Проектування вагона-хопера для перевезення зерна

Проектування вагона-хопера для перевезення зерна

Пояснювальна записка та розрахунки до курсового проекту з дисципліни “Вагони"

2007

Зміст

Вступ

1. Визначення основних техніко-економічних показників вагона-хопера для зерна

1.1 Питомий об'єм кузова

1.2 Визначення тари, геометричного об'єму кузова

1.3 Визначення основних лінійних розмірів вагона

2. Вписування вагона в габарит

2.1 Класифікація габаритів рухомого с кладу

2.2 Визначення вертикальних розмірів будівельного обрису вагона

2.3 Визначення горизонтальних розмірів будівельного обрису вагона

2.4 Розміри проектного обрису вагона

2.5 Побудова вертикальних та горизонтальних габаритних рамок

3. Визначення навантажень діючих на вагон

3.1 Вертикальне статичне навантаження

3.2 Вертикальне динамічне навантаження

3.3 Вертикальні навантаження обумовлені діями бокових сил

3.4 Відцентрові зусилля

3.5 Повздовжні зусилля

4. Розрахунок на міцність надресорної балки

5. Короткий технічний опис спроектованого вагона

6. Техніко-економічне обґрунтування спроектованого вагона

Список використаних джерел

Вступ

Залізничний транспорт являється основним видом транспорту України, відіграє важливу роль для країни. Для нормальної діяльності залізничного транспорту необхідні відповідні розвиток роботи всіх його окремих галузей.

Вагонне господарство з його основою-вагонним парком, являється одним із основних і складних галузей залізничного транспорту. Сучасний парк вагонів відрізняється багато-образом типів і конструкцій. Це обумовлено необхідністю задоволення різним вимогам перевезень: найбільша провізна можливість залізничних доріг, забезпечення комфорту пасажирів, універсальність, максимальне використання вантажопідйомності і іншого.

Вагони типу хопер (зерновоз) відноситься до категорії спеціалізованого рухомого складу. Він призначений для перевезення сипучих і пиловидних вантажів. Ця категорія дає народному господарству значні вигоди, оскільки значно прискорює завантаження і розвантаження вантажів,при цьому значно знижується загублення вантажів при завантаженні і розвантаженні а також транспортуванні. В цих вагонах цього типу практично повністю використовується їх вантажопідйомність.

1 Визначення основних техніко-економічних показників вагона - хопера для зерна

1.1 Питомий об'єм кузова

, (1.1)

де г-маса перевезеного вантажу, м3/т;

т/м3

Коефіцієнт тари

, (1.2)

де Т-тара вагона,Т=22т;

Р- вантажопідйомність,Р=65т;

Кт=,

1.2 Визначення тари, геометричного об'єму кузова

(1.3)

де Р- вантажопідйомність;

Km- коефіцієнт тари;

Т=65*0.34=22,1 т

Повний об'єм кузова

, (1.4)

V=1,34*65= 87,1м3

1.3 Визначення основних лінійних розмірів вагона

Вибираємо згідно вагона прототипу внутрішню довжину і внутрішню ширину кузова

, (1.5)

де - товщина торцевої стінки кузова під дахом вагону,;

.

Вибираємо ширину вагона по стійкам

-висота двутавра;

Товщина бокової стінки ;

, (1.6)

.

Позначаємо геометричні розміри бункера

Рисунок (1.1)- бункер вагона-хопера для зерна

Ширина бункера дорівнює половині ширини вагона

Знизу бункера мається розвантажувальний люк, який має слідуючі розміри

- довжина

- ширина

Кут нахилу бункера

По заданим даним розмірам визначаємо висоту бункера. Для цього розглянемо трикутник АВС (рисунок 1 ) у якого:

.

Сторону а визначаємо по формулі

, (1.7)

.

Визначаємо внутрішній об'єм бункера по формулі для зрізаної піраміди:

, (1.8)

де - висота бункера ;

- площа розвантажувального люка, ;

- площа верхньої основи, м;

,

,

.

Так як у вагоні є шість бункерів , то отриманий об'єм помножимо на 6.

, (1.9)

.

Визначаємо площу бокової поверхні бункера. Цю поверхню будемо розглядати в вигляді трапеції

, (1.10)

.

Так як на головній проекції розглядається три бункера то площа потроюється

.

Визначення параметрів трапеції бокової стінки вагона.

Складаємо розрахункову схему

Рисунок (1.2)- бокова стінка вагона

Зовнішня довжина і внутрішня довжина верхньої основи кузова уже відома і вона дорівнює:

,

.

Зовнішня ширина і внутрішня ширина кузова дорівнює:

,

.

Нижня основа визначається ,як трикратне збільшення довжини верхньої основи бункера

.

