4.Определение основных параметров и габаритных размеров проектируемого вагона

1. Находим коэффициент тары вагона-аналога.

2. Коэффициент тары аналогичных типов вагонов изменяется в узких пределах. Поэтому для проектируемого вагона можно принять коэффициент тары вагона-аналога, уменьшенный на 0,05 в связи с усовершенствованием конструкции и возможным снижением металлоемкости.

3. Определяем в первом приближении грузоподъемность проектируемого вагона по формуле:

т ,

где n – заданное число осей;

qo – заданная осевая нагрузка.

4. Уточненное определение грузоподъемности проектируемого вагона Р' по данным вагона-аналога можно провести, если в качестве постоянной величины принять соотношение:

,

где Т_V – переменная часть тары вагона, зависящая от его длины и определяемая выражением

T_V = T – 2T_тел – Т_ав – Т_по – 2Т_тс = Т – ∆Т ,

здесь T_тел – вес тележки; Т_ав – вес комплекта автосцепного оборудования и ударно-тяговых устройств; Т_по – вес подвагонного оборудования, включая элементы тормозной системы; Т_тс– вес торцевой стены кузова.

T_V = 21,28–9,8–1,2–0,6–1,1 = 21,28–12,16 = 9,12 т ,

5. Тогда грузоподъемность проектируемого вагона будет равна

В качестве расчетной величины грузоподъемности вагона принимают Р'.

6. Определяем требуемый объем кузова вагона, позволяющий реализовать расчетную грузоподъемность.

где – плотность (объемный вес) перевозимого груза; – коэффициент использования полезного объема (для полувагонов можно принять=1.

7. Находим требуемый объем кузова.

Учитывая, что

V = L_вн∙B_вн∙H ,

где L_вн , B_вн , H – соответственно внутренняя длина, ширина и высота кузова (без учета толщины торцевых стен), находят:

8. Определяем полную длину кузова по концевым балкам рамы или торцевых стен.

L_р.пр = L_вн.пр + (L_р.ан – L_вн.ан) ,

где L_р.пр – длина по концевым балкам рамы проектируемого вагона ; L_р.ан – длина по концевым балкам рамы вагона-аналога; L_вн.пр– внутренняя длина кузова проектируемого вагона.

L_р.пр = 13805 + 100= 13905 мм

9. Общая длина вагона (длина по осям сцепления автосцепок).

L_а.пр = L_вн.пр + (L_а.ан – L_р.ан)

где L_а.пр – длина проектируемого вагона по осям сцепления автосцепок; L_а.ан – длина вагона-аналога по осям сцепления автосцепок.

L_а.пр =13805 + 1120 = 14925 мм

11. Общую длину проверяют на минимальное значение, обеспечивающие ограничение средней погонной нагрузки брутто вагона допускаемой величиной

[q_п] = 10,5 т/м для основных типов вагонов общесетевого обращения по железным дорогам России.

В качестве вагона-аналога принимаем вагон модели 12-1592, так как он имеет наилучшую техническую характеристику.

5. Проверка габаритных размеров кузова вагона по условию вписывания в заданный габарит

Когда вагон входит в кривую, средняя часть кузова вагона и его концы отклоняются от оси пути, ширина вагона как бы увеличивается. Кроме того, возможны отклонения кузова вагона от оси пути за счет зазоров и износов ходовых частей (гребней колес, элементов тележек, пятникового узла). Эти отклонения являются основными для расчета вписывания кузова вагона в заданный габарит по ширине.

Желательно, чтобы отклонения середины и концов вагона были одинаковыми, что достигается, если отношение ,

где L – длина кузова; ℓ_б – база вагона (расстояние между осями пятников).

Поскольку L известно, можно приближенно найти

Вписывание проектируемого вагона в заданный габарит.

