Разработка зерновоза на основе модели 19-752

 

(18)

 

где		–	ограничения для наружного сечения  тележечного вагона при прохождении  кривых участков пути, значит принимаем
		–	допускаемое ограничение внутренних и наружных сечений для вагонов  очень большой длины в кривых участках пути R=200 м, принимаем
		–	множитель, учитывающий наиболее неблагоприятное  для консольных частей расположение вагона, т.е. положение наибольшего  перекоса
		–	расстояние от крайнего концевого  сечения до ближайшего основного  сечения,

 

 

 

Таким образом

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

 

(19)

 

где		–	максимальная полуширина строительного  очертания вагона на   рассматриваемой  высоте Н, мм;
		–	полуширина соответствующего габарита подвижного состава на той же высоте (рисунок 1), мм;
		–	ограничение полуширины вагона для  одного из рассматриваемых  сечений: основного, внутреннего и наружного, мм.

 

Максимально допустимая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса в основном и внутреннем сечениях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимально допустимая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса в наружном сечении:

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Определение вертикальных размеров строительного очертания кузова вагона

Максимальные вертикальные размеры строительного очертания вагона, которые может иметь проектируемый вагон по высоте в ненагруженном состоянии, соответствуют вертикальным размерам габарита подвижного состава поверху.

Вертикальные размеры строительного  очертания вагона понизу получают путем  увеличения высоты точек нижних очертаний  заданного габарита на величину вертикальных ограничений. Тогда вертикальные размеры  строительного очертания вагона:

 

для верхней части вагона (точки 1-5) –

 

(20)

 

для нижней части вагона (точки 6-7) –

 

(21)

 

где		–	вертикальный размер строительного  очертания вагона для i-й точки габарита подвижного состава, мм;
		–	высота i-й точки габарита подвижного состава (рисунок 1), мм;
		–	вертикальное ограничение – величина суммарного понижения для соответствующей части вагона, мм.

 

Вертикальное ограничение:

 

в основном и торцевом сечении –

 

(22)

 

во внутреннем сечении –

 

(23)

 

где		–	гибкость центрального рессорного подвешивания,
		–	собственный прогиб под нагрузкой  среднего сечения рамы вагона,

 

Тогда вертикальное ограничение в  основном и торцевом сечении:

 

 

 

Вертикальное ограничение во внутреннем сечении:

 

 

 

Вертикальные размеры строительного  очертания для верхней части вагона:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вертикальные размеры строительного  очертания вагона понизу:

 

в основном и торцевом сечении –

 

 

 

 

 

во внутреннем сечении – 

 

 

 

 

2.4 Определение горизонтальных размеров  проектного очертания кузова  вагона

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

 

(24)

 

где		–	полуширина строительного очертания  на высоте рассматриваемой i-й точки заданного габарита подвижного состава, мм;
		–	плюсовой конструктивный и технологический  допуск на полуширину рассматриваемой  части вагона,

 

Тогда

 

- в основном и внутреннем  сечениях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- в наружном сечении:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горизонтальная габаритная рамка  проектного очертания кузова на уровне рамы показана на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Горизонтальная габаритная рамка

 

2.5 Определение  вертикальных размеров проектного  очертания кузова вагона

Поверху (точки 1-5) –

 

(25)

 

понизу (точки 6-7) –

 

(26)

 

где		–	Вертикальный размер проектного очертания  вагона для i-й точки габарита подвижного состава, мм;
		–	плюсовой конструктивный и технологический  допуск на вертикальные размеры рассматриваемой части вагона,

 

Тогда поверху

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

понизу в основном и торцевом сечении

 

 

 

 

 

понизу во внутреннем сечении

 

 

 

 

 

3 Описание конструкции вагона-хоппера для перевозки зерна

Специализированный крытый вагон  хоппер для зерна спроектирован  по габариту 1-Т. Вагон цельнометаллический, саморазгружающийся, бункерного типа. Общий вид спроектированного вагона хоппера-зерновоза приведен на рисунке 3.

Технические характеристики спроектиррованнного крытого 4-х осного вагона-хоппера для перевозки зерна представлены в тадлице 2.

 

Таблица 4 – Технические характеристики вагона хоппера для перевозки зерна

Наименование характеристики	Величина
Грузоподъёмность, т	76,90
Масса тары вагона, т	25,37
Статическая осевая нагрузка, кН	256
Погонная  нагрузка, кН/м	68,16
Скорость  конструкционная, км/ч	120
Габарит	1-Т
База  вагона, мм	10500
Длина по осям сцепления автосцепок, мм	14720
Длина по концевым балкам рамы, мм	13500
Длина по верхней обвязке, мм	13460
Ширина  максимальная, мм	3240
Высота  от уровня верха головок рельсов, мм	4560
Количество  осей, шт	4
Количество  загрузочных люков, шт	4
Количество  разгрузочных люков, шт	6
Объём кузова, м3	107,66
Угол  наклона торцевых стен, град	35,7

Независимо от назначения и типа все вагоны имеют пять основных элементов: кузов образуют боковые 5 и торцевые 6 стены и крыша 4; ударно-тяговые устройства 15; ходовые части 9; тормозное оборудование 14; рама 8.

