Крытый вагон для перевозки живности на дальние расстояния

(8.19)

(8.20)

Длина прямолинейной образующей рабочей грани гребня, м

Время схода, с

(8.21)

Длина пути схода, м

(8.22)

Вывод: Коэффициент устойчивости колесной пары при движении со скоростью до 27 м /с получается больше минимально допустимого значения, устойчивость колесной пары обеспечена.

Оценка устойчивости вагона от опрокидывания.

Расчет коэффициента устойчивости вагона от опрокидывания при движении в кривых

Постановка задачи: Оценить устойчивость вагона от опрокидывания при порожнем и при груженом состоянии в зависимости от возвышения наружного рельса

Расчет коэффициента устойчивости вагона от опрокидывания при движении в кривых

Рисунок 8.2.1.-Схема нагружения вагона при опрокидывании

вагон консольный рессорный автосцепной

-вес надрессорной балки, Н

-вертикальная жесткость рессорного подвешивания тележки Н/м

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.2.1)

Возвышение наружного рельса в кривой, м

h = 0.15

Половина расстояния между кругами катания, м

Половина расстояния между серединами шеек оси колесной пары, м

-радиус колеса колесной пары, м

-расчетный радиус кривой, м

Вес кузова с грузом, Н

(8.2.2)

Вес тары кузова, Н

(8.2.3)

- максимальная скорость движения, м/c

Центробежная сила, приложенная к кузову вагона, Н

(8.2.4)

- площадь боковой проекции кузова,

-удельное ветровое давление, Па

Ветровая нагрузка, приложенная к кузову, Н

Высота центра масс над уровнем оси колесной пары, м

- для порожнего вагона ....................................... 1.07 м

- для загруженного до полной грузоподъемности, но на половину высоты кузова ........................1.32 м

- для загруженного до полной грузоподъемности, на всю высоту кузова .............. 1.70 м

Высота точки приложения равнодействующей ветровой и центробежной нагрузок над уровнем головки рельса, м

(8.2.5)

Отношение веса тележек к весу кузова

(8.2.6)

Отношение боковых сил к весу кузова

(8.2.7)

-не симметрия центра масс вагона, м

Поперечное смещение центра масс вагона по действием боковых сил, м

(8.2.8)

-коэффициент устойчивости вагона от опрокидывания при движении в кривых

(8.2.9)

Допускаемое значение коэффициента устойчивости 1.5

Рисунок 8.2..-Устойчивость от опрокидывания груженого вагона

Вывод: полученные значения коэффициента получились больше минимально допускаемого, значит устойчивость вагона против опрокидывания наружу кривой в порожнем состоянии обеспечена.

Опрокидывание внутрь кривой в порожнем состоянии

Центробежная сила, приложенная к кузову вагона, Н

(8.2.10)

Высота точки приложения равнодействующей ветровой и центробежной нагрузок над уровнем головки рельса, м

(8.2.13)

Угол поворота автосцепки в вертикальной плоскости, рад

(8.2.14)

Угол поворота автосцепки в горизонтальной плоскости, рад

(8.2.15)

-поперечное смещение центра масс кузова вагона под действием боковых сил с учетом конструктивных зазоров, параметров рессорного подвешивания и возвышения рельса, м

Коэффициент устойчивости вагона

(8.2.16)

Допускаемое значение коэффициента устойчивости вагонов при проверке опрокидывания внутрь кривой- 1.2 .

Рисунок 8.2.4.-Устойчивость груженого вагона при опрокидывании внутрь кривой

Вывод: полученные значения коэффициента получились больше минимально допускаемого значит устойчивость вагона против опрокидывания внутрь кривой в груженом состоянии обеспечена.

Оценка от выжимания в составе поезда

Выжимание вагона в составе поезда продольными силами, возникают при торможении в зависимости от величины продольного сжимающего усилия при порожнем и груженом режимах.



Рисунок 8.3.1-Формы потери устойчивости сжатым составом в горизонтальной плоскости

Рисунок 8.3.2-Форма потери устойчивости сжатым составом в вертикальной плоскости

Расчет коэффициента устойчивости вагона от выжимания продольными силами

-количество вагонов

-вес груза, помещенного в вагон, Н

-вес тары вагона, Н

-вес тары двухосной тележки, Н

-вес надрессорной балки, Н

-вертикальная жесткость рессорного подвешивания тележки Н/м

Выжимание груженого грузового вагона из состава поезда

Горизонтальная жесткость рессорного подвешивания одной двухосной тележки для груженого грузового вагона Н/м

Статический прогиб рессорного подвешивания, м

(8.3.1)

