Расчет универсального крытого вагона марки 11-253

         2L_B - Внутренняя длина кузова, определяемая  по формуле

 

                                                         2Lв=V/F,                                                           (2.9)

 

где  V - Внутренний объем кузова, м³;

         F – значение определяемое по формуле, м²

 

F=Fкр+Fст,                                                     (2.10)

 

где Fкр=1,09 м²;

 

Fст - значение определяемое по формуле, м

 

                                                        Fст =Нст+2В_в                                                                               (2.11)

                                                                                                

где  Нст – высота стены, Нст =2,733м.

    

                                                      Fст =7,58 м²

 

F=1,09+7,58

 

                                                       F=8,67 м²

 

2Lв=100,5/8,67,

 

                                                            2Lв=11,59 м

 

     2L_P =11,59+2∙0,013,

 

                                                   2L_P =11,62 м.

             База вагона

 

2l=2Lp/1,41,

 

2l=11,62/1,41,

 

2l=8,24 м.

 

            Длина консоли

 

                                                (2.12)

        

                                        

 

                                        м.

 

Длина вагона по осям сцепления  автосцепок.

 

2L_об=2L_Р+2D_а,                                           (2.13)

 

где   D_а- вылет автосцепки, D_а=0.61м.

 

2L_об=11,62+2×0,61,

 

                                           2L_об=12,84 м.

 

 

 

 

 

 

3. Проверка вписывания вагона в габарит 1-ВМ

3.1 Исходные данные

                          Верхнее очертание габарита 1-ВМ показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Верхнее очертание габарита 1-ВМ

Параметры вагона:

- грузоподъемная сила  Р=0,66 МН;

- длина рамы вагона 2L_p=11,62 м;

- база 2l=8,24 м;

- длина консоли l_к=1,675 м.

                                                       Параметры тележки:

- база р=1,85м;

- общая гибкость рессорного  подвешивания λ_т=125 мм/МН.

           При проектировании вагона по габариту 1-ВМ значения отдельных величин, входящих в формулы для определения ограничения полуширины

 вагона Е₀, Е_В, Е_Н для верхнего очертания габарита, принимаем следующими:

S=1541 мм;  d=1489 мм;  к₁=0,625p² мм;  к₂=2,5 мм; к₃=180 мм; к=0 м;

q=3 мм;  w=28 мм.

Величина суммарного статического понижения для обрессоренных частей кузова

 

δ = 70 + 0,5·Р·λ_Т,                                           (2.1)

 

где Р – грузоподьемная сила, Р = 0,57 кН;

      λ_Т – общая гибкость рессорного подвешивания, λ_Т = 125 мм/МН.

 

δ = 70 + 0,5·0,66·125 = 111.3 мм.

          Конструктивно – технологическое отклонение, допускаемое при построении вагона:

1) в горизонтальной плоскости:

- для верхней части  кузова Е_т=23мм;

- для нижней части  кузова Е_т=13мм;

2) в вертикальной плоскости:

- для нижней части  кузова δ_т=30 мм;

- для верхней части  кузова δ_т=10 мм.

     3.2 Определение горизонтальных поперечных размеров строительного очертания кузова вагона

          Максимально допускаемая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса определяется по формуле

 

           ,                                                  (2.2)

 

где    В - максимальная полуширина строительного очертания  вагона на   рассматриваемой высоте Н, мм;

         В₀ - полуширина соответствующего габарита подвижного состава на той же высоте, мм;

         Е - ограничение полуширины вагона для одного из рассматриваемых сечений: основного, внутреннего и наружного, мм.

           Ограничение полуширины для сечений, мм:

- основного 

;                        (2.3)

- внутреннего, расположенного по середине базы, при n = l 

; (2.4)

- наружного, расположенного  снаружи основного сечения, при  n = l_k

;    (2.5)

где   s - максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, s=1541мм;

       d - минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, d=1489 мм;

        q - наибольшее возможное поперечное  перемещение из центрального  положения в одну сторону рамы тележки относительно колесной пары, q=3 мм;

        w - наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки, w=28 мм;

      2l - расстояние между шкворневыми (основными) сечениями вагона (база вагона), 2l=8,24 м;

         n - расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до     ближайшего основного сечения: при определении Е_В n=l, м; при определении Е_Н n=l_k, м;

     К – величина, на  которую допускается выход подвижного  состава, проектируемого по заданному габариту, за его очертание в кривой R=250 м, мм;

     К₁ – величина дополнительного поперечного смещения в кривой     расчетного радиуса (R=200 м –для верхней части габарита, R=250 м – для нижней части габарита) тележечного подвижного состава, мм;

    К₂ – коэффициент, зависящий от величины расчетного радиуса кривой (R=200 м – для верхней части габарита, R=250 м – для нижней части габарита);

     К₃ – половина принятой на железных дорогах величины увеличения горизонтального расстояния между осями путей на перегонах в расчетной кривой R=200 м при вписывании вагона в заданный габарит в верхней части; или величина геометрического смещения середины и концов расчетного вагона в кривой R=200 м в нижней части заданного габарита, мм;

    a, b − дополнительные ограничения внутреннего и наружного сечений вагона, имеющие место только у очень длинных вагонов, проектируемых по заданному габариту, и определяемые из условия вписывания в кривую радиуса R=150 м.

