Проектирование вагона, его вписывание в габарит

Выбор параметров универсального крытого вагона, эффективность проекта. Проверка вписывания вагона в габарит 1-ВМ. Расчёт оси колёсной пары условным методом. Расчёт подшипников качения на долговечность. Проверка устойчивости вагона против схода с рельсов.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.07.2014
Размер файла 1,3 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/

Содержание

1. Выбор основных параметров универсального крытого вагона

1.1 Грузоподъемность и масса вагона

1.2 Потребный объём кузова. Обоснование линейных размеров

1.3 Погонная нагрузка

2. Проверка вписывания вагона в габарит 1-ВМ

2.1 Исходные данные

2.2 Определение горизонтальных поперечных размеров строительного очертания кузова вагона

2.3 Определение вертикальных размеров строительного очертания кузова вагона

2.4 Определение горизонтальных поперечных размеров проектного очертания кузова вагона

2.5 Определение вертикальных размеров проектного очертания кузова вагона

3. Описание конструкции универсального крытого вагона

4. Расчёт оси колёсной пары условным методом. Расчёт подшипников качения на долговечность

4.1 Расчёт оси колёсной пары условным методом

4.2 Расчёт подшипников качения на долговечность

5. Проверка устойчивости вагона против схода с рельсов

6. Расчёт экономической эффективности проектируемого грузового вагона

Литература

1. Выбор основных параметров универсального крытого грузового вагона

1.1 Определение грузоподъемности и массы вагона

Грузоподъёмность универсального вагона определяется по формуле [1]

(1.1)

где Р0-осевая нагрузка,Р0=230 кН;

m0- число осей вагона ,m0=4;

КТ - технический коэффициент тары;

g- ускорение свободного падения ,g=9,81 м/с2.

Масса тары вагона

Т=КТ*Р , (1.2)

Т=0,35*70=25 т.

Масса брутто вагона

mбр=Р+Т, (1.3)

mбр=70+25=95 т.

Массу брутто кузова определим по формуле

mбркз=mбр-2mТ, (1.4)

где mТ-масса тележки. Для вагона с осевой нагрузкой 230 кн mТ=4.7 т. [5].

mбркз=95-2*4.7=85.6 т.

Собственная масса кузова определяется по формуле

mкз=Т-2mТ , (1.5)

mкз= 25-2*4.7=15.6 т.

1.2 Потребный объём кузова.Обоснование линейных размеров

Объём кузова полувагона определяется по формуле

V=Vудопт*Р, (1.6)

Где Vудопт-оптимальный удельный объём кузова вагона . Vудопт=2,0 [1].

V=2*70=140 м3

Внутреннюю ширину крытого вагона ,исходя из возможности размещения существующего съёмного оборудования для людских перевозок, принимают равную 2,77 м. Внутреннюю высоту с целью обеспечения возможно большей погонной нагрузки принимают максимальной в пределах заданного габарита подвижного состава. Она рассчитывается по формуле

Нвсткр (1.7)

вагон ось подшипник рельсы

Где Нв-внутренняя высота кузова по осевому сечению;

Нст-высота внутри кузова по боковой стене;

Нкр-внутренняя высота крыши по осевому сечению

Нв=2,925+0,323=3,248 м

Внутрення длина кузова

(1.8)

Где Fk- соответственно площадь поперечного сечения кузова.

Наружная ширина кузова

н=2Вв+2?б,

где ?б- расстояние от внутренней поверхности боковой стены до наиболее выступающей части наружной её поверхности. ?б=0,245 м.[2]

н=2,77+2*0,245=3.26 м.

Длина рамы

2Lp=2Lв+2?т=16-2*0,165=15,67 м

База вагона

2l=2Lp/1.41=15,67/1.41=11,1 м

Длина консоли

lk=(2LP-2l)/2. (1.9)

lk=(15,67-11,1)/2=2,3 м.

Общая длина вагона

2Lоб=2Lp+2?a. (1.10)

где ?a-вылет автосцепки. ?a=0,61 м. [1]

2Lоб=15,67+2*0,61=16,89 м.

Наружная высота кузова

Ннппmaxкр (1.11)

где- Нп- расстояние от уровня верха головки рельсов до уровня пола вагона; Нпmax-максимальная внутренняя высота кузова;

Дкр -расстояние от внутренней поверхности крыши до наиболее её выступающей части снаружи по осевому сечению.

Нн=1.286+2.925+0.323+0.16=4.694 м.

1.3 Погонной нагрузки

Погонные нагрузки

нетто-

qн=(Р*g)/(2Lоб) (1.12)

qн=(70*9,81)/16,89=40,7 кН/м.

брутто-

qбр=(mбр*g)/(2Lоб), (1,13)

qбр=(95*9,81)/16,89=56,3 кН/м.

