Проектирование пассажирского вагона

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.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.02.2016
Размер файла 252,9 K

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 проектируемого вагона

1.1 Планировка вагона

1.2 Населенность

1.3 Массы кузова и вагона

1.4 Конструкционная скорость

2. Проверка вписывания тележки в габарит

3. Описание конструкции пассажирского вагона

4. Расчёт на прочность надрессорной балки тележки пассажирского вагона

5. Определение устойчивости вагона против схода с рельсов

6. Расчёт экономической эффективности проектируемого пассажирского вагона

6.1 Эксплуатационные показатели сравниваемых вагонов

6.2 Расчет эксплуатационных расходов

6.3 Определение капитальных вложений

6.4 Оценка эффективности проектируемого вагона

Литература

1. Выбор основных параметров проектируемого вагона

1.1 Планировка вагона

В соответствии с заданием на проектирование наружная длина вагона равна 23,6 м[1]. Согласно паспортным данным вагон указанной длины имеет размеры:

длину по осям сцепления автосцепок - 24,537 м;

базу - 17 м;

длину консольной части - 3,75 м;

наружную ширину -3,41 м;

внутреннюю ширину - 2,826 м;

высоту внутри салона от пола до потолка - 2,923 м;

полную высоту - 4,377 м.

Минимальные размеры внутренней планировки и оборудования пассажирских вагонов определены нормами и составляют, мм:

а) ширина помещений:

- купе четырехместного - 1770;

- купе двухместного ~ 1350;

-отделения для проводника - 1230;

-туалета - 900;

-отделения отопления - 900;

- тамбура - 840.

б) ширина продольных проходов в вагонах:

- купейных - 750;

- спальных открытого типа - 560;

- межобластного сообщения - 600;

в) ширина просветов дверей:

- тамбурной створчатой боковой - 700;

- то же торцовой задвижной - 700;

-створчатой из тамбура в пассажирское помещение - 640;

- задвижной в купе - 600;

- створчатых в коридорах, купе, служебных отделениях, туалетах - 560;высота створчатых и задвижных дверей - 1900.

г) ширина диванов и кресел в вагонах:

- жестких - 560;

- мягких - 600;

- межобластного сообщения - 470;

- ширина подъемной полки - 570;

- длина спального места в вагонах: купейных - 1820;

- открытого типа - 1700.

д) расстояния:

- от пола до сидения диванов - 340;

- от сидения дивана до нижней части подъемной полки в рабочем состоянии - 920;

- между креслами вагонов межобластного сообщения (шаг) - 975;

- между диванами - 610;

е) размеры багажных полок: ширина - 580; высота от пола - 2000.

1.2 Населенность

Согласно планировке вагон длиной 23,6 м имеет 9 купе по 4 места, следовательно, его населенность составляет 36 мест для пассажиров и 2 места в отделении для отдыха проводников.

1.3 Массы кузова и вагона

Купейные вагоны длиной 23,6 м, выполненные из низколегированных и углеродистых сталей, поставляемых по импорту, имеют массу 52 т.

Масса брутто вагона

mбр=(Т+пmпас) (1)

где: Т - масса тары, Т =52 т;

п - расчетная населенность вагона, п =32;

m - средняя масса одного пассажира с багажом шпас = 0,1 т.

mбр = (52 + 36* 0,1) = 55,6 т.

Масса брутто кузова

mбркз= mбр-2 mт (2)

где: mт - масса тележки масса тележки КВЗ-ЦНИШ 7,2 т.[2]

mбркз=55,6-2*7,2=41,2т.

1.4 Конструкционная скорость

Конструкционная скорость вагона определена заданием на проектирование и составляет 45 м/с (160 км/ч).

1.5 Выбор основных параметров тележки

Тележка типа КВЗ-ЦНИИМ пассажирского вагона: наибольшая длина-3,9 м; наибольшая ширина по кронштейнам надрессорной балки - 3,06 м; длина консольной части - 0,75 м; база - 2,4 м; наименьшее расстояние от головки рельсов до наиболее выступающих частей (предохранительных стержней)- 130 мм; расстояние от головки рельсов до опорных скользунов - 990 мм;

2. Проверка вписывания тележки в габарит

Исходные данные :

База тележки 2,4м;

длина консольной части тележки 0,75м.

Ограничение полуширины Е0сн для элементов тележки в пределах верхнего очертания (для точек с координатами 1675,450мм) и всех вышерасположенных точек (смотреть рисунок 2.1) определим по формулам

Е0пвп=0,5(sn-d)+q+w; (3)

Енп=[0.5(sn-d)+q+w] ; (4)

где Е0пвпнп- ограничения полуширины соответственно для основного, внутреннего и наружного сечений в прямой, мм;

sn- максимальная ширина колеи в прямой, мм [3 таблица 2.1];

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

q- наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону рамы тележки относительно колёсной пары, мм [3 табл.2,2];

w- наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки, мм [3табл.2,2];

2l-база вагона, м;

n-расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до ближайшего основного сечения, м.

-для обрессоренных частей:

1)надрессорной балки и укреплённых на ней частей-

Есп=0,5(1526-1501)+51=63,5=64 мм.

