Вписывание грузового вагона в габарит и расчёт нагрузок действующих на вагон и на его узлы и детали

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Красноярский  институт железнодорожного транспорта

Филиал  ФБГОУ ВПО

«Иркутский  университет путей сообщения»

(КрИЖТ)

                                                                               Кафедра: ПСЖД

 

 

 

 

Курсовая  работа

«Вписывание грузового вагона в габарит и расчёт нагрузок действующих на вагон и на его узлы и детали»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

    Кактояков А.В

          Проверил:

Дарьин Б.И 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2013.

Содержание

Введение……………………………………………………………………3

1. Описание  конструкции вагона.............................................................4

2. Выбор  основных технико-экономических  параметров грузовых 

вагонов........................................................................................................10

2.1 Расчёт  грузоподъёмности вагона ......................................................10

2.2 Определение  тары вагона ...................................................................10

2.3 Вычисление  объёма кузова и площади пола ....................................11

2.4 Определение  линейных размеров вагона ..........................................12

3. Вписывание  вагона в габарит ...............................................................13

3.1 Определение  горизонтальных поперечных размеров 

строительного очертания вагона...............................................................13

3.1.1 Ограничения  полуширины для кузова вагона................................13

Габариты......................................................................................................14

3.2. Определение  размеров проектного очертания  вагона ....................15

3.3. Построение  горизонтальной габаритной рамки  проектного

очертания вагона.........................................................................................15

4. Расчёт  нагрузок, действующих на вагон  и его части .........................16

4.1.Вертикальные  нагрузки, действующие на вагон  и его части...........17

4.1.1 Вертикальные  статические нагрузки ...............................................17

4.1.2. Вертикальная  динамическая нагрузка.............................................18

4.2. Боковые  нагрузки.................................................................................19

4.2.1 Боковая  горизонтальная нагрузка....................................................19

4.2.2. Вертикальные  составляющие боковых загрузок...........................20

5. Устойчивость  колёсной пары против схода  с рельсов........................21

6. Расчёт  оси колёсной пары условным  методом ....................................24

7. Расчёт  двухрядной цилиндрической пружины....................................29

8. Расчёт  подшипника на долговечность  .................................................33

Список  литературы ....................................................................................34

 
Введение

 

       Проектирование вагонов является сложной инженерной задачей, обеспечивающей безопасность движения поездов. Вагон представляет собой сложную систему, включающую механические, электро-теплотехнические и др. подсистемы. Поэтому в создании нового типа и конструкции вагона принимают участие специалисты из различных отраслей промышленности, а также научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.

       Создание новых типов и конструкций вагонов включает в себя этапы проектирования, производства, экспериментальных исследований, освоение серийного выпуска с учетом корректировки рабочей документации по результатам испытаний и опытной эксплуатации. На всех этапах проектирования и постройки учитывают требования, предъявляемые к подвижному составу госстандартами и другими законодательными и нормативными документами.

Проектируемые и поставляемые железнодорожному транспорту вагоны должны быть удобными при техническом обслуживании и  ремонте, иметь устройства и условия  для обеспечения правил техники  безопасности, противопожарных требований, отвечать требованиям экологии при  изготовлении и в эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Описание  конструкции вагона

 

 

 

Рисунок. 1. 4-осная платформа с металлическими бортами

        Универсальная четырёхосная платформа с металлическими бортами (рисунок. 1) .Вагон предназначен для перевозки грузов не требующих защиты от атмосферных осадков, штучных лесных грузов, а так же колёсной и гусеничной техники.

 

Тип двухосной  тележки полувагона — тележка  модели 18-100.

 

Рис. 2. Тележка модели 18-100

       Тележка (рис. 2) состоит из двух колесных пар 7, четырех букс 5, двух литых боковых рам 2, двух комплектов центрального рессорного подвешивания литой надрессорной балки 4 и тормозной рычажной передачи 6. Тормоз тележки — колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с буксами — непосредственная челюстная, опора кузова на тележку через подпятник 7 надрессорной балки, а при наклоне кузова — дополнительно через скользуны 5. Тележка допускает осевую нагрузку до 230 кН (23,5 тс) при скорости движения 120 км/ч и 235 кН (24 тс) при скорости 100 км/ч.

       Боковая рама тележки (рис.3) отлита из низколегированной стали 20ГЛ, 20Г1ФЛ или 20ФТЛ. Рама состоит из горизонтальных и наклонных поясов, а также колонок. В середине рамы имеется проем для центрального рессорного подвешивания, а по концам — буксовые проемы. Сечения наклонных поясов и вертикальных колонок корытообразной формы.

 

Рис. 3. Боковая рама тележки модели 18-100

 

       Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. По бокам среднего проема расположены направляющие 6, ограничивающие поперечные перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность с бонками и буртами 7 для размещения и фиксирования пружин рессорного комплекта. С внутренней стороны этой поверхности имеются полки 9, являющиеся опорами для наконечников и удержания триангеля в случае обрыва подвесок.

       В местах расположения фрикционных клиньев в каждой колонке 5 рамы приклепано по одной планке 8. На верхнем поясе боковой рамы расположены кронштейны 4 для крепления подвесок тормозных башмаков. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы 2, которыми рама опирается на буксы, а по бокам — челюсти 1.

       На внутренней стороне верхнего пояса отлиты пять шишек 5, которые служат для подбора боковых рам при сборке тележек. Подбор производят по числу оставленных (несрубленных) шишек, соответствующему определенному размеру А между наружными челюстями буксовых проемов. Это обеспечиваем соблюдение параллельности осей колесных пар. Размер А имеет шесть градаций: № 0 - № 5. Если все шишки срублены, то рама; имеет градацию № 0 с размером между наружными челюстями 2181±1 мм, при одной несрубленной шишке — градацию № 1 с.- размером 2183±1 мм и т.д., увеличиваясь на 2 мм.