2. Проверка вписывания вагона в габарит 1-ВМ

2.1 Исходные данные

Верхние очертания габарита 1-ВМ показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1Ї Верхнее очертание габарита 1-ВМ

При проектировании вагона по габариту -1_ВМ значения отдельных величин , входящих в формулы для определения ограничений полуширины принимают следующими

А) для верхнего очертания габарита

S=1541мм; d=1489мм;К=0; К1=0,625*р2=0,625*1,852=3,6 мм;

К2=2,5мм;К3=180мм; q=3мм; w=28 мм, таблица 2,2 (2)

Б) для нижнего очертания габарита

S=1465мм; d=1410мм;К=25; К1=0,5*р2=0,5*1,852=2,9 мм;

К2=2мм;К3=0мм; q=3мм; w=28 мм, таблица 2,2 (2)

Величина суммарного статического понижения для обрессоренного кузова. Таблица 2,3(2)

д=70+0,5Рлт=70+0,5*173*72=78 мм

конструктивно-технологические отклонения, допускаемые при постройке вагона, таблица 2,6(2)

а)в горизонтальной плоскости

-для верхней части кузова Ет=23 мм

-для нижней части кузова Ет=13 мм

Б) в вертикальной плоскости

-для верхней части кузова Ет=40 мм

-для нижней части кузова Ет=20 мм

2.2 Определение горизонтальных поперечных размеров строительного очертания кузова вагона

Величину ограничений полуширины кузова ЕтЕ0Евопределим по формулам 2,1-2,10

Е0=0,5(s-d)+q+w+(K1-K3)-K (2.1)

Ев=0.5(s-d)+q+w+(K2(2l-n)n+K1-K3)-K (2.2)

Е0в=q+0,5w (2,4)

Е0в=10+q+0,5w (2,6)

Е0=q+w+K1 (2,8)

Ев=q+w+(K2(2l-n)n+K1(2.9)

где s Ї максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса;

d Ї минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес;

q Ї наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону рамы тележки относительно колесной пары;

w Ї наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки;

2l Ї расстояние между шкворневыми сечениями вагона;

n Ї расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до ближайшего основного сечения,(для ЕO n=l, EH n=lk) м;

к Ї величина на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габариту 1-ВМ, за очертание этого габарита в кривой

к1 Ї величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса R

к2 Ї коэффициент, зависящий от величины расчетного радиуса кривой к3 Ї половина принятой на железной дороге величины увеличения горизонтального расстояния между осями путей на перегонах в расчетной кривой , Ї дополнительные ограничения внутреннего и наружных сечений вагона, имеющие место только у очень длинных вагонов

верхнее и нижние очертания габаритов приведены на рисунках 2,1 и 2,2

Для верхнего очертания габарита ( для точек с координатами 1675,450 мм и выше)

Е0=0,5(1541-1489)+3+28+(3,6-180)-0=57+(-176,4) мм

Ев=0,5(1541-1489)+3+28+(2,5(8,2-4,1)4,1+3,6-180)-0=57+(-134) мм

Ен=

Поскольку выражения в скобках оказались отрицательными, тот вычисление ограничений производится по условию вписывания в габарит на прямой по формулам 2,11-2,12

Евп 0п= 0.5(sп-d)+q+w (2,11)

Евп 0п=0,5(1526-1489)+3+28=50мм

Таким образом ограничения полуширины кузова для верхнего очертания составляют Е0=50мм;Ев=50мм;Ен=51 мм

Для нижнего очертания габарита (для точек с координатами 1575,430 мм и ниже)

Для точек расположенных на расстоянии 1575 мм от оси пути-

Е0=0,5(1465-1410)+3+28+(2,9-0)-75=-13,6=0

Ев=0,5(1465-1410)+3+28+(2(11,1-5,55)5,55+2,9-0)-75+0=47 мм

Ен

Для точек расположенных на расстоянии 1520 и 1230 мм от оси пути

Е0=0,5(1465-1410)+3+28+(2,9-0)-25=37 мм

Ев=0,5(1465-1410)+3+28+(2(11,1-5,55)5,55+2,9-0)-25+0=70 мм

Ен

Для точек , расположенных на расстоянии 1220 и 115 мм

Е0в=3+0,5*28=17 мм

Ен=

Для точек , расположенных на расстоянии 871,5 и 718,5 мм от оси пути

Е0=3+28+2,9=34 мм

Ев=3+28+2(11,1-5,55)5,55+2,9=68 мм

Ен

Ширину строительного очертания кузова определим по формуле 2,11

2В=2(В0-Е) (2,11)

Где В-максимальная полуширина строительного очертания вагона на рассматриваемой высоте Н; В0-полуширина соответствующего габарита на той же высоте; Е-ограничение полуширины вагона для одного из рассматриваемых сечений.

