Железнодорожный транспорт Украины
27
Міністерство транспорту і зв'язку України
Українська державна академія залізничного транспорту
Кафедра «Вагони»
Контрольна робота №1
з дисципліни «Транспортні засоби»
Перевірив
Доц. Візняк Р.І.
Розробив студент
групи 32-ІІІ/І-ОПУТс-151
Ю.Є. Возіков
06.12.2010
2010
1. История возникновения железнодорожного транспорта и вагонов
Железнодорожный вагон (фр. wagon, от англ. waggon -- повозка). Прототип -- небольшая повозка, представлявшая собой ящик, передвигавшийся по деревянным рельсам на горных предприятиях.
Вагон является единицей подвижного состава железных дорог. Вагон предназначен для перевозки грузов или пассажиров и оборудован, соответственно, всеми необходимыми устройствами для их перевозки и для включения вагона в состав поезда[1]. Строительством вагонов занимаются вагоностроительные предприятия.
В России прообразы вагона -- вагонетки -- появились на рудничных и внутризаводских рельсовых дорогах в 1764 году на Колываново-Воскресенском заводе на Алтае, а затем в 1788 году на Александровском заводе в Петрозаводске, в 1810 на Змеиногорском руднике, а с паровой тягой -- на Нижнетагильской железной дороге, построенной в 1834 году.
Первая русская железная дорога (Царскосельская) протяженностью 28 км. Была построена в 1837 году, но весь подвижной состав для этой дороги был приобретен в Англии. Начало отечественного вагоностроения было обусловлено строительством первой в России магистральной двухпутной железной дороги Петербург - Москва, строительство которой началось в 1843 году. Годом рождения отечественного вагоностроения является 1846 год, когда Александровский завод построил первые в России четырехосные грузовые и пассажирские вагоны колеи 1524 мм. Кузова и рамы грузовых вагонов были из дерева, и при грузоподъемности 8,2 тс вагоны имели коэффициент тары ~ 0,95. Пассажирские вагоны также были с деревянными кузовами, не имели отопления, умывальников и туалетных отделений. К моменту открытия сквозного движения по линии Петербург - Москва в 1851 году Александровским заводом было построено около 3000 грузовых вагонов (крытых и платформ) и 239 пассажирских вагонов.
Дальнейшее развитие отечественного вагоностроения было связанно с расширением строительства железных дорог в России. Наибольшее количество грузовых вагонов (30 596) в царской России было построено в 1900 году, а пассажирских (2251) - в 1912 году. К 1917 году на железных дорогах России в основном имелись двухосные грузовые вагоны, грузоподъемность которых не превышала 16.5 тс, а в основном составляла 12,5 - 15 тс. В парке имелось небольшое количество (2%) четырехосных вагонов грузоподъемностью около 40 тс. Средняя грузоподъемность вагонов грузового парка составляла 15,1 тс. В конструкциях вагонов было широко использовано дерево. Только небольшое количество грузовых вагонов было оборудовано ручным тормозом и тормозными площадками. Автоматических тормозов не было.
Пассажирские вагоны были главным образом двухосные и трехосные. Как правило, они имели деревянные кузова, обшитые снаружи листовым железом. Для отопления в них обычно использовали примитивные чугунные или железные печи и лишь иногда - индивидуальные котлы водяного отопления и централизованное отопление от специальных вагонов-котельных. Вагоны в основном освещали свечами. Все вагоны имели сквозную упряжь с винтовой стяжкой и буферами. Вместе с тем на вагоностроительных заводах и в железнодорожных мастерских в это время было предложено много прогрессивных технических решений, сыгравших важную роль в дальнейшем развитии железнодорожного транспорта (четырехосные тележечные вагоны, туалеты и электроосвещение в пассажирских вагонах, унификация параметров и технических требований к вагонам, внедрение цельнокатаных колес и др.)
2. Основные технико-экономические показатели работы железных дорог. Роль вагонов в транспортной системе
Железнодорожный транспорт наиболее приспособлен к массовым перевозкам, функционирует днем и ночью независимо от времени года и атмосферных условий, что особенно важно для Украины с ее разными климатическими зонами. Также очень важен в освоении новых районов страны. По размерам грузооборота железнодорожный транспорт занимает первое место. Железные дороги имеют высокую провозную способность. На железных дорогах сравнительно небольшая себестоимость перевозок и высокая скорость доставки грузов. Железные дороги являются универсальным видом транспорта для перевозок всех видов грузов в межрайонных и во внутрирайонных сообщениях. Однако постройка железных дорог требует больших капитальных вложений, зависящих от топографических, климатических и экологических условий. Железные дороги, по сравнению с другими видами транспорта в меньшей степени воздействуют на окружающую среду и имеют меньшую энергоемкость перевозочной работы.
