Модернизация четырехосного вагона-хоппера модели 19-Х051

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проектирования - на основе имеющегося вагона-прототипа усовершенствовать его конструктивные элементы, что позволило бы решить ряд проблем, связанных с его эксплуатацией.

Задачами курсового проектирования являются:

* ознакомление с имеющимися аналогами заданного вагона-прототипа;

* изучение особенностей проектирования основных узлов вагона хоппера;

* анализ изменений конструкции и результатов расчётов под воздействием нагрузок при различных эксплуатационных режимах;

* приобретение навыков по методике расчёта, проектирования составных частей вагона с использованием ЭВМ.



Содержание

1. Общее устройство вагонов

1.1 Обзор и анализ вагонов проектируемого типа, и обоснование основных предложений по совершенствованию конструкций

1.2 Технико-экономические показатели вагона прототипа

1.3 Вписывание вагона в габарит

1.4 Кузов вагона

1.5 Ходовые части вагона

1.6 Автосцепное оборудование

1.7 Тормозное оборудование

2. Расчет кузова вагона на прочность

2.1 Расчетная схема и основные силы, действующие на кузов.

2.2 Материалы и допускаемые напряжения

2.3 Расчет на вертикальные нагрузки

2.4 Расчет на продольные нагрузки

2.5 Расчет от сил внутреннего давления

2.6 Расчет на ремонтные нагрузки

3. Расчет ходовых частей вагона

3.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса

3.2 Выбор буксовых подшипников

3.3 Расчет рессорного подвешивания

3.3.1 Упругие элементы

3.3.2 Гасители колебаний

3.4 Расчет рамы и других деталей тележки

4. Расчет автосцепного устройства

4.1 Расчет поглощающего аппарата

4.2 Расчет автосцепки

4.3 Расчет деталей упряжи

5. Разработка модернизации

Список литературы



1. Общее устройство вагона, важнейшие параметры и габаритные размеры. Принципиальные параметры решения основных узлов

1.1 Обзор и анализ Вагонов проектируемого типа и обоснование основных предложений по совершенствованию кузова

Хомппер - вид грузового вагона бункерного типа для перевозки по железнодорожным дорогам объемных сыпучих грузов: уголь, цемент, зерновые культуры, руда и другое. Кузов выполнен в форме воронки, вверху которой находятся люки для наполнения, а в нижней части размещены люки, с помощью которых груз свободно выгружается под действием силы тяжести. Таким образом, вагон сделан с автоматической выгрузкой, что делает процесс разгрузки намного быстрее и легче. Закрытая форма вагона (в некоторых видах) защищает груз от атмосферных осадков и внешних возможных препятствий (ветки деревьев). Такой вагон широко используют страны СНГ и Балтики,где ширины колеи составляет 1520 мм.

Данный железнодорожный вагон имеет два основных вида: открытый и закрытый. Закрытый тип применяется для защиты перевозимого товара от осадков и других помех. Открытый используют для тех видов груза, которым атмосферные осадки не приносят вреда или процесс высушивания никак не влияет на качество продукта. Еще 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 торцовые стенки выполняются с наклоном 41--60° 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. Для перевозки горячего агломерата, окатышей и кокса была создана специальная обшивка кузова, которая отличается от других типов вагонов, не соединяющихся жёстко боковых и торцевых стен с несущим каркасом, что делает кузов более устойчивым от высоких температур и делает ремонт более лёгким. В основном в открытые вагоны встроена дистанционная автоматизированная система разгрузки перевозимого груза, с помощью которой груз выходит по обе стороны железнодорожного пути. Данная система управляется с помощью сжатого воздуха, который поступает от силовой установки на локомотиве. Частое задействование роторных вагоноопрокидывателей создаёт сокращение использования открытых типов хоппер вагонов.

Закрытые вагоны используют при перевозке цемента, технического углерода (сажи), минеральных удобрений и различных зерновых культур растений: зерна, кукурузы, ячменя. С помощью нижних люков под давление груз выходит в междурельсовое пространство. Крышки разгрузочных люков нужно открывать вручную. При транспортировке минеральных удобрений используют крытые вагоны хопперы, где разгрузка происходит по одну сторону железнодорожной колеи.

Эффективное использование вагонов-хопперов на железнодорожном транспорте обуславливается их хорошими технико-экономическими параметрами, сохранностью перевозимых грузов, что дает им превосходство над другими видами вагонов. В нашей стране эксплуатируется и производится значительное количество моделей хопперов для перевозки минеральных удобрений. В таблице 1 приведены характеристики вагона прототипа и некоторых модели вагонов хопперов минераловозов различных заводов производителей.



Таблица 1

Модель	Грузоподъемность, т	Осевая нагрузка, т/ось	Объем кузова, м3	Масса тары, т	Длинна по осям автосцепок, мм	База вагона, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Количество загрузочных/ разгрузочных люков	Завод изготовитель
19-Х051	64	21	57	20	12090	7870	3270	4177	2/2	ОАО «Крюковский вагоностроительный завод»
19-9835	71	23,5	101	23	14720	10500	3280	5100	4/4	ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»
19-9870	76,5	25	101	23,5	14720	10500	3280	5100	4/4	ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»
19-923	70	23,5	81	23	13200	8980	3275	4934	4/4	ОАО «Стахановский вагоностроительный завод»
19-3054-01	71	23.5	94	22,5	14720	10500	3240	4565	4/4	ОАО «Брянский машиностроительный завод»
19-9734	71	23.5	95	22	14120	9900	2720	5160	4/4	ОАО «РузХимМаш»

Проанализировав рынок вагонов хопперов для перевозки минеральных удобрений, можно сделать вывод что вагон прототип проигрывает вагонам конкурентам по многим показателям: обладает низкой грузоподъемностью, малым объемом кузова. Предлагаю для решения этой проблемы в вагоне спроектировать кузов нового поколения «каплевидной» формы с увеличенным объемом за счет максимально качественного использования расчетного габарита. При этом вагон прототип обладает маленькими линейными размерами, а именно длинной и базой, что можно считать преимуществом по сравнению с конкурентами. В вновь проектируемом вагоне предлагаю оставить длину вагона и базу такими же как и у вагона прототипа. В совокупности с увеличенным объемом кузова, грузоподъемностью и маленькой длинной вагона можно будет включать в поезда при той же длине состава, что и при использовании вагонов конкурентов, большее число вагонов, это в целом позволит провозить большее количество груза. Данная характеристика хорошо скажется на конкурентоспособности проектируемого вагона.