Для верхнего очертания габарита(для точек с координатами 1675,450 мм и выше)

-в основном сечении -

450=2В1160=2(1675-50)=3250 мм

1160=2В3850=2(1700-50)=3300 мм

4250=2(1600-50)=3100 мм

4500=2(1400-50)=2700 мм

4700=2(1160-50)=2220 мм

-во внутреннем сечении -

450=2В1160=2(1675-50)=3250 мм

1160=2В3850=2(1700-50)=3300 мм

4250=2(1600-50)=3100 мм

4500=2(1400-50)=2700 мм

4700=2(1160-50)=2220 мм

-в наружном сечении

450=2В1160=2(1675-51)=3248 мм

1160=2В3850=2(1700-51)=3298 мм

4250=2(1600-51)=3098 мм

4500=2(1400-51)=2698 мм

4700=2(1160-51)=2218 мм

Для нижнего очертания габарита ( для точек с координатами 1575,430 мм и ниже)

-для точек расположенных на расстоянии 1575 мм от оси пути

-в основном сечении

В430=1575-0=1575 мм

-во внутреннем сечении

В430=1575-47=1528 мм

- в наружном сечении

В430=1575-25=1550 мм

Для точек расположенных на расстоянии 1520 и 1230 мм от оси пути

-в основном сечении

В430=1520-37=1483 мм

В115=1230-37=1193 мм

-во внутреннем сечении

В430=1520-70=1450 мм

В115=1230-70=1160 мм

-в наружном сечении

В430=1520-89=1431 мм

В115=1230-89=1141 мм

Для точек расположенных на расстоянии 1220 и 115 мм

-в основном и внутреннем сечении

В115130=1220+17=1237 мм

В115100=115-17=98 мм

- в наружном сечении

В115130=1220+38=1258 мм

В115100=115-38=77 мм

Для точек расположенных на расстоянии 871,5 и 718,5 мм от оси пути

-в основном сечении

В130=871,5-34=837,5

В140=718,5+34=752,5 мм

-во внутреннем и наружном сечении ни одна деталь не должна опускаться в пространство, ограниченное точками 871,5 и 718,5 мм.

Расстояние от оси пути до точки строительного очертания , определяющей границу горизонтали для деталей , возвышающихся над точками нижнего очертания габарита подвижного состава 871,5 и 718,5 мм, устанавливаем из выражения

В=720+Е

-в основном и внутреннем сечении

В140=720+17=737 мм

- в наружном сечении

В140=720+34=754 мм

2.3 Определение вертикальных размеров строительного очертания кузова вагона

Вертикальные размеры строительного очертания кузова поверху (для точек с координатами 1700,3850 мм и выше)

Н3850,1700=3850 мм

Н4250,1600=4250 мм

Н4500,1400=4500 мм

Н4700,1160=4700 мм

Наименьшие допускаемые вертикальные размеры строительного очертания кузова понизу (для точек с координатами 1160,1700 мм и ниже)

Н1160,17001160,1675=1160-78=1082 мм

Н450,1675=450+78=528 мм

Н430,1575430,1520=430+78=508 мм

Н115,1230115,1220=115+78=193 мм

Н130,871,5=130+78=208 мм

Н140,718,5=140+78=218 мм

Н115,115=115+78=193 мм

Н100,115=100+78=178 мм

2.4 Определение горизонтальных поперечных размеров проектного очертания кузова вагона

Ширина проектного очертания кузова вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса определяется по формуле 2,12

2b=2B-2Eт (2,12)

Где Eт- конструктивно -технологические отклонения , допускаемые при постройке вагона, в горизонтальной плоскости мм

Для верхнего очертания габарита (для точек с координатами 1675,450 мм и выше)

-в основном сечении -

2b450=2b1160=3250-2*13=3224 мм

2b1160=3300-2*13=3274 мм

2b3850=3300-2*23=3254 мм

2b4250=3100-2*23=3054 мм

2b4500=2700-2*23=2654 мм

2b4700=2220-2*23=2174 мм

-во внутреннем сечении -

2b450=2b1160=3250-2*13=3224 мм

2b1160=3300-2*13=3274 мм

2b3850=3300-2*23=3254 мм

2b4250=3100 -2*23=3054мм

2b4500=2700-2*23=2654 мм

2b4700=2220-2*23=2174 мм

-в наружном сечении

2b450=2b1160=3248-2*13=3222 мм

2b1160=3298-2*13=3272 мм

2b3850=3298-2*23=3252 мм

2b4250=3098-2*23=3052 мм

2b4500=2698-2*23=2652 мм

2b4700=2218-2*23=2172 мм

Для нижнего очертания габарита ( для точек с координатами 1575,430 мм и ниже)