2)предохранительного стержня, серёг и поддона-

Есп=0,5(1526-1501)+30=42,5=43 мм;

3)рамы тележки и укреплённых на ней частей-

Е0псп=0,5(1526-1501)+8=20,5=21 мм;

Енп=[0,5(1526-1501)+8]

-для необрессоренных частей-

1) буксы -

Е0п=0,5(1526-1501)+1=13,5=14 мм;

2) колёсной пары-

Е0п=0,5(1526-1501)+0=12,5=13 мм.

Ограничения полуширины Е0сн для элементов тележки в пределах нижнего очертания [3]

Е0=0,5(s-d)+q+w-K (5)

Ec=0.5(s-d)+q+w+2(2l-n)n-K (6)

Eн=[0.5(s-d)+q+w] (7)

Где К-величина, на которую допускается выход подвижного состава за очертание габарита.

А) для точек с координатами 1575,430

-для обрессоренных частей:

1)надрессорной балки и жёстко укрепленных на ней частей-

Ес=0,5(1465-1410)+51+2(2,4-1,2)*1,2-75=6,38=7мм;

2)предохранительного стержня, серёг и поддона -

Ес=0,5(1465-1410)+30+2(2,4-1,2)-75=-14,62мм;

3)рамы тележки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=0,5(1465-1410)+8-75=-39,5мм;

Ес=0,5(1465-1410)+8+2(2,4-1,2)*1,2-75=-36,52 мм;

Ен=(0,5(1465-1410)+8)

-для необрессоренных частей:

1)буксы -Е0=0,5(1465-1410)+1-75=-46,5 мм;

2)колёсной пары-Е0=0,5(1465-1410)+0-75=-47,5 мм;

Б) для точек с координатами 1520,430 мм. и точек, расположенных на расстояниях 1215-1225 мм. от оси пути определим по формулам [3]

-для обрессоренных частей :

1)надрессорной балки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=0,5(1465-1410)+51+2(2,4-1,2)*1,2-25=57 мм;

2)предохранительного стержня, серёг и поддона-

Ес=0,5(1465-1410)+30+2(2,4-1,2)*1,2-25=36 мм;

3)рамы тележки и жёстко укрепленных на ней частей-

Е0=0,5(1465-1410)+8-25=11 мм;

Ес=0,5(1465-1410)+8+2(2,4-1,2)*1,2-25=14 мм;

Ен=(0,5(1465-1410)+8)

-для необрессоренных частей:

1)буксы-

Е0=0,5(1465-1410)+1-25=4 мм

2)колёсной пары

Е0=0,5(1465-1410)+0-25=3 мм

В) для точек, расположенных на расстояниях 115,540,960 мм.от оси пути[3]

Е0в=q+0.5w; (8)

Ен=(10+q+0.5w) (9)

-для обрессоренных частей :

1) надрессорной балки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=8+0,5*43=29,5=30мм;

2)предохранительного болта, серёг и поддона-

Ес=8+0,5*22=19мм;

3)рамы и укреплённых на ней частей-

Е0с=8+0,5*0=8мм;

Ен=((10+8+0,5*0))

-для необоессоренных частей-

1)буксы-Е0=1+0,5*0=1мм;

2)колёсной пары-Ес=0+0,5*0=0.

Для точек, расположенных на расстоянии 871,5(831,5) и 718,5(678,5) мм. от оси пути, ограничения полуширины определим по формулам [3]

Е0=q+w+K1 (10)

Ев=q+w+K2(2l-n)n+K1 (11)

Ен=0.5(s-d); (12)

Где К1- величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчётного радиуса, мм;

К2-коэффициент, зависящий от величины расчётного радиуса кривой.

-для обрессоренных частей:

1) надрессорной балки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=8+43+2(2,4-1,2)*1,2=54 мм;

2) предохранительного болта, серёг и поддона-

Ес=8+22+2(2,4-1,2)*1,2=33мм;

3) рамы тележки и укреплённых на ней частей-

Е0=8+0=8мм;

Ес=8+0+2(2,4-1,2)1,2=11 мм;

Ен=0,5(1465-1410)

-для необрессоренных частей:

1)буксы Е0=1+0=1 мм;

2)колёсной пары Е0=0+0=0.

Рисунок 2.1-Нижнее очертание габарита 0-Т - для пассажирского вагона.

Наименьшие вертикальные размеры строительного очертания Нi определим по формуле

Нi=Hio+д (13)

Где д - суммарное статическое параллельное понижение для соответствующего элемента вагона, мм, таблица 2,3 [3]

Исходные данные для определения Нi взяты из таблиц 2,3 и 2,5 [3]

Суммарные понижения:

- надрессорной балки и укреплённых на ней частей-

д=70+0,5Рэклт=70+0,5*0,083*858=106 мм.

где Рэк=0,083мН-расчётная нагрузка на вагон

лт=858 мм/мН-гибкость подвешивания тележки.

-серёг и поддона -

д=60+0,5*0,083*189=68мм.

-рамы тележки и укреплённых на ней частей-

д=50+0,5*0,083*189=58мм.

