Цистерна модели 15-1443-99

Особенности конструкции цистерны. Оценка оптимальности линейных размеров, устойчивости и вписывания вагона в габарит. Расчет механической прочности его кузова и элементов ходовых частей. Кинематические особенности взаимодействия автосцепок вагонов.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.12.2013
Размер файла 1,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Университет Путей Сообщения (МИИТ)

Институт транспортной техники и систем управления

Курсовая работа по дисциплине:

«Конструирование и расчет вагонов»

«Цистерна модели 15-1443-99»

Выполнил:

студент гр. ТВГ-411

Катаев С.А.

Москва - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЕ О СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ЦИСТЕРНАХ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ОПАСНЫХ ГРУЗОВ
  • 2. КОНСТРУКЦИЯ ЧЕТЫРЕХОСНОЙ ВАГОН ЦИСТЕРНЫ 15-5103-05.10
    • 2.1 Устройство котла цистерны
    • 2.2 Рама цистерны
    • 2.3 Ходовые части
    • 2.4 Автосцепное устройство цистерны
    • 2.5 Расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство и опорные части
    • 2.6 Поглощающий аппарат
    • 2.7 Автотормозное оборудование
  • 3. ОЦЕНКА ОПТИМАЛЬНОСТИ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ И ВПИСЫВАНИЕ ВАГОНА В ГАБАРИТ
    • 3.1 Исходные данные
    • 3.2 Расчёт технико-экономических характеристик связанных с оценкой оптимальности линейных размеров, с учетом ограничений, накладываемых на конструкции грузовых вагонов
      • 3.2.1 Вписывание вагона в габарит
      • 3.2.2 Технико-экономические характеристики связанные с оценкой оптимальности линейных размеров
  • 4. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КУЗОВА ГРУЗОВОГО ВАГОНА
    • 4.1 Оценка механической прочности кузова вагона
    • 5. ПРОВЕРКА СООВЕТСТВИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ХОДОВЫХ КАЧЕСТВ ВАГОНОВ ТРЕБОВАНИЯМ СОВРЕМЕННЫХ «НОРМ»
    • 5.1 Определение коэффициентов вертикальной и горизонтальной динамики и амплитуды ускорений колебательного процесса
    • 5.2 Вычисление коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса
  • 6. РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ВАГОНА
    • 6.1. Боковая рама тележки. Расчеты на определение вертикальной составляющей от удара
    • 6.2 Колесные пары ходовых частей вагона
    • 6.3. Буксовые узлы ходовых частей
  • 7. ПРОВЕРКА СООТВЕТСТВИЯ ТРЕБОВАНИЯМ «НОРМ» ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УДАРНО-ТЯГОВЫХ УСТРОЙСТВ
    • 7.1 Исследование кинематических особенностей взаимодействия автосцепок соседних вагонов
      • 7.1.1 Оценка обеспечения автоматической сцепляемости вагонов на участке сопряжения прямой и кривой без переходного радиуса
      • 7.1.2 Оценка обеспечения прохода сцепленных вагонов по кривым участкам пути регламентируемых радиусов
      • 7.1.3 Оценка обеспечения прохода одиночного вагона по круговой кривой регламентированного радиуса
      • 7.1.4 Оценка обеспечения прохода вагоном горбов сортировочных горок без саморасцепа
  • 8. ПРОВЕРКА ВАГОНА НА СООТВЕТСТВИЕ УСЛОВИЯМ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ В СОСТАВЕ ПОЕЗДА
    • 8.1 Расчет устойчивости вагона от вкатывания гребня колеса на рельс под действием продольных сил
    • 8.2 Расчет устойчивости вагона от опрокидывания наружу и внутрь кривой
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсовой работы: изучить особенности конструкции, проектирования и назначение вагона-цистерны модели 15-5103-05, оценить его технико-экономические параметры, прочность кузова, соответствующие ходовые качества, показатели ударно-тяговых приборов, дополнительные параметры безопасности движения вагона в поезде.

Вагон-цистерна -- вид подвижного состава железных дорог. Цистерны предназначены для перевозки жидкостей: нефти и продуктов её переработки, химически-активных и агрессивных жидких веществ (кислоты, щёлочи и др. сложные вещества), сжиженного газа (пропан-бутан, кислород), воды, молока (молоковоз), патоки. Вагоны-цистерны используются также для перевозки муки (муковоз) и цемента.

Различают цистерны:

· По типу:

o общего назначения -- для перевозки нефтепродуктов

o специальные -- для определённых видов грузов

· По конструкции:

o цистерны имеющие раму

o цистерны безрамной конструкции

· По числу осей:

o четырёхосные

o восьмиосные

· По ёмкости

o 60 тонн

o 120 тонн

o 125 тонн

Котёл вагона-цистерны может быть предназначен для перевозки груза без избыточного давления (нефтепродукты, вода, химические вещества, цемент) или под давлением (сжиженные газы). В последнем случае ёмкость используемая для перевозки груза именуется сосудом (по аналогии с сосудами под давлением). Для перевозки в сжиженном виде газов имеющих точку кипения ниже нормальных условий (0 °C) используются вагоны-цистерны имеющие криогенные сосуды. Для защиты металла котла от коррозии под воздействием перевозимых в нём веществ, применяют специальные внутренние покрытия, или добавка в перевозимый груз ингибиторов коррозии.

цистерна вагон габарит автосцепка

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЕ О СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ЦИСТЕРНАХ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ОПАСНЫХ ГРУЗОВ

В настоящее время на железных дорогах России существует большой парк вагонов-цистерн, предназначенных для перевозки опасных грузов. К опасным грузам относятся вещества и предметы, которые при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и хранении могут послужить причиной взрыва, пожара или повреждения транспортных средств, складов, устройств, зданий и сооружений, а также гибели, травмирования, отравления, ожогов, облучения или заболевания людей и животных. Таким образом, стоит отметить, что проектирование данных вагонов-цистерн является крайне ответственной задачей. ГОСТ 19433-88 "Грузы опасные. Классификация и маркировка" устанавливает принципы классификации опасных грузов для транспортных целей. Согласно этому документу опасные грузы разделены на девять классов:

1 - взрывчатые материалы (ВМ); 2 - газы сжатые, сжиженные и растворенные под давлением; 3 - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ); 4 - легковоспламеняющиеся твердые вещества (ЛВТ); самовозгорающиеся вещества (СВ); вещества, выделяющие воспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой; 5 - окисляющие вещества (ОК) и органические пероксиды (ОП); 6 - ядовитые вещества (ЯВ) и инфекционные вещества (ИВ); 7 - радиоактивные материалы (РМ); 8 - едкие и (или) коррозионные вещества (ЕК); 9 - прочие опасные грузы.