-в основном сечении

b430=1575-13=1562 мм

-во внутреннем сечении

b430=1528-13=1515 мм

- в наружном сечении

b430=1550-13=1537 мм

Для точек расположенных на расстоянии 1520 и 1230 мм от оси пути

-в основном сечении

b430=1483-13=1470 мм

b115=1193-13=1180 мм

-во внутреннем сечении

b430=1450-13=1437 мм

b115=1160-13=1147 мм

-в наружном сечении

b430=1431-13=1418 мм

b115=1141-13=1128 мм

Для точек расположенных на расстоянии 1220 и 115 мм

-в основном и внутреннем сечении

b115=b130=1237+13=1250 мм

b115=b100=98-13=85 мм

- в наружном сечении

b115=b130=1258+13=1271 мм

b115=b100=77-13=64 мм

Для точек расположенных на расстоянии 871,5 и 718,5 мм от оси пути

-в основном сечении

b130=837,5-13=824.5

b140=752,5+13=765.5 мм

-во внутреннем и наружном сечении ни одна деталь не должна опускаться в пространство, ограниченное точками 871,5 и 718,5 мм.

Расстояние от оси пути до точки строительного очертания , определяющей границу горизонтали для деталей , возвышающихся над точками нижнего очертания габарита подвижного состава 871,5 и 718,5 мм, устанавливаем из выражения

В=720+Е

-в основном и внутреннем сечении

В140=737+13=750 мм

- в наружном сечении

В140=754+13=767 мм

Вертикальные размеры строительного очертания кузова поверху (для точек с координатами 1700,3850 мм и выше)

Н3850,1700=3850 мм

Н4250,1600=4250 мм

Н4500,1400=4500 мм

Н4700,1160=4700 мм

2.5 Определение вертикальных размеров проектного очертания кузова вагона

Вертикальные размеры строительного очертания кузова поверху (для точек с координатами 1700,3850 мм и выше)

h3850,1700=3850-40=3810 мм

h4250,1600=4250-40=4210 мм

h4500,1400=4500-40=4460 мм

h4700,1160=4700-40=4660 мм

Наименьшие допускаемые вертикальные размеры строительного очертания кузова понизу (для точек с координатами 1160,1700 мм и ниже)

h1160,1700=h1160,1675=1082+20=1102 мм

h450,1675=528+20=548 мм

h430,1575=h430,1520=508+20=528 мм

h115,1230=h115,1220=193+20=213 мм

h130,871,5=208+20=238 мм

h140,718,5=218+20=238 мм

h115,115=193+20=213 мм

h100,115=178+20=198 мм

Вертикальная габаритная рамка проектного очертания показана на рисунке 2.3.

Рисунок 2.2 ? Горизонтальная габаритная рамка проектного очертания кузова вагона на уровне рамы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.3 ? Вертикальная габаритная рамка проектного очертания кузова вагона.

3.Описание конструкции крытого универсального вагона

Универсальный крытый вагон модели спроектирован по габариту 1-ВМ. Кузов таких вагонов имеет металлическую наружную обшивку и деревянную внутреннюю облицовку, а также оборудован двустворчатыми дверями имеющими увеличенную ширину дверного проема . Применение металлической обшивки кузова повышает его надежность работы в эксплуатации Увеличение ширины дверного проема обеспечивает более быстрый процесс погрузки и выгрузки, а следовательно, сокращение простоя под грузовыми операциями и ускорение оборота вагона Вагон загружают через двери и люки в крыше и боковых стенах.

Уширенный дверной проем усилен, повышена прочность пола кузова из расчета работы автопогрузчиков с осевой нагрузкой до 43 кН. Все несущие элементы рамы, стен и крыши изготовлены из низколегированной стали 09Г2Д, а обшивка торцовых стен и крыши из низколегированной стали 10ХНДП. Рама кузова состоит из хребтовой балки, двух боковых, двух концевых, двух шкворневых, двух основных и ceми промежуточных поперечных балок, четырех раскосов, шесте продольных балок для поддержания пола, одной балки для крепления тормозного цилиндра и двух подножек. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей № 31. В концевых ее частях установлены задние упоры автосцепки, объединенные с надпятниковой отливкой шкворневого узла, а также розетки, отлитые заодно целое с передними упорами автосцепки. Боковые балки выполнены из швеллеров № 20. В зоне дверного проема к балкам приварены пороги из специальных Z-образных профилей. Концевые: балки сварные П-образного сечения и выполнены из листов толщиной 6 мм. В месте постановки розетки балка имеет нишу глубиной 180 мм, позволившую заглубить розетку и уменьшить вылет автосцепки с 610 до 430 мм. Такое решение позволило увеличить внутреннюю длину и повысить объем кузова без -- изменения размеров вагона по осям сцепления автосцепок. Для безопасной работы составителей поездов на концевой балке установлены поручни. Шкворневые балки сварные коробчатого сечения. Каждая из них состоит из двух вертикальных толщиной 6 мм, верхнего (8 мм) и нижнего (10 мм) горизонтальных листов. В местах пересечения шкворневых балок с хребтовой установлены стальные надпятниковые коробки , связывающие вертикальные стенки хребтовой балки, а также усиливающие пятниковый узел рамы. К нижним листам шкворневых балок приклепаны пятники и скользуны. Основные поперечные балки сварные двутаврового сечения, выполненные из листов толщиной 6 мм. Для обеспечения равнопрочности конструкции рамы концевые, шворневые и основные поперечные балки имеют переменную высоту по своей длине. Раскосы рамы изготовлены из швеллера № 14, а поперечные и продольные вспомогательные балки для поддержания пола -- из гнутых швеллеров 100x80x5 мм. Для передвижения вагонов лебедкой на каждом конце боковых балок рамы приварены специальные скобы. На раму настлан пол из досок толщиной 55 мм, соединенных вчетверть. По периметру пол армирован уголком. В зоне дверного проема, где интенсивно работают автопогрузчики, деревянный настил пола покрыт металлическими листами толщиной 4 мм.