-буксы и колёсной пары -45мм.

Результаты расчёта Е и д сведены в таблицу 2,1

По результатам расчётов построены горизонтальные (рис.2,2) и вертикальные (рис. 2,3 и 2,4) габаритные рамки проектного очертания тележки и её частей.

Рисунок 2.2 Горизонтальная габаритная рамка проектного очертания тележки пассажирского вагона.

Таблица 2.1-Величины ограничений, необходимые для определения строительного очертания тележки.

Наименование частей тележки

Ограничения полуширины габарита подвижного состава

Увеличение вертикальных размеров габарита подвижного состава понизу дмм

Для точек с координатами 1675, 430 и всех вышерасположенных точек

Дял точек с координатами 1575, 410 мм

Для точек с координатами 1520, 540 мм

Для точек с координатами 115, 540, 910, 980 мм

Для точек с координатами 871,5, 718,5 мм

Е0

Ес

Ен

Е0

Ес

Ен

Е0

Ес

Ен

Е0

Ес

Ен

Е0

Ес

Ен

надрессорной балки и укреплённых на ней частей

-

64

-

-

7

-

-

7

-

-

30

-

-

54

-

106

предохранительного болта, серёг и поддон

-

43

-

-

0

-

-

36

-

-

19

-

-

33

-

68

рамы тележки и укреплённых на ней частей

21

21

34

0

0

0

11

14

37

8

8

30

8

11

35

58

буксы

14

-

-

0

-

-

4

-

-

1

-

-

1

-

-

45

Колесные пары

13

-

-

0

-

-

3

-

-

0

-

-

0

-

-

45

Рисунок 2.3 - Вертикальная габаритная рамка проектного очертания рамы тележки в наружном сечении: 1-проектное очертание; 2-габарит подвижного состава.

Рисунок 2.4 Вертикальная габаритная рамка проектного очертания надрессорной балки тележки в среднем сечении: 1-проектное очертание,2-габарит подвижного состава.

3. Описание конструкции пассажирского вагона

Кузов пассажирских вагонов по конструкции и размерам основных типов унифицирован. Он выполняется цельнометаллическим, сварным, несущей конструкции типа замкнутой оболочки с оконными и дверными проёмами в стенах. Для несущих элементов конструкции кузова применяются низколегированные и углеродистые стали различных марок с широким использованием в качестве подкрепляющих элементов обшивки, рациональных форм гнутых профилей. Металлоконструкця кузова состоит из рамы, со сплошной хребтовой балкой и металлическим настилом пола, боковых и торцовых стен и крыши . В боковых стенах кузова предусмотрены проемы для окон и проемы для дверей, оборудованные подножками и поручнями . Под полом кузова размещен ящик для хранения постельного белья, бывшего в употреблении. На торцовых стенах кузова также имеются проемы для перехода пассажиров из вагона в вагон при движении поезда, которые со стороны тамбура закрывают дверями. Снаружи по контуру проема установлена металлическая рамка для крепления на ней уплотнительного элемента (суфле) упругой переходной площадки.

Для подъема на крышу на торцовой стене с котловой стороны вагона установлена откидывающаяся лестница. Для соединения кузова с тележками предусмотрены пятники. Естественная вентиляция помещения вагона осуществляется через дефлекторы Рама кузова образована хребтовой, двумя шкворневыми, двумя концевыми и тремя поперечными балками, размещенными между шкворневыми. Хребтовая балка состоит из трех частей: двух концевых -- из швеллера № ЗОВ-1 с толщиной стенок 9,5 мм и средней -- из швеллера № 30а с толщиной стенок 6,5 мм. Применение мощного в консолях и более легкого профиля в средней части хребтовой балки обусловлено тем, что продольные усилия, возникающие в поезде, непосредственно воспринимаются консольными частями, а в средней -- частично, так как здесь в восприятии этих сил участвуют боковые стены и крыша кузова. Швеллеры средней части хребтовой балки на всей своей длине связаны между собой поперечными диафрагмами, а по концам они соединены задними и передними упорами автосцепки, объединенными с розеткой. Для ограничения перемещения тягового хомута вверх к хребтовой балке сверху приварены планки.

К вертикальным стенкам швеллеров хребтовой балки на участках между упорами и приклепаны планки, защищающие стенки швеллеров от истирания поглощающими аппаратами. На участке между задними упорами и шворневыми балками хребтовая балка усилена листом толщиной 10 мм. Шкворневая балка сварная, коробчатого сечения. Она состоит из двух вертикальных листов толщиной -8 мм, переменной высоты по длине нижнего фигурного листа толщиной 10 мм и верхнего горизонтального листа. К нижнему листу в пересечении с хребтовой балкой на болтах крепится пятник, а по бокам -- скользуны. Зоны размещения скользунов шкворневой балки усилены двумя ребрами, а надпятниковая зона -- крестовиной диафрагмами и ребрами .Концевая балка выполнена из двух швеллеров № 30, соединенных в середине с хребтовой балкой ударной розеткой / автосцепки.