Ударно-тяговые устройства служат для сцепления вагонов между  собой и с локомотивом, а также  для передачи силы тяги от локомотива к вагонам и смягчения ударов. Для разрабатываемого варианта вагона используем стандартное автосцепное устройство типа СА-3, корпус которого изготавливают из низколегированных сталей, например марганцовистой марки 20ГЛ, ванадиевой 20ФЛ, марганцовисто-ванадиевой 20ГФЛ.

К ходовым частям вагона относятся  тележки. В нашем случае выберем двухосную тележку модели 18-757. Боковая рама и надрессорная балка отлиты из низколегированной стали 09Г2Д. Оси колесных пар изготовлены из стали типа ОсВ, для колес предусмотрена низколегированная сталь 45ГСФ (марка 2 по ГОСТ 10791-81) с содержанием углерода 0,55-0,65%. Корпус буксы грузового вагона представляет собой отливку из стали марок 20ФЛ, 20ГЛ.

Тормозное оборудование – принимаем  стандартные автоматические тормоза.

В связи с изменением грузоподъемности вагона-хоппера увеличились и  габаритные размеры кузова. В частности  угол наклона торцевых стен примем равным 35,7°, а длину кузова снаружи по верхней обвязке 13,46 м.

Цельнометаллический кузов вагона состоит из двух вертикальных боковых  стен и двух наклонных торцовых стен, установленных под углом 55° к горизонтали, четырёх загрузочных люков 2  и шести стандартных (как у базовой модели) бункеров 11 с разгрузочными люками. Обшивка боковых и торцовых стен выполнена из стальных листов марки 10ХНДП-2 толщиной соответственно 3 и 4 мм. Торцовые стены усилены стойками-раскосами 7.

Механизм разгрузки обеспечивает попарное открывание и закрывание крышек бункеров, а также позволяет дозировать высыпание зерна или прекращать выгрузку в любой момент времени. У вагона имеются шесть бункеров 11 по три с каждой стороны с винтовыми механизмами 12 для открывания и закрывания разгрузочных люков. Для облегчения высыпания груза на бункерах предусмотрены устройства 13 для постановки вибраторов, с помощью которых удаляется остающееся в кузове зерно. Вагон загружают через четыре щелевых загрузочных люка 2, расположенных в крыше кузова. Люки закрывают крышками (1690x660 мм) 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. Для предупреждения самопроизвольного выхода закидок из захватных скоб крышки снабжены механизмом запирания. Он представляет собой вал 3, расположенный вдоль крышек люков по всей длине крыши, с приваренными к нему против каждой захватной скобы секторами. Привод вала 3 расположен на торцовой стене вагона. При повороте вала по часовой стрелке его сектора закрывают открытое пространство захватных скоб и исключают выход закидок из-под них. При повороте вала против часовой стрелки сектора выходят из-под захватных скоб, выводят закидки из них и позволяют открыть крышки. В спроектированном вагоне приняты стандартные бункера.

Крыша кузова 4 сварная и состоит из листов гофрированной обшивки толщиной 3 мм в середине и 1,8 мм по бокам, подкрепленной 12 дугами. Для влезания на крышу на торцовой стороне кузова и на раме установлены лестницы 9. Переходная площадка вагона снабжена ограждением 10.

Все несущие элементы кузова выполнены из низколегированной стали 09Г2Д, а обшивка — из стали 10ХНДП-2.

Рама 8 состоит из хребтовой, двух боковых, двух концевых, двух шкворневых и двух средних балок. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей №31, перекрытых в средней части 4-х мм коньком 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 10-ти мм листов. 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. Средние поперечные балки состоят из вертикального 6 мм и нижнего наклоненного 8-ми мм листа, а также усилены наклоненными под углом 35° рёбрами жёсткости.

Боковые стены 5 выполнены из гофрированных металлических листов  толщиной 3 мм, подкрепленных для жесткости десятью стойками из швеллера №12, верхней и нижней обвязками. Верхняя обвязка изготовлена из гнутого специального профиля толщиной 6 мм, а нижняя – из прокатного уголка 125x80x10 мм. Для большей жесткости каждая стена связана с рамой двумя наклонными швеллерами № 14.

В спроектированном вагоне-хоппере  для перевозки зерна был применён патент на механизм запирания и пломбирования  крышек загрузочных люков.

Цель применённого изобретения – повышение надежности в эксплуатации путем предотвращения возможности открывания крышек люков без нарушения пломбы.

На рисунке 4 показан общий вид  механизма для запирания загрузочных  люков крытого 4-х осного вагона-хоппера для перевозки зерна.

 

1 – прижим; 2 – крышка загрузочного  люка; 3 – поворотная тяга; 4 –  рычаг; 5 – штанга; 6 – замок; 7 –  запорный ригель; 8 – упор с  отверстием для пломбирования; 9 – кронштейн с аналогичным отверстием для пломбирования на кузове вагона.

 

Рисунок 4 – Общий вид механизма

 

Механизм работает следующим образом:

Закрывается крышка 2 люка и прижим 1 заводится в зев замка 6. При этом запорный ригель 7 находится в положении "Открыто", не препятствуя заходу прижима 1 в зев замка 6. Рычаг 4 при этом также находится в положении "Открыто", а упор 8, закрепленный на штанге 5, лежит на кронштейне 9.