1.2 Конструктивная схема, технико-экономические параметры и линейные размеры вагона

Основными технико-экономическими параметрами вагонов-хопперов, характеризующими их эффективность, являются грузоподъемность, тара, объем кузова и нагрузка от вагона на 1 пог. м пути. При выборе этих параметров в процессе проектирования вагонов-хопперов необходимо обеспечить следующие соответствия: параметров хоппера-- характеру транспортируемого груза; размеров и конструкции кузова -- характеристике погрузочных машин и механизмов: конструкции и оборудования хоппера -- условиям эксплуатации. По условию соответствия характеру транспортируемого груза соотношение между емкостью кузова и его грузоподъемностью должно быть таким, чтобы при нормальной загрузке кузова грузоподъемность вагона использовалась полностью. На рисунку 1 показана конструктивная схема вагона прототипа.



Рисунок1

Удельный объем кузова:

Vу=V/P

где: V-объем кузова, м3

P-грузоподъёмность, т

Удельный объем вагона прототипа:

VУПт=57/64=0.89 м3/т

На практике полностью занять геометрический объем кузова не удается, это связанно с тем, что сыпучий груз (минеральные удобрения) обладает значительным углом естественного откоса, в связи с этим коэффициент использования геометрического объема будет равен меньше единици (< 1). Условно примем =0.95

Тогда погрузочный объем будет выглядеть: Vп=V* следовательно:

Vу=Vп/(P*)

Данный вагон предназначен для перевозки одного вида груза плотностью = 1.00, т/м3 это означает что целесообразней удельный объём проектируемого вагона составит:

Vу=1/(*)

Удельный объем проектируемого вагона:

VуПр =1/(1.00*0.95)= 0.95 м3/т

Технический коэффициент тары:

Kт=T/P

где: T-масса тары вагона, т

P- грузоподъёмность, т

Технический коэффициент тары вагона прототипа:

KтПт =20/64= 0.3125

Для проектируемого вагона примем этот коэффициент равным 0.3

Технический коэффициент тары проектируемого вагона:

КтПр = 0.3

Грузоподъёмность:

P<(P0*mo)/(1+Kт)

где: P0 - допускаемая нагрузка от колёсной пары на рельс, т/ось

mo - количеств осей

Кт - технический коэффициент тары

Грузоподъёмность вагона прототипа:

PПт = 64 т

Грузоподъёмность проектируемого вагона:

PПр = (21,8*4)/(1+0,3) = 68 т

Тара вагона:

T=Kт*P

Где: Кт - технический коэффициент тары

P - грузоподъёмность, т

Масса тары вагона прототипа:

ТПт = 20 т

Масса тары проектируемого вагона:

ТПр=0.3*68=20.5

Объем кузова:

V=Vу*P

где: Vу -удельный объем проектируемого вагона

P- грузоподъёмность, т

Объем кузова вагона прототипа:

VПт = 57 м3

Объем кузова проектируемого вагона:

VПр = 0.95*68 = 64.6 ~ 65 м3

Результаты расчетов приведём в сводной таблице 2.

Таблица 2

	Прототип	Проектируемый
Удельный объем кузова м3/т	0.89	0.95
Технический коэффициент тары	0.3125	0.3
Грузоподъёмность т	64	68
Масса тары т	20	20.5
Объем кузова м3	57	65



Расчёт линейных размеров конструируемого вагона

Проектируемый вагон в будет иметь кузов «каплевидной» формы, в котором площадь поперечного сечения имеет сложную геометрию. Значит ширина кузова в разных точках будет варьироваться от 1050мм до 3200мм. Поэтому для расчета примем максимальную ширину равную 3,2м. Объём кузова рассчитывался основываясь на длине базы вагона прототипа равной 7870мм и внутренней высоте кузов относительно нижней части бункера (4850мм). При этом высоту до разгрузочных люков относительно головки рельса примем как и у вагона прототипа 286мм. Таким образом с учетом толщины бункера в нижней части(6мм) и толщины кузова в верхней(2мм) высота вагона составит 5136мм. Длину рамы вагона рационально принять как можно меньшей, тк весь груз находится в бункере расположенном по середине вагона, в торцевых частях вагона располагается только тормозное оборудование и переходная площадка. Основываясь на анализе вагона прототипа выберем длину вагона по концевым балкам равную 10870 мм. Тогда с учётом длинны автосцепного оборудования длинна вагона составит 10290 мм.

Внутренняя ширина 2Ввн = 2.91 м

Высота вагона Н=5.136 м

Длинна рамы вагона 2Lр=10.87 м

Длинна вагона по осям автосцепок 2Lавт=12.09 м

База вагона 2l=7.87 м

1.3 Вписывание вагона в габарит

Габарит (ГОСТ 9238-83) принимаем по заданию 1-Т (рисунок 2).Габарит 1-Т -- для подвижного состава, допускаемого к обращению по всем путям общей сети железных дорог Союза ССР, внешним и внутренним подъездным путям промышленных и транспортных предприятий. По этому габариту строятся вагоны, если их не удается вписать в габарит 1-ВМ.

Все габариты подвижного состава состоят из верхнего очертания и нижнего очертания. По верхнему очертанию определяются строительные очертания кузова вагона, нижнее очертание габарита определяет допускаемые размеры ходовых частей.

Рисунок 2 - габарит 1-Т(верхнее очертание габарита)

Вертикальные размеры габарита подвижного состава поверху являются одновременно и теми максимальными строительными размерами, которые может иметь проектируемый по нему подвижной состав по высоте в ненагруженном состоянии.

Наименьшие допускаемые вертикальные строительные размеры проектируемого подвижного состава понизу получают путем увеличения соответствующих вертикальных размеров габарита подвижного состава на величину возможного в эксплуатации статического параллельного понижения подвижного состава вследствие максимального нормируемого износа ходовых частей, а для обрессоренных деталей и вследствие равномерной осадки рессор и их прогиба от расчетной нагрузки (без учета динамических колебаний).

Для подвижного состава, в процессе эксплуатации которого возможна замена колесных пар одного диаметра на колесные пары другого диаметра, вертикальные размеры должны определяться: поверху-при колесах наибольшего возможного диаметра; понизу-при колесах наименьшего возможного диаметра и подшипниках скольжения.