С хребтовой балкой снизу она связана фигурным листом, имеющим отбортовку высотой 58 мм. Для придания достаточной жесткости концевым балкам в местах постановки на них буферов упругих площадок эти зоны усилены ребрами и планкой .Основные поперечные балки рамы выполнены из штампованных листов Г-образной формы переменной высоты по длине. Настил пола в консольных частях изготовлен из гладкого листа толщиной 3 мм, а на участках между шкворневыми балками -- из гофрированного толщиной 2 мм. Соединенные сваркой концевые, шкворневые, хребтовая, основные и вспомогательные поперечные, а также боковые продольные балки с настилом пола и подкрепляющими его поперечными балками и образуют жесткую конструкцию, обеспечивающую необходимую прочность кузову при действии эксплуатационных нагрузок.

К вспомогательным балкам относятся: балка для крепления тормозного оборудования, для высоковольтного контакторного ящика, для бельевого ящика и др. Поддерживающие пол балки в средней части кузова выполнены из гнутых Z-образных профилей высотой 65 мм и толщиной 3 мм, а в местах расположения тамбурных перегородок -- из Щ-образных профилей высотой 85 мм и толщиной 3 мм. Балки для крепления котла отопления изготовлены из Z-образных профилей высотой 85 мм и толщиной 3 мм. У продольной оси рамы они стыкуются с поддерживающими пол балками такого же профиля и размера, что и балки (Z № 6,5). Пол в тамбурах покрыт гладким фигурным листом с вырезами для размещения подножек. Пространство над подножками на уровне пола перекрывается откидывающимися крышками. Боковая стена кузова состоит из гофрированных листов, подкрепленных с внутренней стороны каркасом, вертикальными стойками и продольными обвязками. Обшивка надоконного пояса имеет толщину 2 мм, а подоконного и межоконных простенков -- 2,5 мм.

Каркас стены образован набором стоек (Z 55X65X40X3 мм) и продольной верхней и нижней б обвязок, выполненных из Z-образных профилей размером соответственно 70X50X20X3 и 100X75X6 мм. Дверные стойки сварные из двух Z-образных профилей № 6,5 и планок, образуя Q-образный профиль размером 200X55X65X3 мм. По их высоте приварено по три коротких уголка, а над окнами к обшивке -- по три Z-образных элемента для крепления деревянных брусьев. Торцовая стена котлового конца вагона изготовлена из двух крайних гофрированных листов толщиной,2 мм и среднего наддверного листа толщиной 1,4 мм. По высоте стены обшивка с внутренней стороны подкреплена ребрами толщиной 2 мм, кромки которых имеют отбортовку высотой 20 мм.

Сверху листы приварены к дуге уголкового профиля 60X50X2 мм, снизу -- к обвязке (2 мм), а по краям к обшивке, подкрепленной стойками и Z-образного профиля (55X40X30X3 мм). В зоне дверного проема торцовая стена усилена двумя мощными противоударными стойками из двутавров № 26Б1. Стойки снизу приварены к концевой балке рамы, а - вверху -- поперечной балке (швеллер № 30), образуя конструкцию, обеспечивающую жесткую связь стен, и крыши. К стойкам приварена П-образная рамка для крепления резинового суфле упругой площадки. Она состоит из стоек и балки. Над балкой расположен элемент, на который крепится козырек суфле. Балки выполнены из Z-образных профилей толщиной 4 мм. Наружная полка профиля стоек по высоте подкреплена ребрами.

Емкости для хранения угля в вагоне образованы пространством между наружной обшивкой, специальным листом, приваренным со стороны тамбура к элементам u и листу, образующим дно. Для размещения сигнальных фонарей в стене предусмотрено три выреза, а для безопасности подъема на крышу -- поручни. Крыша состоит из металлического каркаса, обшитого снаружи в средней части гофрированными вдоль вагона листами толщиной1,5 мм, а по скатам -- гладкими листами толщиной 2 мм. Каркас крыши сварен из боковых продольных обвязок уголкового профиля 56X56X3 мм и дуг Z-образного профиля 45X65x40X2,5 мм. По концам продольные обвязки соединены с попе речными балками, выполненными из швеллера № 30. Концевые дуги изготовлены из гнутых - уголков 60X50X2 мм.

В крыше предусмотрены отверстия с усиливающими армировками для дефлекторов, а также армированные люки для монтажа и демонтажа котла отопления, калориферов, бака для воды и вентиляционного агрегата. Рама с настилом пола, боковые стены и крыша свариваются в замкнутую оболочку так, что подкрепляющие пол поперечные балки, стойки стен и дуги крыши располагаются в одной плоскости, образуя шпангоуты. Такое соединение обеспечивает наибольшую работоспособность металлоконструкции кузова при минимальной массе.

4. Расчёт на прочность надрессорной балки тележки пассажирского вагона

Рисунок 4.1 Надрессорноя балка тележки пассажирского вагона и приложенные к ней силы.