В свою очередь, классы подразделяются на подклассы. Вагоны-цистерны и контейнеры-цистерны проектируются с учетом свойств опасных грузов, для перевозок которых они предназначены, и соответственно оснащаются специальными устройствами для выполнения сливоналивных операций и обеспечения безопасности перевозок. Вагоны-цистерны проектируются по техническим требованиям, которые разрабатываются в соответствии со следующими документами:

ГОСТ 15.001-88 "Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения"; ГОСТ 10674-82 "Вагоны-цистерны магистральных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия"; ГОСТ 14249-89 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность"; Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением; Нормы для расчета и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М., МПС, МТТМ, 1983.

При разработке технических требований на проектирование и при проектировании цистерн принимаются во внимание руководящие и нормативные документы по их эксплуатации и обслуживанию. Важнейшими документами, регламентирующими правила перевозки опасных грузов, их маркировку и меры предотвращения аварийных ситуаций и способы устранения последствий таких ситуаций, являются:

ГОСТ 19433-88 "Грузы опасные. Классификация и маркировка". - М.: Изд-во стандартов, 1988; ГОСТ 22235-76 "Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие требования по обеспечению сохранности при производстве погрузочно-разгрузочных и маневровых работ". - М.: Изд-во стандартов, 1976; Правила перевозок грузов. Ч. 2. - М.: Транспорт, 1976; Правила безопасности и порядок ликвидации аварийных ситуаций с опасными грузами при перевозке их по железным дорогам. - М: Транспорт, 1984; Правила перевозок опасных грузов. - М.: Транспорт, 1987; Обеспечение сохранности грузов при железнодорожных перевозках: Справочник. - М.: Транспорт, 1982; Сборник правил перевозок и тарифов железнодорожного транспорта Союза ССР № 370. - М.: Транспорт, 1990; Соглашение о международном грузовом сообщении. - М.: Транспорт, 1974.

В зависимости от вида перевозимых грузов вагоны-цистерны подразделяются на цистерны общего назначения и специальные. К цистернам общего назначения относятся цистерны для перевозки широкой номенклатуры жидких нефтепродуктов, не требующих подогрева при наливе и сливе в диапазоне климатических изменений температуры груза. Цистерны общего назначения составляют основную часть парка вагонов-цистерн. Большая часть их принадлежит Министерству путей сообщения.

Специальные цистерны предназначаются для перевозки грузов, требующих специальных условий транспортировки или выгрузки. Владельцами специальных цистерн являются преимущественно организации, учреждения или предприятия, производящие или использующие в производстве транспортируемые в цистернах продукты.

Для каждого типа цистерны заводом-изготовителем в составе технической документации разрабатывается инструкция по эксплуатации, сливу и наливу перевозимого продукта, учитывающая конструктивные особенности конкретной модели.

Кроме того, в отраслях промышленности разрабатываются свои типовые инструкции по обслуживанию специальных цистерн в эксплуатации и выполнению мер безопасности, в которых учитываются свойства конкретного перевозимого продукта и принятая в отрасли технология его погрузки и выгрузки.

Документами такого рода, например, являются:

Правила безопасности для производства, хранения и транспортирования хлора. ПБХ-83. - М., Минхимпром, 1983; Инструкция по наливу, сливу и перевозке сжиженных углеводородных газов в железнодорожных вагонах-цистернах. - М.: Недра, 1980; Типовая инструкция по наливу, сливу и транспортировке жидкого аммиака в железнодорожных цистернах. - М., Министерство по производству минеральных удобрений, 1980.

Отраслевые нормативные документы находят отражение в технических требованиях на проектирование каждой модели цистерны и являются основанием для разработки заводами-изготовителями конкретных конструктивных решений, направленных на повышение безопасности перевозок опасных грузов, которые затем реализуются в конструкции серийных вагонов-цистерн.

В данном курсовом проекте рассматривается вагон-цистерна для перевоза вязких нефтепродуктов модели 15-1443. В соответствии с действующими правилами цистерны для перевозки опасных грузов имеют отличительную окраску цилиндрической части и днища котла и цветную горизонтальную полосу на среднем диаметре цилиндрической части по всей длине котла шириной 300 мм (на цистернах для сжиженных газов). Цистерны, принадлежащие предприятиям, имеют торцовые днища и рамы, окрашенные в зеленый цвет. У края днищ по кругу наносится белая полоса шириной 300 мм. На цистернах, предназначенных для перевозки одного вида груза, приводится его наименование.

На цистерне должен быть трафарет о роде перевозимого продукта и знаки опасности груза. На котлах цистерн для опасных грузов наносятся (устанавливаются) знаки опасности по ГОСТ 19433-88 (приложение 1) , которые располагаются в правой нижней части котла с обеих сторон между днищем и хомутом. На знак опасности наносят класс опасности груза, серийный номер ООН и номер аварийной карточки.

Знаки опасности бывают:

основные, характеризующие основной вид опасности и соответствующие классу (подклассу), к которому отнесен груз; дополнительные, характеризующие вид дополнительной опасности.

Знаки опасности имеют форму квадрата, повернутого на угол 45° со стороной не менее 250 мм, который условно разделен горизонтальной линией на два равных треугольника. В верхнем треугольнике основных и дополнительных знаков опасности изображается символ опасности соответствующего класса (подкласса) (кроме грузов подклассов 1.4 и 1.5).

2. КОНСТРУКЦИЯ ЧЕТЫРЕХОСНОЙ ВАГОН ЦИСТЕРНЫ 15-5103-05

Цистерна модели 15-5103-05 предназначена для перевозки вязких нефтепродуктов. Котел цистерны состоит из цилиндрической обечайки, сваренной из продольных листов (нижнего толщиной 11 мм, боковых и верхних - 9 мм) и двух днищ эллиптической формы толщиной 10 мм. Материал - сталь марки 09Г2С.

Котел имеет нижний слив и оборудован универсальным сливным прибором. Парообогревательный кожух, изготовленный из углеродистой стали толщиной 3 мм и охватывающий нижнюю часть котла, служит для разогрева продукта. Пар через штуцер на кожухе сливного прибора подается в пространство между кожухом и котлом и через два патрубка, расположенных по концам котла в нижней части кожуха, выходит наружу.