 

             Для верхнего очертания габарита 1-ВМ

         , если мм;

, если  мм;

, если  мм;

 при h>72 мм.

 

             где при ,

                   при .

            Тогда

                  , т.е. ,

  т.е. .

           Поскольку отдельно взятая величина в квадратных скобках оказалась отрицательной, то ее не учитывают, т.е. принимают равной нулю. Отрицательная сумма сведельствует о недоиспользовании имеющегося в кривой уширения габарита приближения строений. Поскольку абсолютные значения выражений в квадратных скобках не удовлетворяют условиям

 

                                    

                                                     (2.6)

 

  

 

то в этом случае расчет ограничений производим из условия вписывания в габарит на прямом участке пути.

 

- основного сечения  и внутреннего сечения

 

 

                                                    (2.7)

                - наружного сечения

          ,                  (2.8)

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

                    s^п - максимальная ширина колеи в прямой, s^п=1526 мм.

                                        мм;

мм.

 Таким образом

Е₀=Е_в=49,5 мм;

   Е_н=73 мм.

 Ширина строительного очертания кузова вагона 2B на некоторой высоте Н над уровнем головки рельсов для верхнего очертания габарита составит:

- в основном и внутреннем  сечениях

                  2B₁=2B₂=3251 мм;

2B₃=3301 мм;

2B₄=3301 мм;

2B₅=3101 мм;

2B₅=2701 мм;

2B₅=2221 мм.

 

- в наружном сечении

 

   2В₁=2В₂=3228 мм;

2В₃=3278 мм;

2В₄=3278 мм;

2В₅=3078 мм;

2В₆=2678 мм;

2В₇=2198 мм.

3.3 Определение горизонтальных поперечных размеров проектного очертания кузова вагона

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

 

                                   ,                                 (2.11)

где Е_т- конструктивно-технологические отклонения, допускаемые при постройке вагона, в горизонтальной плоскости:

                 -для верхней части кузова Е_т=23мм;

                 -для нижней части кузова Е_т=13 мм.

- в основном и внутреннем сечениях

2b₁=3225 мм;

2b₂=3225 мм;

2b₃=3275 мм;

2b₄=3255 мм;

2b₅=3055 мм.

2b₆=2655 мм;

2b₇=2175 мм.

- в наружном сечении

2b₁=3202 мм;

2b₂=3202 мм;

2b₃=3252 мм;

2b₄=3232 мм;

2b₅=3032 мм.

2b₆=2632 мм;

2b₇=2152 мм.

      Горизонтальная габаритная рамка проектного очертания кузова на уровне рамы показана на рисунке 2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Рисунок 2.2 - Горизонтальная габаритная  рамка

4. Расчет нагрузок,действующих на вагон и его части.

 

     4.1  Вертикальные статическая нагрузка.

Статическая нагрузка на любую деталь вагона определяется по формуле:

                                                                                                    (4.1)

где - вес брутто вагона, кН;

- вес частей и укрепленного  на них оборудования, через которые  передается нагрузка от рассчитываемой  детали вагона на рельсы, кН;

т - число одинаковых параллельно загруженных элементов.

Рассчитаем статическую нагрузку, действующую на подпятник надрессорной балки:

                                                    (4.2)

кН - вес боковой рамы тележки;

кН - вес буксового узла;

кН - вес рессорного подвешивания;

кН - вес колесной пары;

Рассчитаем статическую  нагрузку, действующую на двухрядную пружину рессорного комплекта двухосной  тележки:

                                                                  (4.3)

 

Рассчитаем статическую нагрузку, действующую на боковую раму двухосной  тележки:

                                                                                (4.4)

Рассчитаем статическую нагрузку, действующую на колесную пару тележки и приложенную к шейке оси:

                                                                      (4.5)

где - коэффициент использования грузоподъемности;

 кН - масса консольной части оси до круга катания.

Рассчитаем статическую нагрузку, действующую на подшипник буксового  узла двухосной тележки:

                                                                                       (4.6)

где - количество буксовых узлов;

2 - количество цилиндрических роликовых  подшипников в буксе.

                             4.2 Вертикальная динамическая нагрузка

Вертикальная динамическая нагрузка определяется умножением статической  нагрузки на коэффициент вертикальной динамики, то есть