Максимальные допускаемые горизонтальные строительные размеры подвижного состава получают путем уменьшения поперечных размеров соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины необходимых ограничений Ео, Ев и Ен (поперечных смещений подвижного состава при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых разбегов и износов деталей его ходовых частей), мм, определяемых по формулам:

ограничение Ео направляющих поперечных сечений* подвижного состава

Eо= 0,5(S-d) + q + w + (k1 - k3) - k; (1)

внутреннее ограничение Ев поперечных сечений подвижного состава, расположенных между его направляющими сечениями

Eв = 0,5(S-d) + q + w + [k2(l-n)n + k1 - k3] - k + а; (2)



наружное ограничение Еy поперечных сечений подвижного состава, расположенных снаружи его направляющих сечений

Eн = [0,5(S-d) + q + w] + [k2(l + n) n-k1 - k3] - k + b; (3)

где l-расстояние между направляющими сечениями подвижного состава (база подвижного состава), м;

n- расстояние от рассматриваемого поперечного сечения подвижного состава до его ближайшего направляющего сечения, м;

S- максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм;

d- минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней бандажей, мм;

q- наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах и деформаций упругих элементов в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

w- наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

k- величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и 1-ВМ (в нижней части), за очертания этих габаритов в кривых участках пути R= 250 м, мм;

k1- величина дополнительного поперечного смещения в кривых участках пути расчетного радиуса (200 м-для габаритов Т, Тц, Тпр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ; 250 м-для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ) тележечного подвижного состава, мм;

k2- коэффициент размерности, зависящий от величины расчетного радиуса кривой (200 м-для габаритов Т, Тц, Тпр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ; 250 м-для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ), мм/м2;

k3- величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам Т, 1-Т, Тц, Тпр и 1-ВМ (в верхней части), за очертания этих габаритов в кривых участках пути R= 200 м, мм;

а и b- дополнительные ограничения внутренних и наружных сечений подвижного состава, мм, имеющие место только у очень длинного подвижного состава и определяемые из условия вписывания в кривую радиуса R = 150 м. У обычного подвижного состава массовой постройки значения а и b равны нулю.

* Под направляющими поперечными сечениями подвижного состава в настоящем стандарте понимаются сечения по пятникам, направляющим осям или другие, имеющие наименьшие поперечные смещения с оси пути.

Максимально допускаемая ширина подвижного состава 2В, мм, на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса в рассматриваемом сечении определяется по формуле

2В = 2(Вw-E), (4)

где Вw- полуширина соответствующего габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте, мм;

Е-одно из указанных выше ограничений Ео, Ев или Ен, мм.

Если при проектировании подвижного состава по габаритам Т, Тц, Тпр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ в приведенных в формулах (1-3) отдельно взятая величина в скобках (k1 - k3),[k2(l-n)n + k1 - k3] или [k2(l + n) n-k1 - k3] окажется отрицательной, то она не учитывается, то есть принимается равной нулю. При этом расчет ограничений Ео, Ев иЕн в этом случае производится из условия вписывания в габарит на прямом участке пути по формулам:

= = 0,5 (Sп-d) + q + w;

= [0,5(Sп-d) + q + w]

где , и - ограничения полуширины соответствующих сечений подвижного состава на прямом участке пути, мм;

Sп-максимальная ширина колеи на прямом участке, мм, остальные значения буквенных обозначений те же, что в формулах (1), (2), (3).

При расчетах ограничений Ео, Ев и Ен для подвижного состава габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части подвижного состава габарита 1-ВМ отрицательные значения указанных величин в скобках должны быть учтены. При этом если ограничения Ео, Ев и Ен получаются отрицательными, то они не учитываются (принимаются равными нулю) и ширина подвижного состава в соответствующем сечении принимается равной ширине габарита.

Значения коэффициентов k, k1, k2 и k3, входящих в формулы (1), (2) и (3), следует принимать согласно таблице. 3.

Входящие в формулы (2) и (3) дополнительные ограничения а и b имеют место только у отдельных типов подвижного состава, имеющих увеличенную длину и базу (больше длины и базы расчетного вагона), и должны определяться из условия вписывания в кривую R = 150 м.

Таблица 3

Габарит	Точки габарита	Значения коэффициентов
		k, мм	k1, мм	k1, мм/м2	k3, мм
Т, Тц, Тпр, 1-Т	Все точки	0	0,625 p2	2,5	180
1-ВМ	1-11
	Остальные точки	25
0-ВМ	1-11	75
	Остальные точки	25
02-ВМ	1-4	75	0,5 p2	2	0
	Остальные точки	25
03-ВМ	1-5	75
	Остальные точки	25

p- база тележки подвижного состава, м.

Числовые значения а и b следует принимать:

для габаритов Т, Тц, Тпр и 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ

; (5)

; (6)

Окончательные строительные размеры подвижного состава должны устанавливаться с учетом обеспечения возможности работы отдельных частей вновь проектируемого подвижного состава в сочетании с частями существующего подвижного состава (подкатки колесных пар с другими диаметрами колес или другими типами подшипников, подкатка старотипных тележек и др.), указываемыми в заявках по ГОСТ 15.001-73, и соблюдением при этом габаритных требований.

При проектировании подвижного состава, проходящего через сортировочные горки, размеры его должны быть дополнительно проверены, исходя из условия пропуска через сортировочные горки при минимальном радиусе вертикальной кривой горба горки 250 м.

Методика проведения расчетов по определению строительных размеров подвижного состава в соответствии с формулами настоящего стандарта устанавливается Инструкцией по применению габаритов приближения строений и подвижного состава.

Проектное очертание подвижного состава понизу следует определять путем увеличения, а поверху и в горизонтальном направлении путем уменьшения размеров его строительного очертания на величину плюсовых допусков соответствующих частей и деталей подвижного состава при его изготовлении и ремонте.

Для каждой выступающей точки, вписываемой в габарит части подвижного состава, должны быть указаны координаты: горизонтальная-от продольной вертикальной серединной плоскости подвижного состава; вертикальная-от уровня верха головок рельсов.

Раcчет проведем в программе MicrosoftEXCEL исходные данные и расчетные коэффициенты приведены в таблице 4.

Таблица 4

Исхоные данные и расчетные коэффициенты
Длина кузова	2L	10.87	Fm	1.381194
База вагона	2l	7.87
база тележки	Pт	1.85	K1	2.139063
Коэффициент к3	K3	180	DK0	-177.861
Коэффициент к2	K2	2.5	DK0P	0	S
Коэффицинт к	k	0
Смещение q	q	3
Смещение W	w	28	NBm	3.935
Расстояние между внут. Гранями колес	d	1437	NNm	1.5
Толщина гребня	t	26
			q+w	31
Дополнительное смещение	Dq	0
			d	1489
Ширина габарита	2B	3400
допуск на изготовление в плюс	е	5
Расчетный радиус	R	200



Расчеты представлены в таблице 5

Таблица 5



По результатом расчета делаем вывод что проектируемый вагон вписывается в габарит 1-Т. Проектная ширина кузова вагона выбирается 3245 мм.