Боковая стена безраскосной конструкции. Стена имеет каркас и обшивку: металлическую наружную и деревянную внутреннюю. Для загрузки и выгрузки вагона в средней части стены расположены самоуплотняющиеся двери и два люка, снабженные вентиляционными решетками. Каркас стены включает обвязку, две шкворневые, шесть промежуточных и две дверные стойки. Верхняя обвязка выполнена из уголка 90x56x8 мм, шкворневые и промежуточное стойки -- из гнутого омегаобразного профиля толщиной 6 мм, а дверные стойки - из Z-образного профиля размером 100x75x6,5 мм и направляющего уголка размером 75x50x6 мм. К раме стена приварена через продольную боковую балку рамы , а к торцовым стенам -- через угловые стойки Наружная обшивка стен изготовлена из гофрированных листов толщиной 3 мм снизу и 2,5 мм сверху, а внутренняя -- из влагостойкой фанеры марки ФСФ толщиной 10 мм. Внутренняя обшивка прикреплена к каркасу болтами и обрамлена в стыках уголком. В каждом дверном приеме шириной 3825 мм установлено по две створки двери и , на одной из которой в нижней части имеется обезгруживающий люк . Механизм открывания этого люка сблокирован с механизмом открывания и закрывания створок дверей и исключает его случайное открывание. Герметизация и самоуплотнение створок дверей по стопкам обеспечиваются давлением сыпучего груза и резиновыми элементами, а между собой в створе -- обвязкой левой двери специальной конфигурации, в паз которой заходит обвязка правой двери. Герметизация дверей снизу обеспечивается давлением груза и прижатием нижней обвязки к порогу дверного проема. Каждая из створок дверей и состоит из каркаса, обшитого снаружи металлическими листами толщиной 1,4 мм, а изнутри -- фанерой толщиной 8 мм. Створки двери перемещаются по прикрепленному над дверным проемом рельсу на роликах с шариковыми подшипниками. Каркасы створок дверей состоят из верхней, нижней и боковой обвязок. Верхние обвязки имеют Z-образный профиль, нижние -- П-образный, боковые крайние - уголки. Средние обвязки соответственно на левой створке двери имеют специальный профиль, свариваемый из уголка и гнутого элемента, внутрь которого для жесткости введены деревянные брусья, а на правой двери -- П-образный профиль. Для защиты правой створки двери от повреждений при резком открывании на второй от дверного проема стойке кузова установлен амортизатор, состоящий из корпуса , пружины , шайбы и стержня. Крышки боковых люков с вентиляционной решеткой выполнены из штампованных стальных листов толщиной 2 мм и замков, обеспечивающих удержание крышек в закрытом положении. Замки открываются только изнутри вагона.

Торцовая стена изготовлена из каркаса, наружной металлической и внутренней деревянной обшивок, обрамленных по полу уголком, а по углам -- уголком. Каркас состоит из двух угловых и двух промежуточных стоек, связанных верхней обвязкой. Наружная металлическая обшивка выполнена из гофрированных листов толщиной 3 мм снизу и 2,5 мм сверху, а внутренняя -- из влагостойкой фанеры толщиной 10 мм. Угловые стойки изготовлены из гнутого уголка 80x80x6 мм, промежуточные стойки -- из О-образного элемента 230x135x6 мм, а верхняя обвязка -- из специального профиля толщиной 6 мм. Нижней обвязкой стены служит концевая балка рамы.

