых 2, двух концевых 5, двух шкворневых и двух средних 4 балок. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей № 31, перекрытых в средней части коньком 8 (4 мм) для лучшего ссыпания груза.

В консольной части хребтовая балка усилена розеткой 7 и упорами автосцепки. Боковые балки выполнены из уголка 125x80x10 мм.

Концевые балки сварены Г-образной формы поперечного сечения из листов толщиной 4 мм. Для безопасной работы составителя на концевой балке установлены поручни 6.

Шкворневые балки коробчатого сечения состоят из двух вертикальных 12 (6 мм) и двух горизонтальных 13 листов (10 мм).

На нижнем горизонтальном листе балки укреплены скользуны 10 и пятник 11.

Для обеспечения прочности опорного узла и повышения жесткости сопряжения шкворневой и хребтовой балок между ними установлена надпятниковая коробка 9.

Средние поперечные балки состоят из вертикального 14 (6 мм) и нижнего наклонного 15 (8 мм) листов.

Стены

Боковые стены выполнены из гофрированных металлических листов 6 толщиной 3 мм, подкрепленных для жесткости десятью стойками 5, верхней 4 и нижней 7 обвязками.

Стойки изготовлены из двутавра № 10, верхняя обвязка 4 -- из гнутого специального профиля толщиной 6 мм, а нижняя -- из прокатного уголка 125Х Х80хЮ мм.

Для большей жесткости каждая стена связана с рамой двумя наклонными швеллерами № 9 сварены из листов толщиной 5 мм в форме усеченной пирамиды и имеют разгрузочные крышки 10 люков с резиновыми уплотнениями. Каждые два противоположные бункера снабжены одним рычажным механизмом разгрузки с приводным штурвалом 8.

Торцевые стены кузова наклонены в сторону крайних разгрузочных люков под углом 550 0 к плоскости рамы и усилены двумя стойками-раскосами(швеллер №14) с целью повышения прочности и жесткости кузова.

Крыша вагона

Крыша кузова сварная и состоит из листовой гофрированной обшивки 1 толщиной 3 мм в середине и 1,8 мм по бокам, подкрепленной двенадцатью дугами 3, выполненными из уголка 75х Х50х5 мм.На крыше расположены четыре загрузочных люка щелевого типа.

С торцовыми стенами крыша связана фрамугами 17, а с боковыми -- непосредственно приваркой к верхней обвязке 4 стены. Для доступа на крышу и внутрь вагона имеются лестницы.

Конструкция тележки

Конструкция тележки.

Тележка модели 18-100 (ЦНИИ-Х3) , рассчитанная на конструктивную скорость движения 120 км/ч, состоит из двух колесных пар с четырьмя буксовыми узлами 5, двух литых рам 1,надрессорной балки 2, двух комплектов центрального подвешивания с фрикционными гасителями колебаний 4 и тормозной рычажной передачи 7.

Устройство боковой рамы и надрессорной балки.

Боковая рама отлита из низколегированной стали марок 20ФЛ или 20ГЛФ. Она имеет объединенные пояса и колонки, образующие в средней части проем для размещения комплекта центрального рессорного подвешивания, а по концам -- буксовые проемы. Шишки 3, отлитые с внутренней стороны на наклонном поясе, служат для подборабоковых рам (боковин) при сборке тележки, так как в зависимости от допускаемых отклонений при отливке и обмере боковин некоторые из шишек срубают. Если все шишки срублены, то рама имеет градацию № 0 с размером между наружными челюстями 1 2181 мм, при одной оставленной шишке это расстояние равно 2183 мм, а рама имеет градацию № 1, при № 2, 3, 4 и 5 указанное выше расстояние соответственно увеличивается по 2 мм.

Надрессорная балка литая из стали марок 20ФЛ или 20ГФЛ, имеющая полую конструкцию замкнутого поперечного сечения и форму, близкую к брусу равного сопротивления изгибу. Она отлита вместе с подпятником, служащим опорой кузова вагона, и опорами для скользунов. На каждом из двух опор скользунов размещаются перевернутые коробки 8 с регулировочными прокладками 9. Такая конструкция по сравнению с применяемой ранее (коробки отливались заодно с надрессорной балкой, а вкладыши скользуна укладывались в них, что в эксплуатации приводило к накоплению продуктов износа и недопустимое уменьшение зазоров между скользунами тележки и кузова вагона) обеспечивает самоудаление продуктов износа и постоянство отрегулированных зазоров между скользунами.Рессорное подвешивание тележки состоит из двух комплектов, каждый из которых имеет пять, шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин и два фрикционных клиновых гасителя колебаний. Пять пружин устанавливают в тележки грузовых вагонов грузоподъёмностью до 50 т, шесть -- до 60 т и семь -- более 60 т.