1.5 Кузов

Кузов проектируемого вагона-хоппера (рисунок 5) имеет раму, две торцовые стены с углом наклона 55° к плоскости рамы, две боковые стены специального профиля плавно притекающие в крышу с двумя погрузочными люками 4940Х700 мм и два бункера с двумя разгрузочными люками размером 4500X800X мм.

Рисунок 5 - кузов проектируемого вагона - хоппера.

Каркас боковой стены изготовлен из сложных профилей (14 стоек и нижний обвязочный пояс). Стойки представляют из себя дуги на подобия тавра, имеют переменное сечение в разрезе, уменьшающееся от основания к крыше. Сварены они из гнутых торцевых 6 мм пластин и вырезанных из листовой стали 4 мм дуг. Нижняя обвязка сделана из прокатного уголка 125Х Х80хЮ мм. Обшивка стен представляет собой набор панелей из гнутого профиля 3 мм, которые жестко соединены с каркасом.Торцевые стены выполнены из листовой стали 4мм. Наклонные стены подкреплены тремя уголками упирающимися в шкворневую балку.

Рама состоит из хребтовой, двух боковых, двух концевых, двух. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей № 31, перекрытых в средней части коньком (4 мм) для лучшего ссыпания груза. В консольной части хребтовая балка усилена розеткой 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. Шкворневые балки коробчатого сечения состоят из двух вертикальных (6 мм) и двух горизонтальных листов (10 мм).На нижнем горизонтальном листе балки укреплены скользуны и пятник. Для обеспечения прочности опорного узла и повышения жесткости сопряжения шкворневой и хребтовой балок между ними установлена надпятниковая коробка.

Рисунок 6 - кузов вагона вид снизу.

Бункеры выполнены из листов стали толщиной 6 мм наклонены под углом 47 градусов, снизу подкреплены 7 распорами толщиной 6 мм.

Люки закрывают крышками с резиновыми уплотнениями. Каждая крышка запирается двумя упругими закидками, которые в закрытом положении заходят за захватные скобы, приваренные к крыше, и прижимают крышку к горловине люка.

Рисунок 7 - кузов вагона в разрезе.



1.5 Ходовые части вагона

Ходовые части служат опорой вагона на путь и обеспечивают им взаимодействие в движении. От конструкции ходовых частей вагона во многом зависит безопасность и плавность хода. Вагоны хопперы оборудованы типовой серийной тележкой модели 18-100 с буксами на подшипниках качения. Конструкция тележки допускает нагрузку от оси на рельс 210--215 кН (21 500--22 000 кгс).

Основными элементами являются:

- колесные пары;

- узлы упругого подвешивания с гасителями колебаний;

- тормозное оборудование;

- рама тележки, связывающая все элементы в единую конструкцию.

Описание типовых элементов тележки модели 18-100(Рисунок 8)

Рисунок 8 - тележка типа 18-100

1 - колесная пара; 2 - боковая рама; 3 -клиновой гаситель колебаний; 4 - букса; 5 - шкворень.

В верхней части буксовых проемов имеются кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам -- буксовые челюсти. Сечения наклонных элементов (поясов) и вертикальных стержней (колонок) боковой рамы имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. Балки с таким профилем хорошо сопротивляются изгибу и кручению. Внизу имеется опорная поверхность для установки рессорного комплекта. С внутренней стороны к этой поверхности примыкают полки, являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок, которыми триангели подвешены к кронштейнам боковой рамы. В местах расположения клиньев к колонкам рамы приклепаны фрикционные планки. На наклонном поясе отливают пять цилиндрических выступов (шишек), часть которых срубается в соответствии с фактическим расстоянием между наружными челюстями буксовых проемов. Подбор боковых рам при сборке тележек производят по числу оставленных шишек, что гарантирует соблюдение необходимых допусков для обеспечения параллельности осей колесных пар. По бокам среднего проема в верхней части рамы расположены направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клин. Надрессорная балка тележки отлита заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев и приливом для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза. Балка выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибув соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.

Таблица 6 - Техническая характеристика тележки 18-100

Параметр	Значение
База тележки, мм	1850
Вес тележки, т	4,8
Допускаемая скорость, км/ч	120
Гибкость рессорного подвешивания, м/МН	0,125
Прогиб рессорных комплектов, м	0,049

1.6 Автосцепное устройство

Вагоны между собой и с локомотивом соединяются ударно-тяговыми приборами, которые служат для удержания вагонов на определенном расстоянии друг от друга, передачи растягивающих и сжимающих усилий от одного вагона к другому и смягчения действия этих усилий.

В зависимости от способа соединения ударно-тяговые приборы делят на неавтоматические и автоматические. При неавтоматических ударно- тяговых приборах сцепление вагонов выполняют вручную. Такие приборы применены на вагонах-самосвалах колеи 750 мм. На вагонах-самосвалах широкой колеи применены автоматические ударно-тяговые приборы, при которых сцепление вагонов осуществляется без участия человека. Автоматические ударно-тяговые приборы (автосцепка), в свою очередь, делят на нежесткие и жесткие. Нежесткая автосцепка допускает перемещение в вертикальном направлении ее корпуса относительно сцепленного с ней корпуса автосцепки смежного вагона или локомотива. Жесткая автосцепка исключает перемещение ее корпуса относительно сцепленного с ней корпуса автосцепки смежного вагона или локомотива.

При разности высот продольных осей вагонов (во время прохождения вертикальных неровностей путей, сортировочных горок и др.) корпуса автосцепок занимают наклонное положение. На конце корпуса автосцепки жесткого типа предусмотрен полый шарнир для обеспечения угловых перемещений кузова вагона. На вагонах-самосвалах применены только автосцепки нежесткого типа. Они обеспечивают сцепление вагонов разных типов, порожних и груженых, с новыми и изношенными колесами. Автосцепки нежесткого типа имеют меньшие ограничения в разности высот продольных осей смежных вагонов-самосвалов, обеспечивают лучшие условия для передачи значительных сжимающих усилий, особенно при движении груженых вагонов-самосвалов впереди локомотива. Отсутствие пружинных центрирующих устройств и сложных концевых шарниров в жесткой автосцепке делает ее более простой и удобной при изготовлении, ремонте и обслуживании.