Крыша кузова-- цельносварная с четырьмя загрузочными люками диаметром 400 мм и двумя типовыми печными разделками . К боковым и торцовым стенам кузова крыша крепится заклепками диаметром 10 мм и при ремонте может демонтироваться от кузова с меньшей трудоемкостью. Печные разделки предусмотрены для установки труб печей отопления на случай людских перевозок. На крышу к загрузочным люкам и печным разделкам можно подняться по торцовой лестнице и подмосткам . Крыша имеет металлический каркас, обшитый снаружи гофрированными листами толщиной 1,5 мм, и две фрамуги , с помощью которых крыша крепится к торцовым стенам. Фрамуги выполнены из металлических листов толщиной 2 мм с выштамповками для жесткости и древесноволокнистой подшивки. Каркас крыши образован набором дуг, продольных элементов, расположенных в средней части, и двух боковых продольных обвязок. Дуги выполнены из гнутых швеллеров 60x50x3 мм, средние продольные элементы -- из гнутого уголка 32x32x3 мм, а боковые обвязки -- из двух уголков 56x56x5 мм. Листы наружной обшивки приварены к дугам, продольным элементам и верхней обвязке боковых стен. Между собой листы, крыши сварены внахлестку и для большей жесткости выполнены с поперечно расположенными гофрами высотой 22 мм. Изнутри крыша подшита влагостойкой фанерой толщиной 4 мм в два слоя, которая плотно прилегает к листам кровли снизу, образуя потолок. Фанера прикреплена к обшивке уголками и скобами. Такое крепление подшивки практически исключает ее повреждение при погрузке и выгрузке вагона..

Крышки люков крыши двумя петлями крепят к листу бив закрытом положении фиксируют специальными замками, открывающимися изнутри вагона. Крышки печных разделок, установленных на крышках люков, удерживаются в закрытом положении винтами.

4. Расчет оси колесной пары условным методом. Расчёт подшипников качения на долговечность

4.1 Расчет оси колесной пары условным методом

Рисунок 4.1-Схема колёсной пары.

h=1.45 м-высота центр масс вагона оси колёсной пары;

2s=1,58 м-расстояние между кругами катания колёс;

2l=2,036 м- расстояние между серединами шеек оси;

L1=0,176 м-длина шейки оси

L2=0,228 м-расстояние от середины шейки оси до круга катания колеса.

Расчётные сечения1-1-по середине галтелей шейки оси;

2-2-по кругу катания колеса;

3-3-по середине оси.

Вертикальная сила

Р=1,25Рс (4.1.1)

Горизонтальная

Н=0,5Рс (4.1.2)

Где Рс-статическая нагрузка на ось от веса брутто вагона

1,25 и 0,5-коэффициенты, учитывающие действие вертикальной динамической силы и боковых сил соответственно.

Статическая нагрузка на ось

Рс=(Р0m0-m0mкпg)/m0 (4.1.3)

Где Р0-допускаемая осевая нагрузка, m0-осность вагона; mкп-масса колёсной пары.

Рс=(230*4-4*1,206*9,81)/4=214 кН

Р=1,25*214=268 кН

Н=0,2*214=107 кН

Сила, приходящаяся на левую шейку оси

Р1=Р/2+Нh/2l=268/2+107*1,45/2,036=210 кН

На правую шейку оси

Р2=Р/2-H(h)/2l=268/2-107*1,45/2,036=58 кН

Вертикальные реакции рельсов

-для левого колеса

N1=P/2+H(h+r)/2s=268/2+107*1,9/1,58=263 кН

Для правого колеса

N1=P/2-H(h+r)/2s=268/2-107*1,9/1,58=5 кН

Изгибающие моменты в расчётных сечениях оси

Сечение 1-1

М11(l1/2)=210*0,176/2=18 кН*м

Сечение 2-2

М21l2+Hr=210*0,228+107*0,45=96 кН*м

Сечение 3-3

М31l+Hr-N1s=210*1,018+107*0,45-263*0,79=54 кН*м

Минимальные допустимые в эксплуатации диаметр оси в расчётном сечении

(4.1.4)

Где Мi-момент в итовом сечении; (у)-допускаемое напряжение

В сечении 1-1 120МПа

В сечении 2-2 165 МПа

В сечении 3-3 155 Мпа

4.2 Расчёт подшипников качения на долговечность

Вертикальная статическая сила, действующая на 1 подшипник в эксплуатации

(4.2.1)

где - число подшипников в одной буксе, =2;

- статическая нагрузка на вагон от перевозимого груза;

Т - сила тяжести массы вагона;

- собственная сила тяжести колесной пары, = кН;

Сила тяжести груза и вагона

230*4=920 кН

Наибольшая нагрузка на центральный ролик подшипника

(4.2.2)

где z - число роликов подшипника, z = 14;

4,6*53/14=17,4 кН

Контактные напряжения

у (4.2.3)

где - фактическая длина ролика, =0,038м;

- диаметр ролика, =0,032м;

- радиус дорожки качения внутреннего или наружного кольца;

=0,08м; =0,112м.

«+» - при определении напряжения на внутреннем кольце;

«-» - на наружном кольце.

Находим напряжения: во внутреннем кольце

уВ

- в наружном кольце

уН

Таким образом контактная прочность обеспечивается, так как полученные расчетные напряжения не превышают допускаемое напряжение равное 3500МПа.