К основным технико-экономическим показателям работы железнодорожного транспорта являются: грузооборот, пассажирооборот, производительность грузового вагона, оборот грузового вагона, среднесуточный пробег грузового вагона, полный, груженый и порожний рейсы грузового вагона, показатели использования грузоподъемности грузовых вагонов (статическая и динамическая нагрузки), коэффициент порожнего пробега вагона, скорости движения грузовых вагонов (техническая и участковая скорость), среднее время простоя грузовых вагонов под грузовыми и техническими операциями, коэффициент местной работы.
Железнодорожный транспорт - ведущий в транспортной системе Украины. Его ведущее значение обусловлено двумя факторами: технико-экономическими преимуществами над большинством других видов транспорта и совпадением направления и мощности, основных транспортно-экономических межрайонных и межгосударственных (в границах СНГ) связей Украины с конфигурацией, пропускной и провозной способностью железнодорожных магистралей.
Вагоны являются неотъемлемой частью железнодорожного транспорта. Также как железнодорожный транспорт не может функционировать без вагонов, так и вагоны не могут функционировать без железнодорожного транспорта. Потому рассматривать роль вагонов в транспортной системе отдельно от железной дороги в целом не целесообразно.
От наличия вагонов на железной дороге зависит количество грузов, которое можно перевести за определенный промежуток времени, а от их разновидности зависит универсальность железнодорожного транспорта. При этом, чем выше грузоподъемность вагона, и ем меньше его масса тары, тем выгоднее возить груз в таком вагоне. Для перевозки легковесных грузов - таких, как зерновые, грузы легкой промышленности, большую роль играет объем кузова вагона. Чем больший объем легковесного груза находится в вагоне, тем больше, а значит, и экономически выгоднее будут показатели использования локомотива.
3. Габарит подвижного состава. Основные понятия
Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, не выходя наружу, должен помещаться груженый или порожний подвижной состав, расположенный на прямом горизонтальном участке пути.
Габарит подвижного состава определяет важнейшие технико-экономические показатели вагонного варка -- погонную нагрузку от грузовых вагонов на 1 м пути и населенность пассажирского вагона на 1 м его длины. ГОСТ 9238-73 устанавливает для железных дорог стран СНГ и Балтии колеи 1520 (1524) мм габариты: Т - перспективный, используемый пока для строительства вагонов пригородных электропоездов и специализированных вагонов промышленного транспорта, и 1Т - для подвижного состава, эксплуатируемого на всей сети.
Переход на габарит Т для новых вагонов позволяет повысить вес поездов при существующей длине станционных путей и, следовательно, провозную способность действующих линий. Задерживает этот переход необходимость реконструкции существующих сооружений и устройств на железных дорогах, а также погрузочно-разгрузочных устройств на промышленных предприятиях, поэтому на первом этапе предусмотрено использование увеличенного промежуточного габарита подвижного состава Тпр, ширина которого на 150 мм больше, чем габарита 1Т. Строительство грузовых вагонов габарита Тпр позволит поднять вес поезда в среднем на 20%.
ГОСТ 9238--73 предусматривает также габариты для подвижного состава, предназначенного для обращения по железным дорогам как стран СНГ и Балтии колеи 1520 (1524) мм, так и зарубежных стран:
0-Т - по основным магистральным линиям железных дорог-членов ОСЖД колеи 1435 мм, используемым для международных сообщений;
01-Т - по всем основным линиям железных дорог-членов ОСЖД с незначительными ограничениями только на отдельных участках;
02-Т - по всем линиям колеи 1435 мм железных дорог-членов ОСЖД;
03-Т - по железным дорогам колеи 1435 мм всех европейских и азиатских стран.
Подвижной состав габаритов 1-Т и Т допускается к обращению и по железным дорогам Монгольской Народной Республики.
4. Основные виды нагрузок, которые действуют на вагоны
В процессе проектирования железнодорожный вагон рассчитывают на прочность и устойчивость при движении в поездах большой массы с высокими скоростями, учитывая их длительный срок службы. Вагон в целом и его отдельные части в процессе эксплуатации подвергаются действию разнообразных нагрузок. Часть этих нагрузок имеет вполне определенные характер воздействия и величину, а остальные нагрузки или силы являются переменными во времени по величине и знаку, а иногда имеют вероятностную природу.
К постоянным во времени нагрузкам относят собственный вес вагона (тара) и действующий на вагон в течение весьма длительного периода его эксплуатации вес находящегося в нем груза или пассажиров. Действие этих вполне определенных сил обусловлено конструкцией вагона.