Исходные данные:

L_а = 14925 мм

ℓ = 9833 мм

L_р = 13905 мм

Габарит 1-Т

Согласно ГОСТ 9238-83 максимальные допускаемые горизонтальные строительные размеры вагона получаются путем уменьшения поперечных размеров соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины необходимых ограничений Е_о, Е_в, Е_н (поперечных смещений подвижного состава при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых износов деталей его ходовых частей). Максимально допускаемая ширина вагона 2В на некоторой высоте над уровнем верха головки рельса определяется по формуле:

2В = 2 (В^w – E)

где В^w – полуширина соответствующего габарита на рассматриваемой высоте Н; Е – одно из ограничений Е_о, Е_в или Е_н.

Ограничение для направляющих поперечных сечений (сечения по осям пятников) равно

E_o = 0,5(S – d) + q + w + (k₁ – k₃) – k

Внутренние ограничения Е_в для поперечных сечений вагона, расположенных между его направляющими сечениями (на длине базы), определяются по формуле

E_в = 0,5(S – d) + q + w + [k₂ (ℓ– n)n + k₁ – k₃] – k + α

Наружные ограничения Е_н для поперечных сечений вагона, расположенных снаружи его направляющих сечений (в консольных частях вагона), определяются по формуле

E_н = [0,5(S – d) + q + w] + [k₂ (ℓ+ n)n – k₁ – k₃] – k + β ,

где ℓ – расстояние между направляющими сечениями вагона (база вагона), м;

n – расстояние от рассматриваемого сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, м;

n_в = ℓ / 2 = 9,833 / 2 = 4,916 м

где S – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм; d – минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, мм;

q – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах и деформаций упругих элементов в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

w – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих деформаций в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

к – величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и 1-ВМ (в нижней части), за очертания этих габаритов в кривых участках пути радиуса R=250 м, мм; к = 0

к₁ – величина поперечного смещения в кривых участках пути расчетного радиуса (200 м – для габаритов Т, Т_ц, Т_пр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ) середины тележки с базой р, определяется выражением:

_,

где к₂ – коэффициент размерности, зависящий от величины расчетного радиуса кривой,

к₂ = 10³ / 2R = 10³ / 2 ∙ 200 = 2,5 мм ,

к₃ – величина, на которую допускается выход вагона, проектируемого по габаритам Т, Т_ц, Т_пр, 1-Т и 1-ВМ (в верхней части), за очертания этих габаритов в кривых участках пути R=200 м в результате уширения габарита приближения строений или увеличения расстояния между осями путей на перегонах в расчетной кривой, мм. Согласно п. 2.7 ГОСТ 9238-83 для половины ширины габарита к₃ равно максимальному выносу в кривой двухосного вагона (принятого за расчетный) длиной 24 м и базой 17м , т.е.

α, β – дополнительные ограничения внутренних и наружных сечений вагона, мм, имеющие место только у очень длинного подвижного состава (с базой ℓ>17 м). α = 0 β = 0

Величина 0,5(S – d) представляет максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами. В кривой расчетного радиуса R≤299 м для колеи 1524 мм 0,5(S – d) = 0,5(1546 – 1489) ≈ 29 мм

∆К_о = к₁ – к₃ ;

∆К_в = к₂(ℓ– n)n + к₁ – к₃ ;

∆К_н = к₂(ℓ+ n)n – к₁ – к₃

Ограничения по осям пятников

E_o = 29 + 31 + (2,139 – 180) = 60 мм

Внутренние ограничения

E_в = 29 + 31 +25+ [2,5(9,83 – 4,916)4,916 + 2,139 – 180] – 0 + 0 = 85 мм

Наружные ограничения

E_н = 29 + 31+ 25*+[2,5(9,83 – 1,826)1,826+2,139 – 180]–0 + 0= =120мм

Проверим вписывание в габарит с использованием программы GAB.