Рис. 4. Надрессорная балка и скользун тележки модели 18-100

  Надрессорная балка (рис.4, а) отлита из стали 20ГЛ или 20Г1ФЛ в виде бруса равного сопротивления изгибу замкнутого коробчатого сечения. Она имеет

подпятник 1, полку 7 для крепления кронштейна 2 мертвой точки рычажной передачи тормоза, опоры 3 для скользунов, выемки (гнезда) 6 для размещения фрикционных клиньев, бурты 5, ограничивающие смещение внутренних пружин рессорного комплекта, и выступы 4, удерживающие наружные пружины от смещения при движении тележки.

       На подпятник 1 опирается пятник кузова, через центры которых проходит шкворень. Опорой для шкворня является поддон 11, который располагается под подпятником посередине надрессорной балки. Шкворень служит осью вращения тележки относительно кузова, а также передает тяговые и тормозные силы от тележки кузову и обратно. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин, на которые она опирается.

        Скользун тележки (рис.4, б) — боковая опора кузова — состоит из опоры 3 отлитой заодно с надрессорной балкой, колпака 8, надетого на опору, прокладок 9 для регулировки зазоров между скользунами рамы вагона и тележки, болта 10, предохраняющего колпак от падения. Зазор между скользунами для основных типов четырехосных вагонов должен быть в пределах 6-16 мм.

       Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, размещенных в рессорных проемах левой и правой боковых рам. В каждый комплект (рис. 5,а) входит пять, шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин 2 и 3 и два клиновых 1 фрикционных гасителя колебаний.

 

Рис. 5 . Рессорный комплект тележки  модели 18-100:

 

       Каждая двухрядная пружина состоит из наружной и внутренней пружин, имеющих разную навивку — правую и левую соответственно. Количество двухрядных пружин в комплекте зависит от грузоподъемности вагона. Пять пружин ставят в тележки, подкатываемые под кузова вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть — до 60 т и семь — более 60 т. В связи с этим и расположение пружин в комплекте будет разное (рис.5, б, в, г).

       Крайние боковые пружины комплекта поддерживают клинья гасителей колебаний. Снизу клинья имеют кольцевые выступы, не допускающие смещения их относительно пружин в горизонтальной плоскости, а верхней своей частью входят в направляющие надрессорной балки.

       Клинья отливают из стали 20Л. Пружины изготавливают из стали 55С2, а фрикционные планки — из стали марок 45, ЗОХГСА или 40Х. Статический прогиб рессорного подвешивания от тары — 8 мм, от массы брутто — 46-50 мм. Коэффициент относительного трения гасителя колебаний — 0,08-0,10.

       Автосцепное устройство: Автосцепное устройство типа СА-3 размещается в консольной части хребтовой балки рамы кузова.

 

Рис. 6.Автосцепное устройство типа СА-3 вагона:

 

        Автосцепное устройство вагона состоит из следующих основных частей (рис. 6): стального корпуса 13 с деталями механизма сцепления, ударно-центрирующего прибора, упряжного устройства с поглощающим аппаратом 5, опорной части и расцепного привода 15.

       Литой стальной корпус является основной частью автосцепки. Головная часть корпуса в плане (рис.7) имеет большой 1 и малый 4 зубья, между которыми имеется впадина (зев), в которую выступают из тела корпуса подвижной замок 3 и замкодержатель 2. При сцеплении малый зуб каждой сцепки входит в зев смежной сцепки, утапливая замок и замкодержатель. При дальнейшем движении малые зубья упираются во внутренние грани больших зубьев. При этом замки обеих сцепок освобождаются, они выступают в прежнее положение и запирают обе автосцепки в сцепленном состоянии. В пустотелом хвостовике корпуса сделано продолговатое отверстие б для клина, соединяющего корпус с хомутом. Торец хвостовика 7 служит для передачи ударных нагрузок поглощающему аппарату и имеет цилиндрическую поверхность, обеспечивающую горизонтальные перемещения автосцепки.

       Центрирующий прибор автосцепки состоит из двух маятниковых подвесок 11, ударной розетки 9 и центрирующей балки 12. Назначение этого прибора — возврат (центрирование) отклоненного корпуса автосцепки в среднее положение, соответствующее оси вагона (в плане), после прохождения вагоном кривых малого радиуса.

       Упряжное устройство передает упорам продольные силы от корпуса автосцепки и смягчает их действие. Оно состоит из тягового хомута (5, поглощающего аппарата 5, клина 8, упорной плиты 7, поддерживающей планки 4 и размещено между задним 1 и передним 9 упорами автосцепки.

       Тяговый хомут 6 предназначен для передачи растягивающего усилия поглощающему аппарату. Он представляет собой раму, на которой размещены упорная плита и поглощающий аппарат. В головной части хомута имеется отверстие для клина 8. Клин соединяет корпус автосцепки с тяговым хомутом 6 и передает последнему растягивающее усилие.

Упорная плита 7 упряжного устройства предназначена для передачи сжимающих усилий от корпуса автосцепки поглощающему аппарату 5 и растягивающих усилий от последнего через передний упор 9 раме кузова вагона.

 

 

 

 

 

2.Выбор основных  технико-экономических параметров  грузовых вагонов.

 

       Основными параметрами вагона являются: грузоподъемность Р, тара Т, осность , объем кузова V или площадь пола F, линейные размеры, статистика и погонная нагрузка. Для сравнения параметров между собой пользуются параметрами, представляющими отношения этих величин: удельный объем кузова, удельная площадь пола, коэффициент тары, осевая и погонная нагрузка