Для налива продукта используют люк диаметром 570 мм, закрываемый крышкой, В нем размещается устройство для определения предельного уровня заполнения котла и привод затвора универсального сливного прибора. Рядом с люком устанавливают предохранительно-впускной клапан, отрегулированный на избыточное давление 0,15 МПа (1,5кгс/см2).

В конструкции цистерн используются типовые узлы автосцепного устройства, автотормозного оборудования и ходовые части.

Четырехосные цистерны оборудуются серийной автосцепкой СА-3 с поглощающим аппаратом Ш-1-ТМ с ходом 70 мм или аппаратом Ш-2-В с ходом 90 мм.

В автотормозном оборудовании используются воздухораспределители № 270-005-1 или № 483-000, регуляторы рычажной передачи типа 574Б или 536М и авторежимы типов 265-002 или 265 А.

В ходовых частях четырехосных цистерн используются двухосные тележки типа ЦНИИ-ХЗ моделей 18-100 (на подшипниках качения

2.1 Устройство котла цистерны

Все серийные четырехосные цистерны имеют рамную конструкцию и типовую схему крепления котла к раме. Котел цистерны опирается концевыми частями на деревянные бруски опор и фиксируется на них от вертикальных и поперечных перемещений стяжными хомутами при помощи винтовых муфт. В нижней средней части котла расположены фасонные лапы, которые соединены призонными болтами с лапами хребтовой балки и предотвращают продольные перемещения котла. Котел представляет собой цилиндрическую емкость сварной конструкции, состоящую из обечаек и эллиптических днищ, подкрепленную шпангоутами для повышения несущей способности и жесткости цилиндрической оболочки. Фасонные лапы 2 (рис. 2.1.), приваренные к средней части броневого листа 1, соединены с точечными болтами 3 с опорными планками 4, которые приварены к хребтовой балке 5 рамы. Такая связь препятствует сдвигам котла относительно рамы. Болтовое соединение предусмотрено для удобства ремонта, когда необходимо отделять котёл от рамы. По концам котёл опирается на деревянные брусья 8 и 10(узел 1), укреплённые посредством желобов 11, болтов с гайками 9 и диафрагм 12 на шкворневых и хребтовой балках рамы. Концевые части котла, лежащие свободно на крайних опорах, могут иметь продольные смещения относительно рамы при деформациях, вызванных разностью температур, возникающей, например, при наливе в цистерну горячего груза или в случае действия других факторов.

К крайним опорам котёл притянут стяжными хомутами 6, предназначенными для предотвращения вертикальных и поперечных его смещений относительно рамы. Длину стяжных хомутов регулируют муфтами 7 (узел 2). Нажатием хомутов стараются предотвратить вибрацию котла. Для обеспечения прочности опорных зон котла необходимо равномерно распределять нагрузку на опорные брусья. С этой же целью стремятся увеличить площадь опоры, угол обхвата опорой цилиндрической части котла и расстояние от опоры до других мест концентрации напряжений в котле.

Рис. 2.1. Крепление котла на раме

Отличительной особенностью рассматриваемой цистерны 15-1407 является высокое рабочее давление в котле - 1,5-2,0 МПа (15-20 кгс/см2). Котлы цистерн для углеводородных газов рассчитаны на рабочее давление 2,0 МПа (20 кгс/см2) и имеют толщину стенки цилиндрической части 22-26 и днищ 24-32 мм. Люк диаметром 450 мм располагается в средней части котла. Сливоналивная, контрольно-измерительная арматура и предохранительный клапан размещаются на крышке люка и закрыты защитным колпаком. Сливоналивная арматура включает три вентиля с проходным сечением Dу 32 - Dу 40 - два жидкостных и один газовый. Контрольно-измерительная арматура включает два вентиля контроля предварительного и предельного уровня наполнения, вентиль контроля слива, вентиль для зачистки остатков продукта.

На крышке люка может располагаться также манометродержатель с вентилем для установки манометра. При отсутствии манометродержателя давление в котле во время сливоналивных операций контролируется по манометру, установленному на трубопроводе склада.

2.2 Рама цистерны

Рама цистерны типовая сварной конструкции без боковых продольных балок между шкворневыми, длиной 10,8 м.

Применяется рама для всех четырехосных цистерн с базой 7800 мм независимо от перевозимый грузов. Рама состоит из хребтовой 5, двух шкворневых 6 и двух концевых 9 балок, соединенных со шкворневыми балками 6 боковыми обвязками 8 и 10.

Хребтовая балка выполнена из двух швеллеров 14 № ЗОВ, перекрытых сверху и снизу накладками 13 и 15 толщиной 7 мм.

На хребтовой балке крепятся передние 1 и задние 3 упоры автосцепки, предохранительные наладки 2, кронштейны для тормозного оборудования и лапы для крепления котла. Предохранительные накладки 2 защищают вертикальные стенки хребтовой балки от истирания поглощающим аппаратом автосцепки.

Шкворневые балки 6 коробчатого сечения, сварены из верхнего 11 (10 мм), нижнего 12 (12 мм) и двух вертикальных 7 листов (8 мм). Сверху на шкворневых балках укрепляются металлические опоры котла. Зона соединения шкворневой и хребтовой балок усилена надпятниковой коробкой 4.

Концевые балки 9 и боковые обвязки 10 изготовлены из штамповок Г-образной формы толщиной 6 мм.

2.3 Ходовые части

В ходовых частях четырехосной цистерны 15-5103-05 используются двухосные тележки типа ЦНИИ-ХЗ моделей 18-100 (на подшипниках качения).

Тележка состоит из двух колесных пар, четырех букс , двух литых боковых рам , двух комплектов центрального рессорного подвешивания и , литой надрессорной балки и тормозной рычажной передач. Тормоз тележки -- колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с буксами -- непосредственная челюстная, опора кузова на тележку через подпятник надрессорной балки, а при наклоне кузова -- дополнительно через скользуны. Тележка допускает осевую нагрузку до 230 кН (23,5 тс) при скорости движения 120 км/ч и 235 кН (24 тс) при скорости 100 км/ч.