Основными расчётными силами при проектировании надрессорной балки тележки пассажирского вагона являются:

- в вертикальной плоскости:

Силы Р1 и Р2, действующие на скользуны, расположенные соответственно со стороны наружного и внутреннего рельсов

Р1ст+Рд+Рби (14)

Р2= Рст+Рд-Рби (15)

- горизонтальной плоскости:

продольная сила инерции Ти, возникающая при торможении и приложенная к шкворню;

Силы трения F1 и F2 между скользунами кузова и тележки

F1=мP1 F2=мP2 (16)

Сила F, приложенная к шкворню

F=F1-F2. (17)

Где Рст- вертикальная статическая сила;

Рд- вертикальная динамическая сила

Рб- вертикальная составляющая от боковых сил

Ри- вертикальная составляющая от продольных сил инерции при торможении;

м=0,2-коэффициент трения в скользунах.

Вертикальная статическая сила на скользун надрессорной балки

Рст= (18)

Рбр- вес вагона брутто

Рбр=(Т+ппасmпас)g (19)

Т- масса пассажирского вагона с экипировкой,

ппас- расчётная максимальная населённость вагона

mпас=0,1т.-средняя масса одного пассажира с багажом

Рбр=(52+36*0,1)*9,81=545кН

Рч- вес частей тележки, через которые передаётся на рельсы статическая нагрузка он надрессорной балки

Рч=(2mкп+4mб+mр+2mрп)g; (20)

mкп- масса колёсной пары;

mб- масса буксового узла;

mр- масса рамы тележки,1,2т;

mрк- масса рессорного подвешивания одной стороны тележки.0,415т.

Рч=(1,456*2+4*0,101+1,2+2*0,415)*9,81=52кН;

Рст=

Вертикальная динамическая сила на скользун надрессорной балки

РдстКд; (21)

Где Кд - коэффициент вертикальной динамики

Кд=; (22)

в - 1,0 параметр функции распределения

Кд - средний коэффициент вертикальной динамики;

Р. (Кд)=0,97 - доверительная вероятность.

Кд=а+3,6*10-4b(х-15)/fст=0,2+3,6*10-4(45-15)/0,052=0,408

а- коэффициент, равный 0,2 для рамы тележки;

b= (m0+2)/2 m0-коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

х=33м/с-скорость движения вагона;

fст=0,052 м- статический прогиб рессорного подвешивания;

Кд=2,114*0,408=0,861

Рд=110*0,861=95кН

Вертикальная составляющая от боковых сил на скользун надрессорной балки

Рб=; (23)

Где Нц- центробежная сила от веса брутто вагона

Нццбр-2Рч)

зц=0,1-коэффициент, учитывающий действие центробежной силы.

Нц=0,1(545-2*52)=44кН

Нв- сила давления ветра

Нв=щ2LнНкз; (24)

Где щ=0,5кН/м- удельное давление ветра;

2Lн- длина кузова по концевым балкам;

Нкз- наружная высота кузова.

Нв=0,5*23,6*3,41=40кН.

hц,hв- вертикальное расстояние от точки приложения силы Рб до точек приложения сил Нц Нв соответственно hц=1,145 м, hв=1,804м.

=2- число параллельно нагруженных надрессорных балок вагона

2b=1,518м-расстояние между точками приложения сил Рб дополнительного загружения и разгружения надрессорных балок тележки

Рб=

Вертикальная составляющая от продольных сил инерции при торможении на скользун надрессорной балки

Ри=; (25)

2l-база вагона,

h=hц -вертикальное расстояние от центра тяжести вагона до точки приложения силы Р

Ти - продольная сила инерции кузова вагона

Ти=0,2Рст=0,2*110=22кН

Ри=

Р1=110+95+40+0,8=245,8кН

Р2=110+95-40+0,8=165,8кН

F1=0,2*245,8=49кН

F2=0,2*165,8=33кН

F=49-33=16кН

Расчётная схема надрессорной балки представляет собой статически определимую балку. Рассматриваются 3 расчётные схемы:

-в вертикальной плоскости от сил Р1 и Р2(рис.а)

-в горизонтальной плоскости - от силы Ти (рис.б) и от сил F1 F2 (рис.в)

Расчётными сечениями надрессорной балки являются сечения

1-1-по середине балкиl1=1.018 м;

2-2-возле подшипника l2=0.818 м;

3-3-возле скользуна l3=0.375 м;

4-4- посередине скользуна l4=0.259 м;

5-5-по вертикальной опоре а=0,270 м.

В вертикальной плоскости-

Мв1=Rаl1-P1(l1-l4)=236*1,018-245,8(1,018-0,259)=54Кн*м

Mв2=Ral2-P1(l2-l4)=236*0,818-245,8(0,818-0,259)=56кН*м

Mв3=Ral3-P1(l3-l4)=236*0,375-245,8(0,375-0,259)=60кН*м

Mв4=Ral4=236*0,259=61кН*м

Mв5=0

Рис. 4.2 Изгибающие моменты в расчётных сечениях балки

Горизонтальной плоскости:

Мг1=[Tc(a+l1)]+[Fc(a+l1)-F1(l1-l4)]=(11(0,27+1,018)+24(0,27+1,018)-49(1,018-0,259)=8кН*м;

Mг2=[Tc(a+l2]+[Fc(a+l2)-F1(l2-l4)]=11(0,27+0,818)+24(0,27+0,818)-49(0,818-0,259)=11кН*м;