РЕЗУЛЬТАТЫ ВПИСЫВАНИЯ КУЗОВА ВАГОНА В ГАБАРИТ

Число осей колесных пар тележки...................................................................... 2 [шт.] База вагона............................................................................................................ 9.76[m] База тележки......................................................................................................... 1.85[m] Pасчетная нагрузка..........................................................................................758.00[кН]

MAX ширина колеи в кривой расчетного радиуса……………………. 1530.00[mm] Прогиб хребтовой балки в среднем сечении............................................... 10.00[mm]

Наибольшее возможное поперечное перемещение рамы тележки............................................................................ 3.00[mm] Смещение буксы относительно кол.пары...................................................... 2.00[mm] Смещение рамы тележки относ. буксы.......................................................... 1.00[mm]

Наибольшее возможное перемещение кузова относительно рамы тележки............................................................. 31.00[mm] min расстояние между наружними гранями предельно изношенных колес................................................................... 1489.00[mm] Минимально допускаемая толщина гребня бандажа на уровне верха головки рельса..................................................... 26.00[mm] Гибкость надбуксовых рессор.................................................................... 0.00[мм/kH] Гибкость центральных рессор.................................................................... 0.67[мм/kH] Остаточная осадка надбукс. рессор................................................................ 0.00[mm] Остаточная осадка центральных рессор...................................................... 10.00[mm]

Понижение буксы относительно оси колесн пары........................................2.00[mm] Понижение рамы тележки относительно буксы ...........................................2.00[mm] Понижение надр.балки относительно рамы тележки вследствие износа подвески...........................................................................10.00[mm] Допускаемый вертикальный износ пятника и подпятника………………….5.0[mm]

Кооpдинаты точек строительного и проектного очертаний (габарит 1-T) Направляющее сечение

N	Bw	E	Bi	ex	Bn	Hw	h	Hi	ey	Hn
1	700	55	645	0	645	5300	0	5300	0	5300
2	1400	55	1345	0	1345	4500	0	4500	0	4500
3	1600	55	1545	0	1545	4250	0	4250	0	4250
4	1700	55	1645	0	1645	4000	0	4000	0	4000
5	1700	55	1645	0	1645	4000	0	4000	0	4000
6	1700	55	1645	0	1645	2600	0	2600	0	2600
7	1700	55	1645	0	1645	2600	0	2600	0	2600
8	1700	55	1645	0	1645	1270	328	1598	0	1598
9	1700	55	1645	0	1645	1270	328	1598	0	1598
10	1700	55	1645	0	1645	340	328	668	0	668

Bw,Hw - координаты точек габарита. E,h - ограничения Bi,Hi - строительное очертание. ex,ey - допуски на размеры частей Bп,Hп - проектное очертание

Кооpдинаты точек строительного и проектного очертаний (габарит 1-T) Внутреннее сечение N= 4.7 м

N	Bw	E	Bi	ex	Bn	Hw	h	Hi	ey	Hn
1	700	55	645	0	645	5300	0	5300	0	5300
2	1400	55	1345	0	1345	4500	0	4500	0	4500
3	1600	55	1545	0	1545	4250	0	4250	0	4250
4	1700	55	1645	0	1645	4000	0	4000	0	4000
5	1700	55	1645	0	1645	4000	0	4000	0	4000
6	1700	55	1645	0	1645	2600	0	2600	0	2600
7	1700	55	1645	0	1645	2600	0	2600	0	2600
8	1700	55	1645	0	1645	1270	338	1608	0	1608
9	1700	55	1645	0	1645	1270	338	1608	0	1608
10	1700	55	1645	0	1645	340	338	678	0	678

Кооpдинаты точек строительного и проектного очертаний (габарит 1-T) Наружнее сечение N= 1.9 м

N	Bw	E	Bi	ex	Bn	Hw	h	Hi	ey	Hn
1	700	76	623	0	623	5300	0	5300	0	5300
2	1400	76	1323	0	1323	4500	0	4500	0	4500
3	1600	76	1523	0	1523	4250	0	4250	0	4250
4	1700	76	1623	0	1623	4000	0	4000	0	4000
5	1700	76	1623	0	1623	4000	0	4000	0	4000
6	1700	76	1623	0	1623	2600	0	2600	0	2600
7	1700	76	1623	0	1623	2600	0	2600	0	2600
8	1700	76	1623	0	1623	1270	328	1598	0	1598
9	1700	76	1623	0	1623	1270	328	1598	0	1598
10	1700	76	1623	0	1623	340	328	668	0	668

На основании полученных результатов и с учетом заданной конструкции тележки 18-194-1 определили, что кузов вагона вписывается в заданный габарит:

1-Т по ГОСТ 9238-83.