половина длины вагона по осям сцепления, м

половина расстояния между упорными плитами автосцепок вагона, м

-половина расстояния между кругами катания, м

-высота опорной поверхности пятника над уровнем головки рельса, м

-высота продольной оси автосцепки над уровнем головки рельса, м

-статическая нагрузка на рельсы, Н

-расчетный радиус кривой, м

-половина полного поперечного разбега рамы вагона относительно оси пути в сечении по пятнику для колесных пар грузовых вагонов на подшипниках качения со среднеизношенными гребнями колес в кривой расчетного радиуса, м

-длина корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика

-разность высот продольных осей смежных автосцепок, м

-угол наклона рабочей грани гребня колеса к горизонту

-коэффициент трения между колесом и рельсом

-расчетная продольная сила для груженых четырехосных вагонов (соответствует усилиям в поезде весом 10000 тс) -1000000Н

Критическая сила для случая потери устойчивости по схеме а, Н

(8.3.2)

Критическая сила для случая потери устойчивости, приводящая к перекосу вагонов и осей автосцепок в плане по схеме б, Н

(8.3.3)

Вспомогательные величины

(8.3.4)

Вертикальная нагрузка от тележки на путь с учетом обезгруживания под действием продольной силы, вызванной разностью высот осей автосцепок исследуемого вагона и соседнего, Н

(8.3.5)

-коэффициент устойчивости колеса против схода с рельса

Коэффициент пропорциональности

(8.3.6)

Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для первой по ходу движения тележки

(8.3.7)

Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для второй по ходу движения тележки

(8.3.8)

Рисунок 8.3.3-Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами

Вывод: Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для первой по ходу движения тележки min>

Коэффициент устойчивости вагона от выжимания продольными силами для второй по ходу движения тележки min>

Значит можно говорить, что вагон устойчив от выжимания из состава поезда.

9. Расчет энергоемкости пружинно-фрикционного поглощающего аппарата

Рисунок 9.1-Расчетная схема поглощающего аппарата

Рисунок 9.2.-Схема действия сил на элементы пружинно-фрикционного аппарата

Тип аппарата Ш-6-ТО-4

-ход поглощающего аппарата, м

-величина начальной затяжки, м

-угол наклона граней клина, рад

- угол наклона граней клина, рад

- угол наклона граней клина, рад

-соответствующие углам трения коэффициенты трения

- соответствующие углам трения коэффициенты трения

- соответствующие углам трения коэффициенты трения

-углы трения на поверхностях клина, рад

- углы трения на поверхностях клина, рад

- углы трения на поверхностях клина, рад

-диаметр прутка наружной пружины, м

- диаметр прутка внутренней пружины, м

- диаметр наружной пружины, м

- диаметр внутренней пружины, м

- количество рабочих витков наружной пружины

- количество рабочих витков внутренней пружины

-модуль упругости, Па

-ускорение свободного падения,

-осевая нагрузка, кН

-осность

-скорость соударения, км/ч

Коэффициент передачи аппарата при сжатии

(9.3)

Коэффициент передачи аппарата при отдаче

(9.4)

Коэффициент, учитывающий разницу между величинами сжатия аппарата пружин, вызванную сближением клиньев в процессе сжатия аппарата

(9.5)

Жесткость наружной пружины, кН/м

(9.6)

Жесткость внутренней пружины, кН/м

(9.7)

Жесткость комплекта пружин, кН/м

(9.8)

Сила начального сопротивления в процессе сжатия, кН/м

(9.9)

Наибольшая сила сопротивления в процессе сжатия, кН/м

(9.10)

Силы характеризующие обратный ход (отдачу) аппарата, кН

(9.11)

(9.12)

Энергоемкость аппарата, кДж

(9.13)

Коэффициент необратимо-поглощенной энергии

(9.14)

График силовой характеристики поглощающего аппарата

Рассчитаем потребную энергоемкость поглощающего аппарата, кДж

Вывод: выбранный нами поглощающий аппарат удовлетворяет условию E>Eп следовательно на проектируемый вагон устанавливаем данный поглащающий аппарат

10. Расчет боковой рамы тележки грузового вагона на вертикальные нагрузки

число тележек в вагоне

число боковых рам в одной тележке

кг - масса буксового узла

кг - масса колесной пары

- ускорение свободного падения

кН осевая нагрузка

осность вагона

вес вагона брутто

кH

Определение вертикальной статической силы

(10.1)

кH

Определение вертикальной динамической силы

(10.2)

где - коэффициент вертикальной динамики

- среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики

Определим среднее значение при

(10.3)

где - коэффициент, для необрессоренных частей тележки

- коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке

- скорость движения вагона в соответствии с расчетным режимом (для третьего режима грузовых вагонов)

- статический прогиб рессорного подвешивания

- число осей в тележке

- параметр функции распределения, для грузовых вагонов

(10.4)

(10.5)

кH

Определение боковой центробежной силы, H

(10.6)

где коэффициент, равный 0,075 для грузовых вагонов

кН

Определение продольной силы инерции массы кузова

(10.7)

где - продольная сила удара приложенная к автосцепке;

кН - общая масса вагона (брутто);

(10.8)

кН

(10.9)

кН

кН

Определение вертикальной добавки на тележку от продольной силы инерции кузова

(10.10)

где м - расстояние от центра тяжести кузова до боковой рамы.