Рис. 5.3. Тележка 18-100

Таблица 2.1 Основные характеристики тележек грузовых вагонов

Наименование показателя

Значение показателей

Модель

18-100, 18-109*

18-101

Число осей

2

4

Изготовитель

ПО "Уралвагонзавод"; КрВЗ

ПО "Азовмаш"

Масса, т

4,8

12,0

База, мм

1850

3200

Статический прогиб рессорного комплекта, мм

46-50

46-50

Гибкость рессорного комплекта, м/МН

0,13-0,22

0,13-0,232

Высота опорной поверхности пятника над головкой рельса, мм

853

2.4 Автосцепное устройство цистерны

Четырехосные цистерны оборудуются серийной автосцепкой СА-3 с поглощающим аппаратом Ш-1-ТМ с ходом 70 мм или аппаратом Ш-2-В с ходом 90 мм. Рассмотрим автосцепку СА-3.

Автосцепка СА-3 является тягово-ударной нежесткого типа.

Она состоит из корпуса 4 и деталей механизма сцепления: замка 5, замкодержателя 2, предохранителя 3, подъемника 6, валика подъемника 7.

Рис. 5.4. Автосцепка СА-3

Головная часть автосцепки (голова) переходит в удлиненный пустотелый хвостовик, в котором имеется отверстие 1 для соединения с тяговым хомутом.

Голова автосцепки имеет большой 10 и малый 9 зубья. В пространство между малым и большим зубьями, в так называемый зев автосцепки, выступают замок 5 и замкодержатель 2, взаимодействующие в сцепленном состоянии со смежной автосцепкой.

Большой зуб имеет три усиливающих ребра: верхнее, среднее и нижнее, плавно переходящие в хвостовик и соединенные между собой перемычкой.

Голова автосцепки заканчивается сзади упором 8, предназначенным для передачи в некоторых случаях жесткого удара на хребтовую балку через концевую балку рамы вагона и ударную розетку.

Очертание в плане малого 1 и большого 2 зубьев, а также выступающей в зев части замка 3 называется контуром зацепления автосцепки.

Для обеспечения взаимосцепляемости всех автосцепок СА-3 контур зацепления должен соответствовать ГОСТ 21447--75.

Поверхности контура зацепления корпуса в сцепленном состоянии взаимодействуют со смежной автосцепкой: при сжатии усилие воспринимается ударной 6 и боковой 7 поверхностями малого зуба, ударной стенкой 5 зева и боковой поверхностью 4 большого зуба, а при растяжении -- тяговыми поверхностями 8 малого и 3 большого зубьев.

Тяговая, ударная и боковая поверхности малого зуба, а также тяговая поверхность большого зуба в средней части по высоте имеют вертикальную площадку длиной 160 мм (80 мм вверх и 80 мм вниз от продольной оси корпуса).

Эти поверхности выше и ниже вертикальной площадки скошены для улучшения условий работы сцепленных автосцепок, когда между их продольными осями в вертикальной плоскости возникает угол (при прохождении горба сортировочной горки).

Корпуса автосцепок ранних выпусков имеют сбоку со стороны малого зуба прилив 10 (ухо), на который в переходный период навешивали скобу винтовой упряжи смежного вагона во время маневровых работ, а также в передаточных поездах.

После перевода подвижного состава на автосцепку новые корпуса сначала изготовлялись с приливом вместо уха, а затем без прилива с утолщением стенки малого зуба.

У выпускаемых корпусов автосцепок высота малого зуба увеличена и его нижняя кромка 13 используется для приварки ограничителя вертикальных перемещений, необходимого для некоторых типов вагонов.

На корпусе со стороны малого зуба сделан прилив 9 с отверстиями для валика подъемника и запорного болта.

В ударной стенке 5 зева имеются два окна: большое 11 для выхода в зев замка и малое 12 для выхода лапы замкодержателя.

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

Расцепной привод автосцепки СА-3, как и других распространенных конструкций автоматических сцепок, предназначен для расцепления автосцепок без захода человека между вагонами и для установки механизма в выключенное положение. Такой привод (рис. 1.4.1.) состоит из, кронштейна с полкой 2, державки 10 и цепи 14 для соединения рычага с валиком подъемника.

Расцепление автосцепок осуществляется поднятием рукоятки вверх для выведения рычага 3 из паза кронштейна, поворотом рычага против часовой стрелки и последующим восстановлением его исходного положения. В результате этого натягивается цепь 14, поворачивается валик подъемника, и расцепление автосцепок происходит, как описано выше.

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

Ударно-центрирующий прибор воспринимает непосредственно от корпуса автосцепки большие сжимающие усилия (вызывающие полное сжатие поглощающего аппарата и деформации упряжного устройства), а также возвращает в центральное положение отклоненный корпус. Прибор состоит из ударной розетки 9, прикрепленной к концевой балке рамы вагона, двух маятниковых подвесок 11, опирающихся на розетку, и центрирующей балки 12, опирающейся на подвески и поддерживающей корпус автосцепки, при высоком отклонении корпус 13 вместе с центрирующей балкой несколько поднимается вверх, а после прекращения действия боковой силы под воздействием собственного веса возвращается в исходное нижнее (центральное) положение.

Рис. 1.4.1. Автосцепное устройство грузового вагона.

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

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

Упряжное устройство передает продольные растягивающие и сжимающие усилия от корпуса 13 поглощающему аппарату 5. Оно состоит из клина 8, тягового хомута 6, болтов с гайками, запорными шайбами, планкой и шплинтами для крепления клина, а также упорной плиты 1.

Клин соединяет корпус автосцепки с тяговым хомутом и передает последнему растягивающее усилие. Имеющийся внизу заплечик предотвращает выжимание клина вверх. Для повышения прочности клинья, а также маятниковые подвески и упорные плиты в последние годы изготовляют из низколегированной стали марки 38ХС вместо ранее применявшейся стали марки Ст5.

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

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

Опорные части соединяют упряжное устройство и поглощающий аппарат с рамой кузова вагона. Они состоят из переднего 9 и заднего 1 упоров и поддерживающей планки 4. К ним относятся также верхние ограничительные планки, устанавливаемые в случаях, когда конструкция хребтовой балки или других частей вагона не препятствует перемещению тягового хомута вверх на расстояние более 24 мм.

Через передний упор на раму кузова вагона передаются растягивающие продольные усилия, а через задний - сжимающие. Раньше эти упоры (упорные угольники) выполняли раздельными, а в последние годы - объединен. Объединенный передний упор отливают вместе с розеткой (рис. 1.4.2, а), а задний при коротких консолях рамы кузова - заодно с надпятниковым усилением этой рамы или так, как изображено на (рис. 1.4.2, б).

Рис.1.4.2. Объединенные унифицированные упоры; а - передний; б - задний.