Оценка прочности элементов вагона включает в себя определение расчетных сил, действующих на исследуемый элемент; величины и характера напряжений, возникающих в сечениях элемента от действия на него расчетных сил; допустимости возникающих в элементе напряжений для его безопасной и надежной работы в пределах установленного срока эксплуатации.
При расчетах вагонов и их частей на прочность нормами предлагается учитывать следующие виды нагрузок:
полезную нагрузку (вес перевозимых грузов или пассажиров) и тару (собственный вес конструкции);
силы взаимодействия между вагонами при движении поезда или маневровой работе;
силы, возникающие при торможении поезда;
силы инерции, вызванные ускорениями при колебаниях от неровностей пути и изменении скорости движения вагона;
силы, возникающие при вписывании вагона в кривые и переходные участки пути;
силы давления ветра;
силы распора жидких, сыпучих и других навальных грузов; внутреннее давление или разрежение в резервуарах;
силы, возникающие при механизированной погрузке и раз-грузке вагона;
силы, прикладываемые к вагону при его ремонте;
силы, возникающие при работе механизмов, установленных на вагоне;
силы, вызванные технологическими факторами при изготовлении.
Перечисленные нагрузки приводятся к следующим основным видам по направлению их действия:
вертикальные;
боковые;
продольные;
группы самоуравновешенных сил -- вертикальных кососим-метричных, горизонтальных от распора сыпучих грузов и другие.
5. Общее устройство грузовых и пассажирских вагонов
Все вагоны состоят из следующих основных узлов; кузова с рамой, ходовых частей, автосцепных устройств и тормозного оборудования.
Кузов служит для размещения в вагоне пассажиров или грузов. Конструкция кузова зависит от назначения загона. Так, каркас кузова грузовых крытых вагонов состоит из металлических стоек, дуг и балок фасонного профиля. Стены кузова обшиты стальными листами. Если стены обшиваются досками, то каркас кузова дополнительно имеет металлические раскосы. Потолочные дуги и фрамуги покрыты стальными листами, сваренными в стыках и образующими цельнометаллическую крышу. Раньше крыша грузового вагона покрывалась кровельной сталью, делалась без загрузочных люков и была менее прочной и недолговечной. Кузов имеет по две (или по одной) задвижной цельнометаллической двери с обеих сторон и по два люка на каждой продольной стене.
Каркас кузова цельнометаллического пассажирского вагона представляет единую сварную металлическую несущую конструкцию, состоящую из поперечных и продольных балок и стоек, а также дуг крыши. Наружная обшивка и крыша выполнены из стальных гофрированных листов, привариваемых к каркасу. Такой кузов обладает большой прочностью и меньшей массой, приходящейся на одно пассажирское место. Внутренние перегородки, а также внутренняя обшивка стен выполнены из дерева, древесноволокнистых плит и полимерных материалов.
Основание кузова -- рама воспринимает продольные ударно-тяговые силы, действующие на вагон, и массу груза. Хребтовая балка рамы современных грузовых вагонов состоит из двух мощных стальных прокатных швеллерных или 2-образных балок, расположенных одна от другой на расстоянии, обеспечивающем размещение устройств автосцепки. Обе балки скреплены между собой стальными листами и образуют единую мощную конструкцию. К хребтовой балке прикреплены концевые (буферные) балки, поперечные и шкворневые балки, скрепленные боковыми продольными балками. Конструкция рамы полувагона или цистерны позволяет закрепить разгрузочные люки или котел.
Кузов опирается на ходовые части, которые передают на рельсы массу вагона с грузом.
К ходовым частям вагона относятся колесные пары, буксы с подшипниками, рессорное подвешивание. В четырехосных и многоосных вагонах все эти элементы объединяются в тележки, которые и обеспечивают более легкое прохождение вагонов на кривых участках пути и более плавный ход.
Основной тип тележки грузовых вагонов -- двухосная тележка ЦНИИ-ХЗ с одинарным рессорным подвешиванием. Она состоит из двух литых боковин, в которых имеется средний проем (окно) для размещения пружин рессорных комплектов. В пазы боковых проемов вставлены корпуса букс колесных пар. Литая надрессорная балка тележки представляет собой брус коробчатого сечения, воспринимающий нагрузку от вагона через пятниковое соединение. Концы балки опираются на клиновые амортизаторы и через них на комплекты пружин. Клинья амортизаторов размещены в особых углублениях и соприкасаются своими вертикальными плоскостями со стальными сменными планками, укрепленными на боковинах. В зависимости от массы груза вагона каждый рессорный комплект тележки состоит из пяти -- семи двухрядных пружин. Колесные пары для этой тележки имеют диаметр по кругу катания 950 мм.