Mг3=[Tc(a+l3]+[Fc(a+l3)-F1(l3-l4)]=11(0,27+0,375)+24(0,27+0,375)-49(0,375-0,259)=17кН*м;

Mг4==[Tc(a+l4]+[Fc(a+l4)]=11(0,27+0,259)+24(0,27+0,259)=19кН*м;

Mг5=[Tca]+[Fca]=11*0,27+24*0,27=10кН*м;

Где Ra- вертикальная реакция в опоре А балки со стороны рессорного комплекта, определяемая из условия равновесия балки в вертикальной плоскости;

Ra=

Tc Fc-горизонтальные реакции в опоре балки со стороны продольного поводка соответственно от силы Ти и сил трения :

Тс=0,5Ти=0,5*22=11кН,

а Fc определяется из условия равновесия балки в горизонтальной плоскости

Суммарные напряжения в расчётных сечениях балки для верхних левых и нижних правых волокон

уiвi(в) нгiл (п); (26)

где увi(в) н-нормальные напряжения от вертикальных сил

увi(в)=-Мвi/Wyiв увiн=+ Мвi/Wyiн

угiл (п) - нормальные напряжения от горизонтальной силы для левых и правых волокон соответственно

угiл= - Мгi/Wyiл угiп= Мгi/Wyi п

Условие прочности

уi ?[у] ; (27)

где [у] - допускаемые напряжения материала надрессорной балки. Для стали марки ВСт3сп6-155МПа; 09Г2Д, 10ХНДП, 15ХСНД-180МПа, 10Г2БД-195 МПа

Таблица 4.1 Напряжения в балке

сечение

Мв кН м

Мг кНм

Wв 10-6 м3

Wн 10-6 м3

Wл 10-6 м3

Wп 10-6 м3

увв МПа

увн МПа

угл МПа

угп МПа

у МПа

у МПа

1-1

54

8

1875

1717

1390

1390

29

31

6

6

35

37

2-2

56

11

1650

1650

1289

1289

34

34

9

9

43

43

3-3

60

17

911

1296

1548

1548

66

46

11

11

77

57

4-4

61

19

928

802

1960

1960

66

76

10

10

76

86

5-5

0

10

936

192

2252

2252

0

0

4

4

4

4

тележка вагон габарит надрессорный

5. Определение устойчивости вагона против схода с рельсов

Оценку устойчивости против схода с рельса колёсной пары, производим по коэффициенту запаса устойчивости.

Коэффициент устойчивости колёсной пары против схода рельса определяется зависимостью

; (28)

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; (29)

Боковая сила равна

Рбр+; (30)

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=; (31)

где mбр- масса брутто вагона

mт- масса тележки

mн/б- масса надрессорной балки

mрп- масса рессорного подвешивания тележки

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; (32)

где mкп- масса колёсной пары с буксовыми узлами;

mр- масса боковой рамы

gкп=(1,456+1,2)*9,81=19 кН

Коэффициент вертикальной динамики

=0,75Кдв; (33)

Кдв=а+3,6*10-4b1; (34)

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=45м/с- конструктивная скорость

fст=0,2м.-статический прогиб рессорного подвешивания

Кдв=0,1+3,6*10-4*1*(45-15)/0,2=0,154

=0,75*0,154=0,1155

Коэффициент динамики боковой качки

=0,25* Кдв=0,25*0,154=0,0385

Рамная сила

0b1(5+V) ; (35)

где Р0-расчётная статическая осевая нагрузка

b1=1

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

=1,99>1.4

Устойчивость колёсной пары против схода с рельса обеспечивается.

6. Расчёт экономической эффективности проектируемого пассажирского вагона

Экономическая эффективность внедрения проектируемого вагона оценивается сравнением совокупных затрат базового и вновь создаваемого. Сравнительная характеристика обеих вагонов приведена в таблице 6.1

Таблица 6.1 - Технико-экономическая характеристика базового и проектируемого вагонов.

Показатель

Вагон

Базовый

Проектируемый

Населённость

36

40

Масса тары без экипировки Т,т.

52

56

Длина вагона по осям сцепления 2Lоб,м.

24,537

27,43

База вагона 2l,м.

17

19,25

Ширина кузова наружная 2Вн,м.

3,105

3,1

Высота оси автосцепки hв,м.

1,06

1,06

Конструкционная скорость V,м/с.

160

160

Габарит

1-ВМ

1-ВМ

Цена вагона, Ц, тыс.руб.

4000

4470

Цена капитального ремонта, тыс. руб.

155,36

174

-первого объёма(КР-1)

440

493

-второго объёма (КР-2)Расходы на деповской ремонт, тыс.руб.

23

25,8

Расходы на выполнение технических обслуживаний (ТО) и текущих ремонтов (ТР) в расчёте на вагон в год, тыс.руб.

75,1

84,2

Срок службы вагона, годы.

28

28

Срок службы вагона с учётом морального износа Ю-годы.