Колёсная пара

Колёсная пара вагонов -основной элемент, находящийся в ходовой части железнодорожного транспортного средства. Предназначена для направления движения вагона по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок передающихся от вагона на рельсы при их вращении. Колёсные пары должны обеспечивать высокую надёжность, так как от них во многом зависит безопасность движения поездов. В связи с этим к колёсным парам предъявляются особые ,повышенные требования Гос. стандартами , Правилами технической эксплуатации железных дорог ,Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию вагонных колёсных пар, а также другими нормативными документами при проектировании, изготовлении и содержании в эксплуатации. Конструкция и техническое состояние колёсных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению. Колёсная пара вагона должна удовлетворять следующим основным требованиям: обладать достаточной прочностью; обладать некоторой упругостью, обеспечивающей снижение уровня шума и смягчение толчков, возникающих при движении вагона по рельсовому пути; совместно с буксовыми узлами обеспечивать возможно меньшее сопротивление при движении вагона и возможно большее сопротивление износу элементов, подвергающихся изнашиванию в эксплуатации.

Колесная пара состоит из оси 6 и двух напрессованных на ее подступичные части 5 цельнокатаных колес, состоящих из ступицы 9, обода 10 и диска 11. Процесс сборки колесной пары из оси и колес называется формированием: с помощью прессовой посадки колесо в холодном состоянии под большим давлением насаживают ступицей на подступичную часть вагонной оси. Для получения прочного соединения диаметр подступичной части оси должен быть несколько больше диаметра отверстия в ступице. Разность этих диаметров, за счет которой создается после сборки неподвижное соединение, называется натягом. Поверхность 8 колеса, соприкасающаяся с рельсом, называется поверхностью катания. Профиль поверхности катания соответствует профилю головки рельса. Его форма и размеры обеспечивают наиболее рациональное взаимодействие колеса с рельсом. У внутреннего края обода колеса имеется гребень 7, предохраняющий колесную пару от схода с рельсов. Ось с каждой стороны имеет шейку 3 на которой размещены роликовые подшипники. Резьба 1 на концах оси служит для навинчивания корончатой гайки, а пазы 2 и два отверстия на торцах--для размещения и крепления болтами стопорной планки. Предподступичная часть 4 оси является переходной от шейки к подступичной части.

Устройство колёсной пары.

Тип колесной пары определяется типом оси и диаметром колес, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на оси. Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки -- для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчетной нагрузки, воспринимаемой ею при эксплуатации.

Типы колёсных пар вагонов.

Расстояние между внутренними гранями колес у ненагруженной колесной пары должно быть 1440 мм. У вагонов, обращающихся в поездах со скоростью 121--140 км/ч, допускаются отклонения в сторону увеличения не более 3 мм и в сторону уменьшения -- не более 1 мм, при скоростях до 120 км/ч -- в сторону увеличения и уменьшения не более 3 мм.

По конструкции вагонные колеса можно разделить на: безбандажные (цельные); бандажные (составные, состоящие из колесного центра, бандажа и предохранительного кольца); упругие, имеющие между бандажом и колесным центром упругий элемент; раздвижные на оси, вращающиеся на оси колеса. По способу изготовления колеса делятся на катаные и литые. В зависимости от размеров диаметра, измеренного в плоскости круга катания, -- 950 и 1050 мм.

В эксплуатации колеса, перекатываясь по рельсовому пути и передавая ему значительные статические и динамические нагрузки через небольшую площадку, работают в сложных условиях окружающей среды. Одновременно с этим в процессе торможения между колесами и колодками, а также в контакте с рельсами возникают силы трения, вызывающие нагрев и износ обода, что способствует образованию в нем ряда дефектов. Удары на стыках могут вызывать появление трещин и отколов в ободе колес. В этой связи от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов.

Учитывая сложные условия работы и повышение надежности в эксплуатации, поверхность катания колеса должна обладать высокой прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью, а металл диска и ступицы, удерживающихся на оси силами упругости, необходимой вязкостью. Этим требованиям удовлетворяют составные колеса, в которых бандаж можно изготовлять из стали повышенной прочности и твердости, а колесный центр -- из более вязкой и дешевой стали. Кроме того, при достижении предельного износа или появлении другого повреждения в эксплуатации бандаж можно заменить без смены колесного центра.

В современных условиях эксплуатации железных дорог из-за существенных недостатков по прочности и надежности, значительной трудоемкости формирования колесной пары и повышенной массы бандажные колеса в нашей стране были заменены безбандажными. Причем наиболее совершенными и надежными в эксплуатации признаны стальные цельнокатаные.

...