м - база вагона

кН

Определение вертикальной составляющей от действия боковых сил

(10.11)

где - число одноименных параллельно нагруженных деталей, расположенных с одной стороны вагона

- расстояние между точками приложения сил дополнительного нагружения и разгружения боковин, H

м - расстояние от центра тяжести до точки приложения силы

кН

Определение суммарной нагрузки по 1 расчетному режиму

Примем суммарную нагрузку сосредоточенной в центрах элементов рессорного подвешивания.

кН кН

кН кН

Рисунок 10.1.- Суммарные нагрузки по 1 расчетному режиму

Максимальное напряжение в боковой раме составляет примерно:

ѓРmax := 111,7 МПа

Вывод по I-му расчетному режиму:

Максимальное напряжение на эпюре возникает в наклонном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допускаемое напряжение по I-му расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элемента боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Определение суммарной нагрузки по 3 расчетному режиму

Нагрузка принимается сосредоточенной в центрах элементов рессорного подвешивания.

кН кН

кН кН

Рисунок 10.2.- Суммарные нагрузки по 3 расчетному режиму

Максимальное напряжение в боковой раме составляет примерно:

уmax := 73,73 МПа

Вывод по III-му расчетному режиму:

Максимальное напряжение на эпюре возникает в наклонном нижнем поясе и имеет величину меньшую, чем допускаемое напряжение по III-му расчетному режиму. Это свидетельствует об обеспечении прочности этого элемента боковой рамы тележки под действием соответствующих нагрузок.

Вывод по проведенным расчетам.

Анализ напряженно-деформированного состояния боковой рамы тележки 18-100 под действием нагрузок, возникающих при эксплуатации ее под платформой с осевой нагрузкой 113.55 кН/ось, показывает обеспечение достаточной прочности конструкции от соответствующего нагружения. Следовательно, данная тележка может использоваться под заданным вагоном

Заключение

В курсовом проекте рассчитан крытый вагон для перевозки живности на дальние расстояния.

Выше приведены расчеты по размещению ходовых частей под консольной частью вагона, и вписыванию вагона в габарит 1-Т. Полученная консольная часть проектируемого вагона без ограничений вписывает под себя ходовые части, а полученные вертикальные и горизонтальные очертания вагона понизу и поверху полностью подходят под существующие требования. Получена удовлетворяющая нас долговечность подшипников качения, подходящая жесткость рессорного подвешивания. Наиболее опасные сечения оси колесной пары обеспечивают необходимую прочность. Проведена проверка боковой рамы тележки 18-100 методом конечных элементов. Проверенные конструкции выдерживают все приложенные к ним нагрузки и гарантируют надежную их эксплуатацию на весь срок службы вагона. Работа фрикционного гасителя колебаний удовлетворительна. При проверке кинематических параметров автосцепного оборудования подтверждена проходимость S-образной кривой как проектируемого вагона в сцепе с эталонным, так и двух проектируемых вагонов; прохождение проектируемого вагона в сцепе с эталонным на участке сопряжения прямой и кривой; автоматическое сцепления в кривой расчетного радиуса; прохождение сортировочных горок. Оценка устойчивости колесной пары от вползания на головку рельса, устойчивости вагона от опрокидывания (как наружу кривой, так и внутрь) и выжимания в составе поезда дала положительный результат. Подобран поглощающий аппарат с необходимой энергоемкостью. Исходя из выше изложенного, крытый вагон с нагрузкой 113.55 кН отвечает требованиям норм и может обращаться по всем дорогам России, Балтии и МНР.

Список литературы

Вагоны (конструкция, теория, расчет) /Под ред. Л.А. Шадура.-М.: Транспорт, 1980.-440 с.

Вагоны/ И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков.- М.: Транспорт, 1988.- 278 с.

Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. ГОСТ 9238-83.- М.: Изд.- во стандартов, 1983.- 27 с.

Конструирование и расчет вагонов / Под ред. В.В. Лукина.- М.: Изд.-во УМК МПС России, 2000.- 71 с.

Глазкова И.В. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Вагоны".- Иркутск: ИрИИТ, 2002.- 33 с.

Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)/ ГосНИИВ - ВНИИЖТ. М., 1996.- 319 с.

Расчет вагонов на прочность / Под ред. Л.А. Шадура.-М.: Машиностроение, 1971.- 431 с.

Размещено на Allbest.ru