20

20

6.1 Эксплуатационные показатели сравниваемых вагонов

Коэффициент использования вместимости вагона в среднем за год Ки = 0,94, а в месяц интенсивных перевозок Kим = 0,98. Средняя населенность вагона:

базового - Рнс = КиРн = 0,94*36 = 33,84

проектируемого - Рнс= 0,94*40 = 37,6 . Средний состав поезда по годам расчетного периода

mi= (1+rв)/(PнсlвN)

где УPln - пассажирооборот в году t расчетного периода, УPln= 548*10 6 пас*км

Рнс- средняя за год населенность вагона;

lв- среднее расстояние оборота пассажирского поезда, lв= 650 км;

N - число отправляемых поездов за год, N = 3250;

rв - коэффициент, представляющий собой отношение количества вагонов других типов к среднему количеству вагонов рассматриваемого типа, rв = 1,43 :

базового - mi= 548.106(l + 1,43)/(33,84*650*3250) = 19 ;

проектируемого - mi = 548*106(l + 1,43)/(37,6*650*3250) = 17.

Остальные показатели, необходимые для расчета эксплуатационных расходов, приняты на среднесетевом уровне по СНГ (табл.6.9)[1]

4.2 Расчет эксплуатационных расходов

Расчет эксплуатационных расходов выполнен методом расходных ста вон (табл.6.10)[1]

Расходная ставка на 1 ваг-ч

Евч=(Цкр1пкр1кр2пкр2дпд)/(Тсл*365*24)

Где Цкр1, Цкр2 - соответственно цены капитальных ремонтов 1-го и 2-го обьемов:

Сд- стоимость деповского ремонта;

пкр1, пкр2 соответственно число капитальных ремонтов 1-го в 2-го объемов и деповских ремонтов за срок службы вагона.

Расходная ставка на 1 ваг*ч:

-базового вагона -

евч = (155360*4 + 440000*1+ 23000*22)/(28*365*24)= 6,39 руб.;

-проектируемого вагона -

евч = (174000*4 + 493000*1 + 258000*22)/(28*365*24) = 7,16 руб.

Калькуляционные измерители на 1000 пас*км.

При перевозке в базовом вагоне:

вагоно-километры - УnS = 1000/Рнс =1000/33,В4 = 29,55;

вагоно-часы -УпН = 24*УпS/SB= 24*29,55/650 = 1,09;

локомотиво-километры в голове поездов (поездо-километры)

УNS =УnS/mi =29.55/19= 1,555;

- локомотиво-километры с учетом вспомогательного пробега

УMS =УNS(1+в)=1.555(1 + 0,0791) = 1,678;

-локомотиво-километры при движении локомотива в голове поезда и одиночном следовании

УMSго= УMS(1+в)=1,555(1+0,0201)=1,586;

- тонно-километры брутто вагонов и локомотивов

УPlбрnS(q+0,1РН)+Pл(l+вл)=29,55(52+0,1*33,84)+172*1,555(1+0,047)= =1916,5;

-бригадо-часы локомотивных бригад

УБtч= УMS(l + вл )(1/Vучл )=1,555(1 + 0,0257) (1/78 + 0,0071) =0.0318;

-проводников

УЧtппгп *УnS(1+гвсп)/гм=2*0,5*29,55(1+0,17)/74=0,4672;

Электромеханика

УЧtм= гм УNS (1+гвсм)/гм =0,5*1,555*1,17/74=0,0123;

-начальника поезда

УЧtн= гн УNS (1+гвсн)/гн =0,5*1,555*1,17/74=0,0123

-локомотиво-часы маневровой работы

УМtм = УnS *в м/1000=29,55*0,195/1000 =0,00576;

-киловатт-часы электроэнергии

УЭд = авУРlбрв/104= 142,1*[29,55(52 + 0,1 *33,84) ]104=23,334;

отправлено:

-пассажиров

УР = 1000/1п = 1000/640 = 1,563;

-вагонов

Уn = УnS/lв= 29.55/650 = 0,0455 .

При перевозке в проектируемом вагоне:

вагоно-кнлометры - УnS = 1000/37,6 = 26,6;

вагоно-часы - УnН = 24*26,6/650 = 0,983;

локомотиво-километры в голове поездов (поездо- километры)

УNS = 26,6/17 = 1,56;

локомотиво-километры с учетом вспомогательного пробега

УМS= 1,56(1 + 0,0791) = 1,68

локомотиво-километры при движении локомотива в голове поезда в одиночном следовании - УМS го= 1,56(1 + 0,0201) = l,59

тонно-километры брутто вагонов и локомотивов -*

УРlбр = 26,6(56 + 0.1*37.6) + 172*1,56(1 + 0,0467) =1841;

бригадо-часы локомотивных бригад

УБtч = 1,56(1+ 0,0257) (l/78 +0,0071)= 0,0316;

человеко-часы:

-проводников - УЧtп= 2*0,5*26,6(1+0,17)/74=0,42;

-электромеханика - УЧtм=0,5*1,56*1,17/74=0,0123 ;

-начальника поезда - УЧtн=0,5*1,56*1,17/74=0,0123;

локомотиво-часы.маневровой работы - УМtм =26,6*0,195/1000=0,00518;

киловатт-часы электроэнергии -

УЭЛ = 142,1*26,6(56 + 0,1*37,6)/104 = 22,2;

отправлено:

-пассажиров -УР =1000/640 1,563:

-вагонов - Уn = 26,6/650 = 0,0408.