Эквивалентная динамическая сила, приходящаяся на подшипник

РэстКд (4.2.4)

Рэ=0.2472*53=13.1 кН

Долговечность подшипника

(4.2.5)

Где Сr-динамическая радиальная грузоподъёмность подшипника;

Dк-димаетр круга катания средне изношенного колеса.

5. Проверка устойчивости вагона против схода с рельсов

Оценку устойчивости против схода с рельсов вагона, производим по коэффициенту запаса устойчивости.

Коэффициент устойчивости колёсной пары против схода рельса определяется зависимостью

(5,1)

где угол наклона образующей конусообразной поверхности гребня колеса с горизонталью=600;

=0,25-коэффициент трения поверхностей колёс и рельсов;

Рв-вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс;

Рб-боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса;

ус]=1,4-допускаемое значение коэффициента запаса устойчивости.

Вертикальная нагрузка равна

Рв=2Qcnш (5,2)

Боковая сила равна

Рбр+

где Qстш - сила тяжести обрессоренных частей вагона, действующих на шейку оси;

gкп - сила тяжести необрессоренных частей;

-расчётное значение коэффициента вертикальной динамики

-расчётное значение коэффициента динамики боковой качки

-расчётное значение рамной силы;

2b=2,036 м.- расстояние между серединами шеек оси.

l=1.58 м.-среднее расстояние между точками контакта колёс с рельсами;

а1 и а2-расчётные расстояния о точек контакта до середин шеек: а1=0,25 м, а2=0,22м.;

r=0.45м. - радиус среднеизношенного колеса.

Сила тяжести обрессоренных частей вагона на шейку оси

Qстш= (5,3)

где mбр-масса брутто вагона,т

mт-масса тележки,т

mн/б-масса надрессорной балки,т

mрп-масса рессорного подвешивания тележки,т

пш-число шеек осей колёсных пар в вагоне

g=9.81м/с2

Qстш=

Сила тяжести необрессоренных частей на одну колёсную пару

gкп=(mкп+mр)g

где mкп-масса колёсной пары с буксовыми узлами,т

mр-масса боковой рамы,т

gкп=(1,402+0,403)*9,81=18 кН

Коэффициент вертикальной динамики

=0,75Кдв

Кдв=а+3,6*10-4b1

где а-коэффициент, равный для обресоренных частей тележки 0,1;

b1-коэффициент, учитывающий влияние числа осей=(2+пт)/2пт

пт-число осей в тележке

v=33м/с- конструктивная скорость

fст=0,05м.-статический прогиб рессорного подвешивания

Кдв=0,1+3,6*10-4*1*(33-15)/0,05=0,2296

=0,75*0,2296=0,1722

Коэффициент динамики боковой качки

=0,25* Кдв=0,25*0,2296=0,0574

Рамная сила

0b1(5+V)

где Р0-расчётная статическая осевая нагрузка

b1=1

=0,003-коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона

Кус=

=1,69>1.4

Устойчивость колёсной пары против схода с рельса обеспечивается.

6. Расчёт экономической эффективности проектируемого грузового вагона

При технико-экономических расчетах и обосновании эффективности использования вагонов при перевозке одних и тех же грузов сравнивают следующие основные показатели[7]:

* удельный объем (удельная площадь);

* использование грузоподъемности;

* технический коэффициент тары;

* нагрузки от оси на рельсы и на один метр пути:

* себестоимость перевозки грузов;

* эксплуатационные и капитальные затраты;

* натуральные показатели: затраты металла при постройке и топлива, электроэнергии - при эксплуатации вагона.

В результате расчетов показателей по последним трем пунктам можно определить срок окупаемости и решить вопрос о целесообразности внедрения разработанной конструкции вагона.

Рассмотрим приближенную методику определения экономической эффективности разработанной конструкции вагона [4].

Основным критерием при решении вопроса о целесообразности внедрения предлагаемой конструкции вагона является выполнение условия

Ерн (6.1)

где Ер, Ен- расчетный и нормативный коэффициенты эффективности.

Расчетный коэффициент эффективности определяют только для величины дополнительных капитальных вложений в производство вагона той иной конструкции (по сравнению с существующей) по формуле

Ер=Э/Кдоп (6.2)

Где Э - экономия эксплуатационных расходов при выполнении вагонами новой конструкции расчетного грузооборота,

Э = Сн-Сс, (6.3)

Где С - годовые эксплуатационные расходы для новой и существующей конструкций вагона, у. е.;

Кдоп- дополнительные капитальные вложения при внедрении новых конструкций вагонов, у. е.,

Кдоп= Кн-Кс, (6.4)

Где К- капитальные вложения на приобретение новых и существующих вагонов, потребных для выполнения расчетного грузооборота, у. е.

Годовые эксплуатационные расходы для новых или существующих конструкций вагонов при выполнении ими расчетного грузооборота

Сн(с)гN (6.5)

где С, - годовые эксплуатационные расходы, приходящиеся на один вагон, у. е.;

N- количество вагонов, необходимых для выполнения расчетного грузооборота.