Автосцепка служит для сцепления единиц подвижного состава; поглощающий аппарат 3 смягчает удары; тяговый хомут 4 через клин 6 передает поглощающему аппарату тяговое усилие от автосцепки; передний 7 и задний 1 упорные угольники передают нагрузку на раму. Тяговые усилия от поглощающего аппарата 3 передаются на передний упор 7 через упорную плиту 5; задний упор 1 воспринимает удары от основания поглощающего аппарата 3. Ударная розетка 8 усиливает концевые балки рамы вагона и воспринимает удары от автосцепки. Центрирующий прибор (маятниковые подвески 11 и балочка 10) возвращает автосцепку в центральное положение. Расцепной привод состоит из рычага 13, цепи 9, кронштейна 14 и державки 12. Планка 2 удерживает хомут 4 с поглощающим аппаратом 3 в горизонтальном положении и на определенной высоте.

Корпус автосцепки, тяговый хомут и упоры отливаются из низколегированной стали 20ГЛФ или 20ГЛ, 20ФЛ. Упорная плита и предохранитель замка от саморасцепа механизма автосцепки изготовлены из стали 38ХС (ГОСТ 4543-71). Другие детали механизма автосцепки, центрирующая балочка и кронштейны расцепного привода отлиты из углеродистой стали 20ГЛ-Б.



Рисунок 8 - Автосцепное оборудование одного конца вагона

1.7 Тормозное устройство

Вагоны-хопперы, так же как и грузовые вагоны магистральных железных дорог, оборудованы автоматическими воздушными тормозами системы Матросова. Автоматический воздушный тормоз имеет приборы для получения сжатого воздуха (паровоздушный насос или компрессор с соответствующей арматурой), приборы управления тормозом (кран машиниста и вспомогательные краны), приборы, осуществляющие торможение каждой тормозной единицы (воздухораспределители, тормозные цилиндры, запасные резервуары, рычажная передача).

На кронштейнах рамы установлено тормозное оборудование вагона (рисунок 9),состоящее из тормозного цилиндра 12 № 188Б, воздухораспределителя 11 № 483М, запасного резервуара 6 Р7-78, автоматического регулятора рычажной передачи 2, рычагов 3, тяг 1,10, воздухопровода 4, разобщительного крана 5, авторежима 9 модели 265 А- 1. На раме крепят также поддерживающие 16 и предохранительные скобы 17. Главный воздухопровод оборудован концевыми кранами 7 и соединительными рукавами 8 типа Р17Б. Для регулировки рычажно- тормозной передачи служит рычажный привод бескулисного авторегулятора, включающий в себя рычаг-упор 14, регулирующий винт 15, распорку 13. Отрегулированная рычажно-тормозная передача обеспечивает зазор между тормозной колодкой и колесом в пределах 5--8 мм в расторможенном состоянии и выход штока тормозного цилиндра в пределах 50--125 мм в заторможенном состоянии.6 тормозной магистрали поддерживается постоянное давление воздуха 60,0 Н/см2 (6 ат); при этом сжатый воздух поступает в запасной резервуар через воздухораспределитель. При резком снижении давления в тормозной магистрали или обрыве состава поезда воздух из запасного резервуара через воздухораспределитель начинает поступать в тормозной цилиндр, приводя в движение поршень со штоком. В результате этого начинает работать рычажная система тормоза и происходитторможение.

Воздухораспределитель состоит из четырех основных узлов: магистрального, главного, режимного (колпак) и переключающего (кран). Детали этих узлов соединены болтами через уплотняющие резиновые прокладки. Внутри воздухораспределителя расположены три рабочих узла; магистральный, главный, и уравнительный.

Основными деталями этих узлов являются поршень и золотник. Неотъемлемый узел воздухораспределителя -- ускоритель экстренного торможения, который укреплен отдельно от воздухораспределителя (вагоны узкой колеи не имеют ускорителя).

Воздухораспределитель осуществляет зарядку тормоза, (заполнение запасного и рабочего резервуаров сжатым воздухом до давления, равного магистральному), торможение, которое в зависимости от темпа и величины снижения давления в магистрали может быть служебным или экстренным.

Воздухопровод представляет собой систему труб для подвода воздуха к тормозным приборам. Магистральная труба имеет диаметр 31,7 мм (1 1/4"), подводящие трубы -- диаметр 19 мм (3/4И). По концам магистральной трубы установлены два концевых крана с соединительными рукавами. Трубопровод от магистрали к воздухораспределителю имеет тройник-пылеловку и разобщительный кран, которым включается и выключается воздухораспредепитель.

К рабочему резервуару воздухораспределителя прикреплен двойной выпускной клапан, который служит для отпуска тормоза вручную, а также для выпуска сжатого воздуха при отключении воздухораспределителя. Магистраль также соединена с запасным резервуаром трубами диаметром 19 мм (3/4"). Воздухораспределитель соединен с тормозным цилиндром емкостью 0,055 м3 трубами диаметром 19 мм (3/4").

Рисунок 9 - Схема тормозного оборудования

Рисунок 10 - Схема рычажной передачи



2. РАСЧЕТ КУЗОВА ВАГОНА НА ПРОЧНОСТЬ

При расчете кузова вагона учитывают следующие нагрузки: статическая нагрузка, инерционные силы, вызванные ускорением масс при колебании вагона, силы, возникающие при движении вагона по кривым и стрелочным переводам, аэродинамические силы.

Силы приводятся к основным расчетным схемам их приложения:

- вертикальные Pz

- боковые Ру

- продольные Рх

- силы, возникающие от действия груза.

Вертикальные нагрузки:

1. Собственная сила тяжести (тара).

2. Сила тяжести груза и характер его приложения - полезная нагрузка.

3. Боковые силы взаимодействия вагонов в кривых.

Продольные нагрузки:

Представляют собой снимающие и растягивающие силы, возникающие при движении поезда, а также продольных сил инерции.

Силы, возникающие от действия груза:

2.1 Усилие распора от насыпных грузов

Нормами для расчёта и проектирования вагонов установлены два основных и один дополнительный расчётные режимы.

I расчётный режим. Этому режиму для грузовых вагонов соответствуют силы, возникающие при трогании состава повышенной массы и длины с места и его осаживании, при производстве маневровых работ и соударении вагонов, при экстренном торможении в поездах, движущихся с малыми скоростями, а для пассажирских вагонов - силы, возникающие при маневровых и аварийном соударении, при столкновении вагонов в нештатных ситуациях, а также при аварийном рывке (толчке) вагона движущегося в составе грузового поезда.

