Техническая характеристика проектируемого вагона

Ширина колеи, мм . . . . . . . . . . . . . . . . 1520

Грузоподъемность, т . . . . . . . . . . . . . . . 71,7

Масса вагона (тара), т . . . . . . . . . . . . . . . 28,34

Объем кузова, м³ . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

База, мм:

вагона . . . . . . . . . . . . . . . . . 9833

тележки . . . . . . . . . . . . . . . . 1850

Длина, мм:

по осям сцепления автосцепок . . . . . . 14925

по концевым балкам рамы . . . . . . . 13905

Ширина кузова, максимальная, мм . . . . . . . . 3142

Размеры кузова внутренние, мм:

длина . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13805

ширина . . . . . . . . . . . . . . . . . 2878

высота . . . . . . . . . . . . . . . . 2240

Высота от уровня головок рельсов максимальная, мм . . 3492

3. 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

(14)

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) (15)

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 (16)

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 (17)

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 (18)

В этих зависимостях: 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

(19)

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:

(20)

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.

(21)

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

Если при проектировании вагонов по габаритам Т, Т_ц, Т_пр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ отдельно взятые величины ∆К_о, ∆К_в, ∆К_н окажутся отрицательными (что свидетельствует о недоиспользовании имеющегося в кривой уширения габарита приближения строений), то они принимаются равными нулю.

∆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 = 120 мм

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.

Геометрические характеристики рассчитаем в табличной форме (см. таблицу 2).

Таблица 2

Геометрические характеристики элементов кузова

Элемент и его №
1.Хр.балка	178,8	16,5	2950,2	48678,3	27862,5
2.Уголок №160˟100˟10	50,56	35,23	1781,23	62752,7	1333,2
3.Обшивка	255,14	151,95	38760,86	5889712,67	1441752,08
4.Обвязка верх.	45,12	268,9	12132,77	3262501,3	873,44
5.Продольная балка с полом	211,3	25,5	5388,15	137397,8	3274
∑	740,92	-	61013,21	9401042,77	1475095,22

В таблице использованы следующие обозначения:

- площадь поперечного сечения i-того элемента;

- координата центра тяжести сечения i-того элемента в принятой системе координат;

- осевой момент инерции i-того элемента относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести сечения i-того. Ось ОХ проводим через центр тяжести сечения хребтовой балки.

Рассчитаем координату yo центра тяжести всего сечения

Вычислим осевой момент инерции всего сечения относительно оси ОХ, проходящей через центр тяжести сечения

где - высота всех элементов поперечного сечения кузова.