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

2.6 Поглощающий аппарат

Поглощающий аппарат АПЭ-120-И.500 - эластомерный поглощающий аппарат нового поколения с повышенной энергоемкостью. В качестве рабочего тела в аппарате используется вязкоупругая силиконовая композиция. По своим эксплуатационно-техническим характеристикам аппарат, по принятой классификации, относится к классу Т-3 и предназначен для эффективной защиты конструкции вагонов и перевозимых ими грузов от действия продольных нагрузок, возникающих от соударения вагонов при маневровых работах, на сортировочных горках и переходных режимах ведения поезда. Аппаратом АПЭ-120-И.500. оснащаются автосцепные устройства газовых цистерн и вагонов перевозящих грузы высокой степени опасности.

№ п/п

Показатель

Значение

1.

Ход, мм

120

2.

Энергоемкость Номинальная, КДж

160

3.

Энергоемкость максимальная, КДж

200

4.

Сила начальной затяжки, МН

0.2

5.

Сила закрытия статическая, МН

1.7

6.

Сила закрытия динамическая, МН

2.4

7.

Срок службы аппарата, лет

32

8.

Срок службы аппарата до кап. ремонта, лет

16

Рис. 2.7.1. Эластомерный поглощающий аппарат АПЭ-120-И.500.

2.7 Автотормозное оборудование

Автотормозное оборудование цистерны также является типовым и представлено воздухораспределителями № 270-005-1 или № 483-000, регуляторами рычажной передачи типа 574Б или 536М и авторежимами типов 265-002 или 265 А.

Автотормоз (рис. 1.6.) цистерны крепится на раме. Автотормозное оборудование состоит из соединительного рукава 1, концевого крана 2, стоп-крана 3, кронштейна - пылеловки 4, воздухораспределителя 5, разобщительного крана 6, запасного резервуара 7, тормозного цилиндра 8, грузового авторежима 9.

Усилие, развиваемое тормозным цилиндром, с помощью рычагов и тяг передается на тормозную рычажную передачу тележки. Сила прижатия тормозных колодок к поверхности катания колес зависит от степени загрузки полувагона и автоматически регулируется авторежимом. В случае необходимости, автотормозное оборудование полувагона может быть включено поворотом рукоятки разобщительного крана 6.

Рассмотрим тормозное оборудование цистерны на примере воздухораспределителя №483-000

Воздухораспределитель 483 предназначен для приведения в действие пневматических тормозов электровоза за счет изменения с помощью крана машиниста давления воздуха в тормозных цилиндрах в зависимости от изменения давления в тормозной магистрали и установленного режима действия. Воздухораспределитель обладает всеми основными свойствами современных автотормозов -- прямо-действне, дополнительная разрядка магистрали при служебном торможении, заданное время наполнения тормозных цилиндров, выравнивание времени отпуска тормозов по поезду, ограничение предельного давления в тормозных цилиндрах, облегченный отпуск на равнинных профилях н ступенчатый -- на горных участках.

Рис. 1.6. Автотормоз.

Рис. 1.7. Воздухораспределитель №483.010.

Воздухораспределитель состоит нз главной 5 и магистральной 2 частей и двухкамерного резервуара 1. Главная и магистральная части могут заменяться каждая в отдельности без нарушения нормального действия воздухораспределителя в целом.

Магистральная часть воздухораспределителя 483.010 взаимозаменяема с магистральной частью воздухораспределителя 270.005-1.

Двухкамерный резервуар имеет переключатель 4 грузовых режимов и штуцера: М-- магистраль; ЗР -- запасный резервуар и ТЦ -- тормозные цилиндры. Магистральная часть имеет переключатель 3 равнинного и горного режимов. Главная часть (270.023) имеет выпускной клапан 6.

В корпусе двухкамерного резервуара (усл. № 295) расположена рабочая камера объемом 6 л и золотниковая -- 4,5 л. Последняя обеспечивает распределение давления сжатого воздуха между рабочей камерой и тормозными цилиндрами.

3. ОЦЕНКА ОПТИМАЛЬНОСТИ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ И ВПИСЫВАНИЕ ВАГОНА В ГАБАРИТ

3.1 Исходные данные

Назначение: для перевозки

Номер проекта 5103.00.00.000-05

Технические условия ТУ 3182-005-07521146-96

Модель вагона 15-1503-05

Тип вагона 757

Изготовитель ФГУП «ПО УВЗ». ЗАО «МогилевТрансВагон»

Грузоподъемность, т 66

Масса тары вагона, т 27,5

Нагрузка:

статическая осевая, кН(тс) 230,0(23,5)

Объем котла, м3 76,3

Скорость конструкционная, км/ч 120

Габарит 02-ВМ

База вагона, мм 7800

Длина, мм:

по осям сцепления автосцепок 12020

по концевым балкам рамы 10800

Высота от уровня верха головок рельсов максимальная, мм4600

Количество осей, шт. 4

Модель 2-осной тележки 18-100

Наличие переходной площадки: нет

Наличие стояночного тормоза есть

Диаметр кома внутренний, мм 3000

Длина котла наружная, мм 11228

Количество верхних люков, шт. 1

Наличие уклона котла есть

Условное рабочее давление в котле (по регулировке предохранительного клапана), МПа (кгс/см2)0,15 (1,5)

Давление создаваемое в котле при гидравлическом испытании, МПа (кгс/см2) 0,51 (5,2)

Наличие парообогревательной рубашки нет

Наличие теплоизоляции нет

Наличие теневой защиты, есть нет

Наличие предохранительного клапана есть

Наличие предохранительного впускного клапана: есть

Способ налива и слива: налив-верхний, слив-нижний

Наличие лестниц, шт:

Наружных 2

Внутренних 1

Год постановки на серийное производство 2002

Возможность установки буферов есть

3.2 Расчёт технико-экономических характеристик связанных с оценкой оптимальности линейных размеров, с учетом ограничений, накладываемых на конструкции грузовых вагонов

Габарит - 02-ВМ;

Норма осевой нагрузки q0 =23,5тс;

Число осей mо =4.

Груз

Доля в грузообороте

Удельный объем груза, м3

Дальность перевозок, км

Коэф-т использования грузоподъемности

Коэф-т использования объёма кузова

1.

0,4

1,361

696

1,0

1,0

2.

0,4

1,250

900

1,0

1,0

3.

0,2

1,047

1200

1,0

1,0

2Lсц - общая длина вагона;

2Lк - наружная длина кузова;

2l - база вагона;

2lm- база тележки;

nк - длина консоли;

аm - толщина торцевой стенки;

аб - толщина боковой стены;

dk - диаметр колеса;

Т - тара вагона;

qn - погонная нагрузка вагона.