На кронштейнах боковин валиками укреплены подвески триангелей с тормозными колодками. Триангели соединены с вертикальными рычагами, а последние -- с распорной тягой при помощи валиков, шайб и шплинтов.
Для шестиосных грузовых вагонов построены трехосные тележки, а для восьмиосных -- четырехосные, состоящие из двух сочлененных двухосных тележек типа ЦНИИ-ХЗ.
Под грузовыми вагонами еще имеется некоторое количество двухосных тележек с боковинами, отлитыми заодно с буксами, и поясные тележки, которые постепенно заменяются тележками типа ЦНИИ-ХЗ.
Тележка двухосная КВЗ-ЦНИИ -- наиболее совершенный тип тележки пассажирского вагона. Сварная рама тележки опирается на надбуксовые цилиндрические рессоры и через них на опоры роликовых букс колесных пар. Тележка имеет центральное рессорное подвешивание, состоящее из четырех трехрядных пружин, двух люлечных балок, четырех люлечных подвесок и боковых гидравлических гасителей колебаний. Тележки для вагонов массой брутто до 70 т имеют по одному с каждой стороны гидравлическому гасителю колебаний, а для вагонов массой брутто выше 70 т -- по два гасителя.
Тележка цельнометаллических пассажирских вагонов прежних выпусков имеет центральное люлечное подвешивание, снабженное эллиптическими рессорами без гидравлических гасителей колебаний.
Вагоны с такими тележками могут быть использованы для скоростей движения до 120 км/ч.
К основным характеристикам грузовых вагонов относятся:
Грузоподъемность -- максимальная масса груза в тоннах, которую можно перевозить в вагоне данного типа; длина вагона; тара -- масса порожнего вагона; коэффициент тары -- отношение массы порожнего вагона к грузоподъемности. Чем ниже коэффициент тары, тем экономичнее вагоны.
Допустимые нагрузки от оси вагона на рельсы (осевая), а также от вагона на 1 м пути определяют максимально возможную массу загруженного вагона (брутто).
Объем кузова и площадь пола определяют вместимость вагона. У открытого подвижного состава (платформ, полувагонов) большое значение имеет высота бортов или стен. При проектировании вагонов учитывается соотношение вместимости кузова и грузоподъемности. Вместимость крытого вагона характеризуется удельным объемом кузова, или отношением объема кузова вагона к его грузоподъемности, а вместимость платформы -- удельной
площадью пола, или отношением площади пола к грузоподъемности.
Для пассажирских вагонов основной конструкционной характеристикой является отношение тары к числу мест для пассажиров.
Чем меньше масса тары, приходящейся на каждое место, тем экономичнее вагон.
6. Устройство вагона типа Хоппер-цементовоз
6.1 Технико-экономические характеристика
Вагон-хоппер предназначен для бестарной перевозки цемента, гипса, извести, алебастра, глинозема, песка кварцевого и других грузов, разрешенных к перевозке в вагонах-цементовозах в пределах грузоподъемности.
Срок службы вагона-хоппера модели 19-3018 - 26 лет.
Грузоподъемность вагона составляет 73 тонны; масса тары - 20,3 тонны.
Габарит вагона - 1-ВМ.
Длина вагона: по осям автосцепок - 12 020 мм; по концевым балкам рамы - 10 800 мм. База вагона составляет 7 800 мм; его ширина - 3 240 мм.
Конструкционная скорость хоппера-цементовоза модели 19-3018 составляет 120 км/час.
Высота от уровня верха головки рельса: максимальная - 4 420 мм; до оси автосцепок - 1 060 мм.
В вагоне имеются 4 загрузочных и 4 выгрузочных люка. Размеры выгрузочных люков в свету составляют 750 Ч 475 мм.
Углы наклона стенок, как кузова, так и бункеров равняются 50?.
Нагрузка от колесной пары на рельс составляет 230,3 кН, что равняется 23,5 тс.
6.2 Конструкция кузова и рамы вагона
Крытый вагон-хоппер для перевозки це-мента бункерного типа служит для бестарной перевозки цемента насыпью (температура груза не должна превышать 70?С) к мес-там массового потребления, где имеются приемо-разгрузочные устройства, расположенные между рельсами.
Цельносварной кузов вагона состоит из двух вертикальных боковых и двух торцевых стен, установленных под углом 50? к горизонтали, рамы и бункеров. Обшивка боковых и торцевых стен выполнена из стальных листов марки 09Г2Д толщиной соответственно 3 и 4 мм. Торцевые стены усилены стойками. Хребтовая балка выполнена из двух Z-образных прокатных про-филей. Внутри кузова на хребтовой балке установлен конек, придающий ей дополнительную прочность и способствующий лучшему ссыпанию груза.
Страницы: 1, 2