Основным требованием этого режима является недопущение появления остаточных деформации (повреждений) в узле или детали вагона при действии достаточно резкого сочетания экстремальных нагрузок.

Величины продольных нагрузок для I режима при расчёте на прочность принимаются равными:

при действии сжимающих сил квазистатические силы и силы при ударных процессах (удар) для грузовых вагонов основных типов соответственно составляют 3 и 3,5 МН; для изотермических вагонов, хоппер-дозаторов, вагонов-самосвалов - 2,5 и 3 МН; для пассажирских вагонов всех типов - 2,5 МН в обоих случаях;

при действии растягивающих сил уровень квазистатической силы и уровень импульсных усилий растяжения (рывок) соответственно для грузовых вагонов принимаются равными 2,5 МН в обоих случаях, а для пассажирских вагонов - 1,5 и 2 МН. Время действия импульсных усилий (удара и рывка) принимается равным 0,3 с. При расчётах по I режиму допускаемые напряжения необходимо принимать близкими к пределу текучести Gт или пределу прочности Gв в зависимости от свойств материала и характера приложенной нагрузки (ударный или волновой процессы).

II дополнительный специальный расчётный режим. Этот расчётный режим устанавливается для отдельных типов вагонов, а необходимость проведения расчёта указывается в техническом задании на проектирование. При расчётах учитывают силы, создающие неблагоприятное сочетание нагрузок для данного типа вагона (при ремонтных операциях, погрузочно-разгрузочных работах и т. д.).

III расчётный режим. Этому режиму в условиях эксплуатации соответствуют силы, возникающие при движении вагона в составе поезда по прямым, кривым участкам пути и стрелочным переводам с допускаемой скоростью вплоть до конструкционной при периодических служебных регулировочных торможениях, периодических умеренных (при незначительном изменении ускорений) рывках и толчках, нормальной работе механизмов и узлов грузовых и пассажирских вагонов.

Для III режима величины продольных нагрузок при расчёте на прочность грузовых вагонов основных типов, изотермических, пассажирских вагонов. хоппер-дозаторов, вагонов-самосвалов соответственно для сжимающих и растягивающих сил (квазистатические силы и силы от ударных воздействий, рывков) принимаются равными 1 МН. При расчетах по III режиму допускаемые напряжения определяют исходя из пределов выносливости материала с учётом совместного действия квазистатических, вибрационных, ударных нагрузок, влиянии коррозии металла и т. д.

Основное требование режима - недопущение усталостного разрушения узла или детали вагона при действии достаточно частом возможных сочетаний умеренных по величине нагрузок, соответствующих нормальной работе вагона в движущемся поезде.

Силы, возникающие от действия груза:

1. Усилие распора от насыпных грузов.

2. Гидростатическое давление жидкостей и газов.

2.2 Допускаемые напряжения материалов

Целесообразно применять стали со следующими механическими характеристиками:

- временное сопротивление разрыву=500-700МПа

- относительное удлинение=21%

- предел выносливости при изгибе=210-230Мпа

Допускаемые напряжения устанавливают для каждого элемента вагона с учетом статической, вибрационной и ударной прочности материала, а также его энергоемкости, чувствительности к концентрации напряжений, коррозионной стойкости и т.д.

Все элементы кузова запроектированы из стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 .

В соответствии с "Нормами...", допускаемые напряжения для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79, для первого расчетного режима, при ударных продольных нагрузках принимаются равными пределу текучести материала. Предел текучести для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 при толщине листов до 20 мм принимается:

[у]т = 325 МПа

Для третьего расчетного режима, для всех элементов кузова допускаемые напряжения принимаются равными 195 МПа.

В соответствии с «Нормами…», для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 модуль упругости принимается равным 2.1*105 МПа, коэффициент Пуассона принимается равным 0.3.

2.3 Расчет на вертикальные нагрузки

Расчет производится в соответствии с "Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных).

Основные силы действующие при первом расчетном режиме:

сила тяжести брутто(Pбр)

вертикальная добавка от продольной силы инерции кузова(N)

Под силой тяжести брутто понимается сила тяжести груза и собственная сила тяжести (вес) элементов вагона, расположенных над рассматриваемой ступенью рессорного подвешивания, включая 1/3 силы тяжести самого рессорного подвешивания.

Вес надрессорного строения вагона, т:

,

где - масса тележки, = 4,9 т (для тележки 18-100);

- масса надрессорной балки, = 0,5 т;

т.

Сила тяжести надрессорного строения, Н:

;

Н

Вертикальная добавка от продольной силы инерции кузова по нормам устанавливается(при суммировании с остальными нагрузками по I режиму учитывается в размере 50%)

N=0.5 *3,5= 1.75МН

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS 11.

Расчетная схема с конечно-элементной моделью показана на рисунке 11.



Рисунок 11 Расчетная схема

Эквивалентные напряжения для первого расчетного режима показаны на рисунке.



Рис. 12- Распределение эквивалентных напряжений при первом режиме

Основные силы действующие при третьем расчетном режиме:

сила тяжести брутто(Pбр)

вертикальная динамическая нагрузка

Вертикальная динамическая нагрузка (или напряжение от нее) определяется методами математического моделирования системы "ва-гон-путь". Приближенно вертикальную динамическую нагрузку (или напряжения от нее) определяют умножением силы тяжести (веса) брутто (или напряжений от этой силы) на коэффициент вертикальной динамики kдв.

Коэффициент вертикальной динамики kдв рассматривается как случайная функция с вероятностным распределением вида:



Коэффициент kдв определяется как квантиль этой функции при расчетной односторонней вероятности P(kдв) по формуле:

где:

- среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;

В - параметр распределения, уточняется по экспериментальным данным, для грузовых вагонов при существующих условиях эксплуатацииВ = 1,13, для пассажирских В = 1,0.

При расчетах на прочность по допускаемым напряжениям принимается P(kдв ) = 0,97.

Среднее вероятное значение определяется по формулам:

при V 15 м/с (55 км/ч)

при V< 15 м/с

,

где:

a - коэффициент, равный для элементов кузова - 0,05, для обрессорнных частей тележки - 0,10, для необрессоренных частей тележки - 0,15;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке или группе тележек под одним концом экипажа

V - расчетная скорость движения, м/с;

fст - статический прогиб рессорного подвешивания, м.