Последовательность расчетов технико-экономических параметров следующая:

1. Длина вагона по осям сцепления автосцепок:

2. Определяем длину вагона по раме:

где аа - вылет автосцепки (аа =0,61м)

2. Определяем длину базы вагона:

2l=

3.2.1 Вписывание вагона в габарит

Габарит 02-ВМ

Ограничение полуширины габарита для сечений кузова вагона вычисляют по выражениям:

- для направляющего (шкворневого) сечения

- для внутреннего (по середине вагона) сечения

- для наружного (в конце кузова) сечения

- максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса;

- половина минимального расстояния между наружными гранями предельно изношенных гребней ободов колес;

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

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

- для тележки 18-100.

- база вагона, м;

- длина консоли.

- величина, на которую допускается выход подвижного состава за очертание габаритов в кривой, мм (в этом случае ).

- величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса тележечного вагона;

- коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой;

- величина геометрического смещения расчетного вагона в кривой (для данного случая )

На рис. 2.1. представлена схема определения строительного очертания вагона по вписыванию его в заданный габарит.

Максимально допускаемая ширина строительного очертания кузова вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головок рельсов определяется по выражению.

2В=2·(Вг-maxв, Ен0)),

где: В - максимальная полуширина строительного очертания кузова вагона на рассматриваемой высоте Н;

Вг - полуширина заданного габарита подвижного состава на той же высоте Н (1575 мм)

Е - ограничение полуширины кузова вагона для одного из рассматриваемых сечений: направляющего - Ео, внутреннего - Ев, наружного - Ен.

3.2.2 Технико-экономические характеристики, связанные с оценкой оптимальности линейных размеров

Определяем объём котла цистерны:

,

длина котла равна:

половина длины котла;

-вылет днища;

-внутренний диаметр кузова цистерны.

Для определения тары вагона используют зависимость , где

- постоянная масса частей вагона, не зависящая от изменения длины кузова (масса тележек, автосцепного оборудования, тормозного оборудования и других конструктивных элементов, масса которых с изменением длины кузова не меняется);

- переменный коэффициент тары вагона;

- длина кузова вагона (наружная).

Таблица 2.1

Масса тележки типа ЦНИИ-Х3 (18-100)

5 т

Масса автосцепного оборудования

0,9т

Масса тормозного оборудования

0,5 т

12,8

Максимальная грузоподъемность определяется по формуле

q0 - максимальная допустимая осевая нагрузка (q0= 23,5 тс)

m- количество осей в вагоне;

Определение статической нагрузки:

,

где k - коэффициент использования грузоподъемности.

Средняя статическая нагрузка для каждого типа вагона, в котором перевозятся различные грузы, определяют по формуле

где - абсолютное количество или доля - го груза в общем объеме грузов, перевозимых в рассматриваемом типе вагона.

Средняя динамическая нагрузка вагона определяется по формуле

,

где - среднее расстояние перевозки - го груза.

Величина средней динамической нагрузки определяет количество груза в вагоне с учетом структуры грузов и расстояния, на которое они перевозятся.

Средний погрузочный коэффициент тары:

Технический коэффициент тары:

Одним из главных показателей эффективности вагона является величина средней погонной нагрузки нетто.

Таким образом погонная нагрузка нетто уменьшается с увеличением длины вагона, следовательно эффективнее всего использовать вагон с длиной 11,52 м.

4. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КУЗОВА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

4.1 Оценка механической прочности кузова вагона

Два зета хребтовой балки №31

F = 132,4 см2

Jх = 21041 см4

Wв =Wн =1358см3

где: F - площадь поперечного сечения рассматриваемого профиля;

J - момент инерции рассматриваемого профиля относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести профиля;

H - высота профиля;

y0 - расстояние от нижней плоскости до центра тяжести профиля.

Прочностной расчет конструкции кузова:

Fкотла - площадь кольцевого поперечного сечения;

Jкотла - момент инерции этого сечения относительно центральных осей.

yi - расстояние от самой нижней точки поперечного сечения кузова до центра тяжести отдельного его элемента.

Суммарный момент инерции поперечного сечения:

Построение эпюры изгибающей распределенной нагрузки q для вагона:

Kd - коэффициент динамики (для кузова принимаем равным 0,3)

Определяем реакции опор:

Определим два изгибающих момента для нахождения наиболее нагруженного поперечного сечения выгона:

Определяются напряжение в наиболее удаленном волокне рассматриваемого сечения конструкции кузова, которое находится на расстоянии ymax от центра тяжести y0:

Вывод:

Элементы кузова удовлетворяют требованиям прочности третьего режима, т.к. [у3]=1600 кг/см2.

5. ПРОВЕРКА СООВЕТСТВИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ХОДОВЫХ КАЧЕСТВ ВАГОНОВ ТРЕБОВАНИЯМ СОВРЕМЕННЫХ «НОРМ»

5.1 Определение коэффициентов вертикальной и горизонтальной динамики и амплитуды ускорений колебательного процесса

Определяем количество пружин, которое устанавливают под вагоном, из условия сохранения постоянной величины статического прогиба рессорного комплекта fст=0,05м,

где: nпр - количество двухрядных пружин в рессорном подвешивании всего вагона;

f - статический прогиб пружин,

св - вертикальная жесткость одной двухрядной пружины в подвешивании грузового вагона, 5,7*105 МН/м.

mнб - масса надрессорной балки, mнб =0,462 т;

g-ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с2;

mТ - масса тележки, т: mТ = 5,0 т.

Определим потребное количество двухрядных пружин:

Определим число пружин в одном рессорном комплекте:

nпр=29/4~7шт.

Тогда nпр=7*4=28шт.

Суммарная вертикальная жесткость рессорного комплекта, будет равна:

Скорректированный статический прогиб рессор под вагоном можно определить как:

Суммарная горизонтальная жесткость рессорного подвешивания тележки:

где: сг - горизонтальная жесткость одной двухрядной пружины. сг= 6,135·105 Н/м.

Вертикальные колебания кузова

Частота (обрессоренных масс) вынужденных колебаний кузова вагона

рад/с, где

Lр - длина рельса, Lр=25м.

v - скорость движения п.с., v=120км/ч=33,3м/с.

Квадрат собственной частоты обрессоренной массы вагона:

где m - обрессоренная масса вагона

Эквивалентное значение коэффициента вязкого трения

кг/с,

где м - коэффициент относительного трения; м = 0,08ч0,1.

m0-амплитуда возмущающего воздействия (величина вертикальных неровностей пути).з0= 0,01 м.