Годовые эксплуатационные расходы, приходящиеся на один вагон,

Сггрmkг (6.6)

где Сгр- себестоимость перевозки грузов в данном вагоне;

mkг -годовая производительность вагона в т* км нетто.

Проектная (плановая) годовая производительность вагона

(6,7)

где Р - грузоподъемность вагона, т;

л- коэффициент использования грузоподъемности вагона;

S - среднесуточный пробег вагона, величину которого для расчета принимают равной 250 км;

365 - число дней в году;

ппр- число нерабочих дней вагона (время нахождения во всех видах ремонта и технического обслуживания), принимаемое равным 55;

бпор-коэффициент порожнего пробега, равный отношению порожнего пробега вагона данного типа к груженому.

Количество вагонов, необходимых для выполнения расчетного грузооборота,

(6,8)

где расчетный годовой грузооборот, выполняемый вагонами рассматриваемого типа, т*км нетто.

Для расчета годовых эксплуатационных расходов при выполнении расчетного грузооборота существующей конструкцией вагона и спроектированной необходимо определить значение себестоимости перевозки грузов для сравниваемых вариантов вагонов. Так как в конечном итоге необходимо найти разность эксплуатационных расходов, то рассчитывают только переменные расходы, зависящие от размеров движения, а независящие (постоянные) расходы не учитывают.

Если известна себестоимость перевозки грузов в существующей конструкции вагона, то себестоимость в спроектированном вагоне можно рассчитать методом корректировки. Сущность этого способа заключается в корректировке величины себестоимости перевозки с учетом специфики перевозки грузов в вагонах иных конструкций. Корректировку осуществляют по слагаемым себестоимости перевозки грузов. В качестве слагаемых выступают расходы перевозочного процесса, расчлененные на три операции -начально-конечную, транзитную и передвижения, т. е. себестоимость перевозки грузов может быть представлена в виде следующей суммы;

Сгр = Снк+ Ст +Сп, (6,9)

Где Снк, Ст, Сп~ себестоимость перевозки в части расходов по начально-конечной, транзитной операциям и операции передвижения, у. е.

Капитальные вложения на приобретение вагонов, погребных для выполнения расчетного грузооборота,

Кн(с)= Цн(с)+Nн(с) (6,10)

где Цн(с) - цена новой или существующей конструкции вагона, у. е.;

Nн(с) - количество вагонов новой или существующей конструкции, необходимых для выполнения расчетного грузооборота.

Литература

1. А.В. Пигунов Выбор основных параметров проектируемого вагона Гомель 2009-61 с.

2. В.В. Пигунов Вписывание проектируемого вагона в габарит Гомель 2009-86 с.

3 Невзорова Н.Н. Пастухов И.Ф. Пигунов В.В. Проверка вписывания проектируемого вагона в габарит Ч .1. Гомель 1983 32с.

4 Пастухов И.Ф. Пигунов В.В. проверка вписывания проектируемого вагона в габарит Ч2. Гомель 1984. 34с.

5 Пастухоа И.Ф. Пигунов В.В. Кошкалда Р.О. Конструкция вагонов Москва 2004 503с.

6 Пигунов В.В. Ходовые части вагонов. Расчёт деталей. Учебное пособие. - Гомель 2005.-С.25

7 А.В. Пигунов Конструкция, теория и расчёт вагонов. Гомель 2009-34 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Проверка вписывания тележки в габарит. Описание конструкции пассажирского вагона. Оценку устойчивости против схода с рельса колёсной пары. Расчёт на прочность надрессорной балки тележки. Экономическая эффективность внедрения проектируемого вагона.

    курсовая работа [252,9 K], добавлен 16.02.2016

  • Выбор основных параметров тележки 18-100 для вагона самосвала. Проверка вписывания тележки в габарит 02-ВМ. Расчет на прочность надрессорной балки грузового вагона. Вычисление оси колесной пары вероятностным методом. Себестоимость изготовления тележки.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 04.10.2012

  • 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

  • Выбор основных технико-экономических параметров вагона. Определение горизонтальных размеров строительного очертания вагона. Построение габаритной горизонтальной рамки. Устойчивость колесной пары против схода с рельсов. Расчет подшипника на долговечность.

    курсовая работа [423,2 K], добавлен 10.06.2012

  • 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

  • Размещение ходовых частей под консольной частью вагона и вписывание вагона в габарит 1-Т. Расчет вертикальной жёсткости рессорного подвешивания и оси колесной пары вероятностным методом. Проверка кинематических параметров автосцепного оборудования.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 06.02.2013

  • Визначення основних техніко-економічних показників вагона-хопера для зерна: питомий та геометричний об’єм кузова, основні лінійні розміри вагона. Вписування вагона в габарит. Розрахунок на міцність надресорної балки. Технічний опис спроектованого вагона.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.02.2010

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.