Для определения эксплуатационных расходов найденные затраты измерителя умножают на расходные ставки и результаты суммируют.

Издержки на освоение прогнозируемого объема пассажирских перевозок составляют:

базового вагона Ибt= УРltИt /1000= 548*106*140,23/1000 = 78*106 руб.;

проектируемого - Ипt = 548*106*131,78/1000 = 72,2-106 руб.,

где УРlt- пассажирооборот в году т, пас*км; Иt - текущие издержки на 1000 пассажиро-километров, руб.

6.3 Определение капитальных вложений

Цена нового вагона

Потребный парк пассажирских перевозок в году на прогнозируемый пассажирооборот

;

где б- коэффициент месячной неравномерности пассажирских перевозок для рассматриваемого направления, б-=0,94;

РНМ - населенность вагона в месяц максимальных перевозок,

РНМ = РНКИМ;

-для базового вагона

;

-для проектируемого вагона

;

SВ- средне суточный пробег вагона, SВ=650км;

КВ- коэффициент, учитывающий резервный парк вагонов.

Потребный парк вагонов:

- базовых

-проектируемых

Потребный парк поездных локомотивов для базовых вагонов

Таблица 6.2 Эксплуатационные расходы на 1000 пос.км

Измеритель

Обозначение измерителя

Расходная ставка, коп.

Величина измерителя

Текущие издержки, коп/1000 пас.км, при эксплуатации вагона

базового

проект.

базового

проект.

базового

Проект.

Вагоно-километры

nS

65,15

65,15

29,55

26,6

1925,2

1730

Вагоно-часы

nH

6,39

7,16

1,09

0,983

6,965

7,03

Локомотиво-километры с учетом вспомогательного пробега

MS

962,5

962,5

1,678

1,68

1615,1

1617

Локомотиво-километры при движении в голове поезда в одиночном следовании

MSго

285,5

285,5

1,586

1,59

452,87

455

Тонно-километры брутто вагонов и локомотивов

Plбр

0,815

0,815

1916,5

1841

1561,98

1500

Бригадо-часы локомотивных бригад

Бtч

26790

26790

0,0318

0,0318

850

850

Человеко-часы

- проводников

Чtп

8615

8615

0,4672

0,42

425

3620

- электромеханика

Чtм

11120

11120

0,0123

0,0123

136

136

- начальника поезда

Чtн

12930

12930

0,0123

0,0123

159

159

Локомотиво-часы маневровой работы

Mtм

59595

59595

0,005762

0,00518

343,385

309

Киловатт-часы электроэнергии

Эл

82,2

82,2

23,334

22,2

1918,11

1825

Отправлено:

- пассажиров

P

282

282

1,563

1,563

440

440

- вагонов

n

12975

12975

0,04546

0,0408

589,56

530

-для проектных вагонов

Потребный парк маневровых локомотивов

где Мtм-затраты маневровых локомотиво-часов на 1000 пассожиро-километров

ля проектируемых

Принимаем для обоих случаев =1

Капитальные вложения на подвижной состав

для базового варианта

для проектного

Капитальные вложения в развитие ремонтной базы

-для базового варианта

-для проектного

Капитальные вложения в развитие ремонтной базы локомотивов

-для базового варианта

-для проектного

Суммарные капитальные вложения для базового варианта

,

-для проектируемого варианта

.

Суммарные капитальные вложения, приходящиеся на 1 год эксплуатации вагона:

-для базового варианта

,

-для проектируемого варианта

;

где Тt- срок службы вагона учётом морального износа, годы.

6.4 Оценка эффективности проектируемого вагона

Совокупные издержки за 20-летний срок службы:

-для базового варианта

-для проектируемого

где - коэффициент приведения затрат года t к расчетному году.

Экономия средств при внедрении новых вагонов

-среднегодовая экономия средств

Литература

1. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Вагоны. Методически указания к курсовому и дипломному проектированию и для выполнения самостоятельных работ студентам всех форм обучения. Гомель 1992. 52с.

2. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В.Расчёт элементов ходовых частей и автосцепного устройства вагона. Часть 1. Гомель 1988.32с.

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., Лукин В.В. Жуков Н.И. Вагоны Москва «Транспорт» 1988. 280с.

6. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Расчёт элементов ходовых частей и автосцепного устройства вагона Часть 2. Гомель 1988 . с32.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • 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.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.07.2014

  • 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

  • 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

  • Разработка новой конструкции грузового вагона со сниженной тарой вагона и повышенной грузоподъемностью. Вписывание вагона в габарит подвижного состава. Определение вертикальных нагрузок, расчет устойчивости движения колесной пары по рельсовой колее.

    курсовая работа [180,4 K], добавлен 06.11.2011

  • 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

  • Назначение и классификация вагонов. Ознакомление: с устройством магистрального вагона марки 11–217, технико-экономические показатели данного вагона, характеризующие эффективность его применения, порядок вписывания вагона в габарит подвижного состава.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 19.08.2011

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.