Критическое значение коэффициента вязкого трения

кг/с.

Степень демпфирования

Амплитуда вертикальных колебаний подпрыгивания кузова:

,

Горизонтальные колебания кузова.

1. Частота вынужденных горизонтальных колебаний кузова

рад/с,

где n - коничность поверхности катания колеса, n=1:20=0,05;

r - радиус колеса, r=0,45м;

S - половина расстояния между кругами катания колёс, S=0,79м;

2. Частота собственных горизонтальных колебаний кузова

3. Эквивалентное значение коэффициента вязкого трения

где nв - число гасителей вертикальных;

nг - число гасителей горизонтальных.

4. Критическое значение коэффициента сопротивление демпферов:

5. Степень демпфирования

6. Амплитуда горизонтальных колебаний кузова

,

где

7. Коэффициент вертикальной динамики

(отл.)

8. Коэффициент горизонтальной динамики для упруго-фрикционного трения

9. Амплитуда вертикальных ускорений в долях g

(отл.)

10. Амплитуда горизонтальных ускорений

(хор.)

Вывод: Амплитуда ускорений для груженого вагона в вертикальном направлении gB соответствует требованиям «Норм» на оценку «отл», а в горизонтальном направлении gT - на оценку «хор».

В целом, оценка хода вагона «хорошо».

5.2 Вычисление коэффициента запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

АВ - линия скольжения.

Явление вкатывания колеса на рельс возникает у порожних вагонов. Вкатывания на рельс не будет, если проекция силы Рв1 будет больше всех остальных сил.

b1= 1,018 м - половина расстояния между серединами шеек оси.

L = 1,555 м - расстояние между точками контакта колес с рельсами.

a1 = 0,264 м - расстояние от точки контакта ненабегающего колеса до середины шейки оси.

a2 = 0,217 м - расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси.

R - радиус колеса по поверхности катания. R = 0,45 м.

- угол между касательной к поверхности гребня колеса и горизонталью,

м = 0,25 - коэффициент трения взаимодействующих поверхностей (колеса и рельса).

х = 33,3 м/с - расчетная скорость движения подвижного состава.

mоб- масса обрессоренных частей вагона, mоб=56124 т.

P- грузоподъемность вагона,т; Р=66 т.

m-количество колесных пар под вагоном.

1. Масса обрессоренных частей вагона

2. Масса необрессоренных частей вагона приходящихся на колесную пару:

где q0 - максимальная допустимая осевая нагрузка; q0 = 23,5тс/ось.

3. Определяем средневероятностное значение коэффициента вертикальной динамики

,

где a = 0,1 - для обрессоренных частей тележки и при расчете от вкатывания на головку рельса.

b - коэффициент, учитывающий число осей

,

где n - количество осей;

4. Определяем значение коэффициента вертикальной динамики

5. Определяем значение коэффициента динамики боковой качки

,

где qп- фактическая осевая нагрузка.

д=0,003 - для грузовых вагонов на безлюлечных тележках

6. Определяем вертикальное давление на набегающее колесо

7. Определяем вертикальное давление ненабегающего колеса

8. Определяем боковое давление набегающего колеса

9. Коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса

Устойчивость колеса обеспечивается.

Вывод:

Результаты расчетов показывают, что коэффициент запаса устойчивости колеса от вкатывания на головку рельса для рассматриваемого порожнего вагона больше допускаемого значения [Кус]=1,4. Следовательно, по этому показателю качества хода вагон удовлетворяет требованиям «Норм...».

6. РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ВАГОНА

6.1 Боковая рама тележки

Рис. 1. Расчетная схема боковой рамы тележки: 1 - верхний горизонтальный пояс; 2 - нижний горизонтальный пояс; 3 - верхний наклонный пояс; 4 - нижний наклонный пояс; 5 - колонка.

Форма сечений стержней имеет вид и следующие геометрические характеристики.

№ стержня

Поперечное сечение

Li, см

Fi, см2

Ji, см4

zoi, см

Название стержня

1

32,1

51,44

498,97

4,98

Верхний горизонтальный пояс

2

32,1

165,1

3070,77

8,32

Нижний горизонтальный пояс

3

42,4

48,72

313,84

5,64

Верхний наклонный пояс

4

69,05

58,56

977,18

4,59

Нижний наклонный пояс

5

54,5

47,56

382,108

6,09

Вертикальная колонка

Опыт испытаний показывает, что верхние пояса работают на растяжение-сжатие. Поэтому можно принять расчетную схему в виде:

Заменив реакции пружин силами, получаем основную систему.

Составим уравнение потенциальной энергии деформации для боковой рамы.

где

Е - можно сократить, учитывая, что стержни изготовлены из одного материала.

Подсчитаем коэффициенты уравнений метода сил:

Подставляем получившиеся значения в систему уравнений и найдем X1 и Х2:

Распределенная вертикальная нагрузка qIII для III-го расчетного режима «Норм...» получается как отношение к длине 2l2, следующих составляющих:

- нагрузки от веса вагона, приходящейся на одну боковин; условно примем, что это величина осевой нагрузки (в данном случае q0 = 16400 кг);

- 10% от осевой нагрузки, условно учитывающих действия боковых сил:

- добавки от вертикальной динамики, т.е. коэффициент вертикальной динамики для груженого вагона КДВ = 0,366.

Учет этой совокупности нагрузок осуществляется при расчете по III-му расчетному режиму «Норм»:

В результате получаем:

X1=27,073*536=14511,43 кг;

X2=26,269*536=14080,44 кг.

Продольные усилия и изгибающие моменты

- стержень 1:

кг;

- стержень 2:

;

кг·см;

- стержень 3:

кг;

- стержень 4:

кг;

кг*см;

- стержень 5:

кг;

Находим напряжения в поясах рамы тележки, принимая во внимание наибольшие значения изгибающих моментов.

Стержень 1:

Стержень 2:

Стержень 3:

Стержень 4:

Стержень 5:

Вывод: Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [у]III =1710 кг/см2.

Строим эпюры продольных сил и изгибающих моментов.

Продольные усилия N, кг

Изгибающие моменты M, кг/см

Расчеты на определение вертикальной составляющей от удара.

N - продольная сила, приходящаяся на кузов при ударе в автосцепку, при силе удара равной 350 т.

Rb - реакция, догружающая ближний со стороны удара пятника.