Формулы и справедливы для современных вагонов на тележках, имеющих соответствующее фрикционное или гидравлическое демпфирующее устройство и статический прогиб рессорного подвешивания, равный и более 0,018 м. При статическом прогибе менее 0,018 м следует условно принимать fст = 0,018 м.

При расчетах на прочность по допускаемым напряжениям принимается P(kдв ) = 0,97.

Эквивалентные напряжения для третьего расчетного режима показаны на рисунке 13.

Рис.13- Распределение эквивалентных напряжений при третьем режиме



2.4 Расчет на продольные нагрузки

Продольные силы прикладываются к передним (при растяжении, рывке) или задним (при сжатии, ударе) упорам на уровне оси автосцепного оборудования вагонов, при этом должен учитываться конструктивный эксцентриситет продольной оси автосцепки относительно центра тяжести сечения хребтовой балки.

Устанавливаются следующие основные расчетные схемы приложения продольных сил:

а) квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к упорам автосцепки обоих концов вагона при одинаковом уровне осей автосцепок взаимодействующих вагонов;

б) квазистатические силы растяжения или сжатия приложены к упорам автосцепки обоих концов вагона при разности высот автосцепок взаимодействующих вагонов равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму. Расчетная схема нагружения консольной части рамы приведена в Приложении 2;

в) силы удара или рывка приложены к упорам автосцепки одного конца вагона на прямом участке пути при разности высот автосцепок взаимодействующих вагонов равной 0,1 м по I режиму и 0,05 м по III режиму и уравновешены силами инерции масс вагона.

Таблица

Величины продольных нагрузок при расчете на прочность
	Величина продольной нагрузки, МН
	Расчетные режимы
Наименование вагонов	I	III
	квазистатичес. сила	удар, рывок	квазистатичес. сила	удар, рывок
Грузовые вагоны основных типов	-3,0 +2,5	-3,0 +2,5	-1,0 +1,0	-1,0 +1,0
Изотермические вагоны, хоппер - дозаторы, вагоны-самосвалы	-2,5 +2,5	-3,0 +2,5	-1,0 +1,0	-1,0 +1,0
Пассажирские вагоны всех типов, включая почтовые, багажные и почтово - багажные	-2,5 +1,5	-2,5 +2,0	-1,0 +1,0	-1,0 +1,0

Примечания:

1) Знак " + " для усилий растяжения, рывка, знак " - " для усилий сжатия, удара.

2) Время действия импульсных усилий (удара и рывка) принимается равным 0,3 с.

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS 11.

Расчетная схема с конечно-элементной моделью показана на рисунке 14.

Рисунок.- Расчетная схема усиления сжатия для первого режима нагружения



Рисунок 14- Распределение эквивалентных напряжений усиления сжатия при первом режиме



Рисунок 15.- Расчетная схема усиления рывка для первого режима нагружения



Рисунок 16- Распределение эквивалентных напряжений усиления рывка при первом режиме



Рисунок 17 - Распределение эквивалентных напряжений усиления сжатия при третьемрасчетном режиме



Рисунок 18- Распределение эквивалентных напряжений усиления рывка при третьемрасчетном режиме

2.5 Расчет от распора груза

Активное (статическое) давление распора насыпного груза на единицу площади стенок кузова в общем случае определяется по фор-муле:

где:

kдв - коэффициент вертикальной динамики, принимается при расчете по I режиму kдв = 0,1, а по III режиму по формуле из раздела 2.1;

- насыпная плотность груза принимается для основного расчетного варианта как частное от деления грузоподъемности вагона на объем кузова, а для расчета от действия конкретного груза по указанию технического задания на проектирование;

g - ускорение свободного падения;

y - расстояние от поверхности груза до точки, в которой определяется давление;

- угол наклона стенки кузова к горизонту;

- угол наклона поверхности груза к горизонту;

- угол трения груза о металлические стенки кузова

- угол естественного откоса груза, образуемый поверхностью свободно насыпанного груза с горизонтальной плоскостью. Угол принимается при расчете по I режиму по справочной таблице, а по III режиму равным 0,2.

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS 11.

Расчет произведём по третьему режиму, по причине того что он является наиболее неблагоприятным.



Рисунок 19 - Расчетная схема вычисления напряжений от сил действия распора груза для третьего режима



Рисунок.- Распределение эквивалентных напряжений от распора при третьем расчетном режиме



Рисунок 20- Распределение эквивалентных напряжений от распора при третьем расчетном режиме



2.5 Расчет на ремонтные нагрузки

В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием программы ANSIS 11.

При ремонте нагрузка прикладывается к концам шкворневых балок как показано на рисунке.

вагон габарит кузов колесный

Рисунок 21- Расчетная схема для ремонтных нагрузок.



Рисунок 22- Распределение эквивалентных напряжений от ремонтных нагрузок

Общие выводы и рекомендации по результатам расчетов

Максимальные эквивалентные напряжения в кузове при всех расчетных режимах возникают в зоне соединения хребтовой балки с шкворневой балкой, и составляют для всех видов нагрузок для первого режима (320 МПа, при допускаемых 325 МПа. Для третьего расчетного режима максимальные напряжения составили порядка 168 МПа при допускаемых 195 МПа.

По результатам проведенных расчетов можно сделать вывод: прочность кузова при всех расчетных режимах удовлетворяет требованием «Норм…»



3. РАСЧЁТ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ ВАГОНА

Ходовые части служат опорой вагона на путь и обеспечивают им взаимодействие в движении. От конструкции ходовых частей вагона во многом зависит безопасность и плавность хода. Ходовые части выполнены в виде двух двухосных тележек 18-100 с роликовыми подшипниками. Основными элементами являются:

- колесные пары;

- узлы упругого подвешивания с гасителями колебаний;

- тормозное оборудование;

- рама тележки, связывающая все элементы в единую конструкцию.

В настоящее время грузовые вагоны железных дорог строят с ЦНИИ- ХЗ-0 (рисунок), которые имеют клиновые гасители колебаний.

Боковая рама 2 тележки выполнена в виде стальной отливки, в средней части которой расположен проем для рессорного комплекта, а по концам проемы для букс.

В верхней части буксовых проемов имеются кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам -- буксовые челюсти.

Сечения наклонных элементов (поясов) и вертикальных стержней (колонок) боковой рамы имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. Балки с таким профилем хорошо сопротивляются изгибу и кручению.