Определение распределенной нагрузки, приходящейся на нижний пояс, от сил, учитываемых в I расчетном режиме.

l2- половина длины нижнего пояса тележки, l2 = 32,1 см.

Чтобы не пересчитывать раннее полученные напряжения, вычислим поправочный коэффициент, который позволит подсчитать напряжения 1-го режима:

Находим напряжения для соответствующих стержней по 1-му расчетному режиму:

- стержень 1:

- стержень 2:

- стержень 3:

- стержень 4:

- стержень 5:

Вывод:

Боковая рама тележки удовлетворяет требованиям прочности и по 1-му расчетному режиму, так как полученные напряжения в ее поясах меньше допускаемого уровня [уI] = 2100 кг/см2.

6.2 Колесные пары ходовых частей вагона

Общие рекомендации к колесам заключаются в том, что диаметр их по кругу катания целесообразно, по условиям контактной прочности, выбирать по формуле:

где D- диаметр изношенного колеса, мм; D = 900 мм; q0 - максимальная статическая нагрузка от оси на рельсы, кН;

для цистерны 15-1503-05 - q0= 230 кН.

3,8·230=874 < 900

В качестве расчетной нагрузки принимаются вертикальная статическая нагрузка Q на обе шейки оси от массы вагона брутто с учетом коэффициента динамики и боковая горизонтальная нагрузка Н как доля (0,5) от осевой нагрузки q0 приложенная в центре тяжести кузова, расположенном от центра оси на расстоянии

y0=1,643;

Из условия равновесия оси, рассматриваемой как двухконсольная шарнирно опертая балка (рис. 4.3), определяются изгибающие моменты в трех расчетных сечениях: шейка оси у внутренней галтели, подступичная часть в плоскости круга катания и середина оси соответственно:

2b2 - расстояние между точками приложения сосредоточенных нагрузок 0,5Q к шейкам оси;

Q - нагрузка на ось с учетом коэффициента вертикальной динамики;

l1- длина шейки оси, м;

2s - расстояние между кругами катания колес, м;

rk - радиус колеса, м.

Таблица 4.1

Диаметр, м

Радиус колеса, м

Длина шейки, м

Расстояние между

шейки оси

подступичной части оси

в середине оси

центрами приложения нагрузок на шейки, м

кругами катания, м

dI

dII

dIII

rk

l1

2b2

2s

0,130

0,194

0,165

0,475

0,176

2,036

1,58

Найдем изгибающие моменты в трех расчетных сечениях:

По моментам MI, MII ,MIII и при известном диаметре находим напряжения для соответствующих сечений:

где i=I, II, III - номера сечений; d- диаметр сечения, м.

Уровень напряжений в шейке оси составит:

Уровень напряжений в подступичной части оси составит:

Уровень напряжений в средней части оси составит:

Значения допускаемых напряжений приводятся в табл. 4.2.

Таблица 4.2 Допускаемые напряжения для оси при условном методе

Тип вагона

Допускаемые напряжения, МПа

в шейке

в подступичной части

в средней части

Грузовой

120

165

155

Пассажирский

107

160

137

Вывод:

Условный метод расчета оси на прочность с нагрузкой q0=230 кН показал, что она имеет достаточный запас прочности.

6.3 Буксовые узлы ходовых частей

Оценка работоспособности типовых подшипников качения производится по долговечности, которая выражается в млн. км (Ln) пробега. Для грузовых вагонов он должен быть не менее 1,2 млн. км, а для пассажирских - 2 млн. км.


Подобные документы

  • Технико-экономические показатели вагона прототипа (цистерны 15-145). Ходовые части, автосцепное и тормозное оборудование вагона. Расчет ходовых частей и кузова вагона на прочность. Расчет автосцепного устройства. Разработка модернизации цистерны.

    курсовая работа [7,4 M], добавлен 02.10.2012

  • Требования к безопасной эксплуатации, техническому обслуживанию и влиянию на окружающую среду вагона-цистерны. Ремонтные циклы, виды и объем ремонта. Оценка эластомерного поглощающего аппарата. Соответствие ходовых качеств вагона требованиям "Норм".

    дипломная работа [4,1 M], добавлен 26.12.2013

  • Определение технико-экономических параметров цистерны. Разработка конструкции четырехосной цистерны для перевозки соляной кислоты. Металл, термическая обработка роликовых подшипников. Устройство подшипников букс вагонов. Вписывание цистерны в габарит.

    курсовая работа [608,5 K], добавлен 09.12.2012

  • Общая характеристика железнодорожного транспорта, виды вагонов и грузовых цистерн. Разработка проекта модернизации стяжных хомутов четырехосной цистерны, предназначенной для нефтепродуктов модели 15-869. Расчет ходовых частей и автосцепного устройства.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 26.07.2013

  • Устройство четырехосной цистерны модели 15-1443 для светлых нефтепродуктов. Приспособления для предотвращения продольных и поперечных смещений котла. Универсальный сливной прибор. Периодичность и сроки ремонта, техническое обслуживание цистерны 15-1443.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 21.08.2011

  • Параметры грузовых вагонов, техническая характеристика. Назначение универсальной платформы модели 13-491. Габариты приближения строений и подвижного состава на железнодорожном транспорте. Схема проверки вписывания вагона в габарит, допускаемые размеры.

    курсовая работа [877,2 K], добавлен 03.02.2013

  • Конструкция грузового вагона, его основные параметры. Расчет значений крытого вагона. Особенности четырехосной цистерны для нефтепродуктов модели 15-150, ее рамная конструкция. Схема загрузочного люка и сливного прибора. Автосцепное устройство цистерны.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 10.06.2013

  • Определение грузоподъёмности и тары цистерны, размеров строительного очертания и допускаемых вертикальных размеров вагона. Подшипники букс вагонов. Внутренняя поверхность цистерн. Величина статического прогиба. Буксовые узлы отечественных вагонов.

    контрольная работа [1,3 M], добавлен 07.02.2014

  • Расчет кузова вагона на прочность. Расчетная схема и основные силы, действующие на кузов. Материалы и допускаемые напряжения. Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса. Выбор буксовых подшипников. Вписывание вагона в габарит.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 26.07.2013

  • Требования по эксплуатации и техническому обслуживанию вагона-цистерны. Выбор оптимальных параметров цистерны, описание его общего устройства. Оценка эластомерного поглощающего аппарата, прочности элементов, методика и этапы анализа их соответствия.

    дипломная работа [4,6 M], добавлен 23.02.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.