Рисунок. Тележка типа 18-100: 1 -- колесная пара; 2-- боковая рама; 3 -- клиновой гаситель колебаний; 4 -- букса; 5--шкворень; 6 -- надрессорная балка; 7 -- рессорный комплект; 8 -- рычажная передача тормоза; 9 -- вертикальный скользун

По бокам среднего проема в верхней части рамы расположены направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность для установки рессорного комплекта. С внутренней стороны к этой поверхности примыкают полки, являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок, которыми триангели подвешены к кронштейнам боковой рамы. В местах расположения клиньев к колонкам рамы приклепаны фрикционные планки. На наклонном поясе отливают пять цилиндрических выступов (шишек), часть которых срубается в соответствии с фактическим расстоянием между наружными челюстями буксовых проемов. Подбор боковых рам при сборке тележек производят по числу оставленных шишек, что гарантирует соблюдение необходимых допусков для обеспечения параллельности осей колесных пар.

Надрессорная балка тележки отлита заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев и приливом для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза. Балка выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.

3.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса

Колёсная пара состоит из оси и двух укреплённых на ней колёс. Типы, основные размеры и технические условия на изготовление вагонных колёсных пар определены Государственными стандартами, а содержание и ремонт - Правилами технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) Инструкцией по осмотру, освидетельствованию, ремонту и формированию колёсных пар. Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колёс, а также конструкцией подшипника и способом крепления его на ос (см. табл. ).

Таблица Типы колёсных пар вагонов

Тип колёсной пары	Тип оси	Диаметр колеса, мм	Тип подшипника на колёсной паре	Применение
РУ1-950	РУ1	950	Качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах постройки после 1963 г.
РУ1Ш-950	РУ1Ш	950	Качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах постройки с 1979 г.
РУ-950	РУ	950	Качения	На всех грузовых и пассажирских вагонах постройки до 1964 г.
РУ-1050	РУ	1050	Качения	На пассажирских вагонах постройки до 1959 г.
III-950	III	950	Скольжения	На грузовых вагонах старых типов

Типы вагонных осей различают по размерам и форме шейки - для роликовых подшипников качения и подшипников скольжения. Размеры оси устанавливают в зависимости от величины расчётной нагрузки, воспринимаемой при эксплуатации вагона. Колёсные пары 111-950 предназначены для эксплуатации с подшипниками скольжения, а колёсные пары РУ1-950, РУ1Ш-950, РУ-950 и РУ-1050 - с роликовыми подшипниками (РУ - роликовая унифицированная, Ш - крепление подшипников приставной шайбой). Исходя из расчётной нагрузки, определяют диаметры шеек, подступичной и средней частей оси. Предпоступичная часть является ступенью перехода от шейки к подступичной части оси и служит для установки уплотняющихустройств буксы. На подступичных частях прочно закрепляются колёса. В настоящее время в эксплуатации находятся ещё небольшое число колёсных пар с осями III типа с подшипниками скольжения, которые заменяют роликовыми. На торцах их шеек имеются буртики, ограничивающие продольные перемещения подшипников скольжения, располагающихся в верхних частях.

Колёсные пары с осями, предназначенными для эксплуатации с роликовыми подшипниками, различают между собой конструкцией торцового крепления внутренних колец роликовых подшипников на шейке:

- с нарезанной частью для навинчивания корончатой гайки; при помощи приставной шайбы, для чего на торцах делаются отверстия с нарезкой для болтов крепления. Такое крепление выполнено в двух вариантах: тремя или четырьмя болтами. Колёсные пары с формой шейки 3 обозначают РУ1, а с формой 4

- РУ1Ш. В эксплуатации ещё находится небольшое число колёсных пар с осями типа РУ с диаметром шеек 135 мм. В настоящее время они изымаются. Основным типом колёсных пар являются конструкции с цельнокатаными стальными колёсами по кругу катания 950 мм. В пассажирских вагонах старых типов осталось малое число колёсных пар с диаметром 1050 мм.

Большое внимание прочности и надёжности колёсных пар уделялось при создании первых вагонов. В связи с увеличением грузоподъёмности и тары вагонов, а также скорости движения поездов возрастали нагрузки, действующие на колёсные пары, что требовало усиления их элементов. В результате возрастали диаметры осей, совершенствовались конструкции колёс и повышалась прочность посадки их на ось. Вагонная ось является составной частью колёсной пары и представляет собой стальной брус круглого, переменного по длине поперечного сечения. На подступичных частях оси располагаются колёса, укреплённые жёстко или подвижно, а на шейках размещаются подшипники. Вагонные оси различаются между собой размерами, определяемыми в зависимости от заданной нагрузки; формой шейки оси в соответствии с применяемым типом подшипника - для подшипников качения и подшипников скольжения; формой круглого поперечного сечения - сплошные или полые; способом торцового крепления подшипников качения на шейке оси - корончатой гайкой или шайбой. Кроме того, оси классифицируются по материалу и технологии изготовления. Между шейками и подступичными частями находятся предпоступичные части, служащие для размещения деталей задних уплотняющих устройств букс, а также снижения концентрации напряжений в переходных сечениях от подступичных частей к шейкам оси. В местах изменения диаметров для снижения концентрации напряжений имеются плавные сопряжения - галтели, выполненные определёнными радиусами: от шейки - к предпоступичной, от предпоступичной - к подступичной и от средней - к подступичной частям. Снижение концентрации напряжений, вызванных посадкой внутреннего кольца роликового подшипника, обеспечивается разгружающей канавкой, расположенной у начала задней галтели шейки оси. Оси для подшипников качения на концах шеек имеют нарезную часть для навинчивания корончатой гайки, на торце имеется паз с двумя нарезными отверстиями для постановки и крепления двумя болтами стопорной планки. В вагонных осях с креплением подшипников качения при помощи приставной шайбы в торцах шеек делают нарезные отверстия для болтов в двух вариантах: при помощи трёх или четырёх болтов Оси для подшипников скольжения по торцам шеек имеют буртики, служащие для ограничения смещения подшипников вдоль оси наружу при движении вагона. На торцах всех типов осей предусмотрены центровые отверстия, служащие для установки и закрепления оси или колёсной лары в центрах при обработке на токарном станке. Форма и размеры центровых отверстий стандартизованы. Оси колёсных пар, оборудуемых дисковым тормозом, а также оси, на которых предусмотрена установка привода подвагонного генератора, имеются посадочные поверхности для установки тормозных дисков или деталей редуктора. Основные размеры и допускаемые нагрузки для стандартных типов осей вагонов широкой колеи, кроме вагонов электро- и дизель-поездов приведены в табл..