Визначимо висоту трапеції, розбив її на два трикутника і один прямокутник (рисунок 2).

Сторону „” находимо із виразу

.

Висоту „” знаходимо по формулі:

, (1.11)

.

Визначаємо площу трапеції:

.

Визначаємо об'єм трапеції:

, (1.12)

.

Визначаємо об'єм паралелепіпеда:

, (1.13)

.

Рисунок (1.3)- схема даху вагона

Тоді , (1.14)

де - об'єм бункера;

- об'єм трапеції;

- об'єм паралелепіпеда;

.

Визначаємо зовнішню довжину вагона, її можна прийняти згідно з довжиною вагона прототипу

.

Визначаємо довжину вагона по осях зчеплення автозчепів

, (1.15)

де - виліт автозчепів;

,

.

База вагона

, (1.16)

.

Погонне навантаження

, (1.17)

, (1.18)

Рбр=(65+22)*9.81=853,5кН,

qn =0.058кн./м

Осьове навантаження

, (1.19)

де n- кількість осей у вагоні;

qо= .к

Загальна висота вагона 3915мм

2. Перевірка вписування вагона в габарит

2.1 Класифікація габаритів рухомого складу

Для забезпечення безпеки руху поїздів вагони повинні вільно проходити по залізничній колії, не чіпляючи споруди, станційних платформ, будівель, а також рухомого складу розташованого на сусідніх коліях. Ця вимога виконується, якщо розміри поперечного перерізу вагона знаходяться в строго визначених границях, а всі вказані будівлі приближуються до колії не більше ніж на певну величину. Ці обмеження в вагонобудуванні та будівель визначаються двома габаритами (ГОСТ 9238-83) рухомого складу та приближення будівель.

Габарит приближення будівель - граничні поперечні (перпендикулярній осі колії) контурів в середину яких, крім рухомого складу, не повинні входити ніякі частини будівель та пристроїв, а також матеріали які лежать поруч, запасні частини та обладнання, за винятком частин приладів, призначених для взаємодії з рухомим складом (контактні дроти з деталями кріплення, хоботів гідравлічних колонок при заправленні води та інші), при умові, що положення цих установ зв'язано з частинами рухомого складу, з якими вони можуть торкатись та що вони не можуть визвати торкання з іншими елементами рухомого складу.

Габарити рухомого складу - поперечні (перпендикулярні осі колії) контурів у яких, не виходячи на зовні, повинен міститися розташований на прямій горизонтальній коли (при найбільш несприятливому положенні i відсутності бокових нахилень на ресорах та динамічних коливань) як у порожньому, так i в навантаженому стані не лише новий рухомий склад, але и рухомий склад, який має максимальне нормоване спрацювання.

Згідно з відповідно до призначення габаритів прийнята така їх класифікація:

Т - для вагонів приміських електропоїздів, а також окремих типів вантажних вагонів (думпкарів), призначених для експлуатації лише на залізничних коліях промислових підприємств;

Тц - для великовантажних цистерн та думпкарів, що допускаються до експлуатації на окремих коліях загальної мережі залізниць СНД;

1-ВМ (О-Т) - для рухомого складу, що допускаються до експлуатації як по всій мережі залізниць коли 1520 мм, так i по магістральних лініях залізниць - членів ОСЗ колії 1435 мм, що використовуються для міжнародних сполучень;

О-ВМ (01-Т) - для рухомого складу, що допускається до експлуатації як по всій мережі залізниць колії 1520 мм, так i по основних лініях залізниць - членів ОСЗ колії 1435 мм з незначними обмеженнями лише на окремих дільницях;

02-ВМ (02-Т) - для рухомого складу, що допускається до експлуатації як по всій мережі залізниць колії 1520мм, так i по всіх залізницях - членах ОСЗ колії 1435мм;

03-ВМ (03-Т) - для рухомого складу, що допускається до експлуатації як по всій мережі залізниць коли 1520 мм, так i по всіх залізницях колії 1435 мм європейських та азіатських країн. Цей габарит відомий ще під назвою міжнародний „Р1Ц".

Проектуємий вагон вписується в габарит 1-Вм. Накреслимо його контур з його розмірами.

Рисунок 4-Контур габариту 1-Вм

2.2 Визначення вертикальних розмірів будівельного обрису вагона

Будівельний обрис вагона - поперечний (перпендикулярний осі колії ) контур, одержаний зменшенням габариту рухомого складу на величини можливих зміщень вагона як у вертикальному так і в горизонтальному напрямках.

Вертикальні розміри габариту рухомого складу зверху - це одночасно і те максимальні будівельні розміри, які може мати проектуємий вагон по висоті в ненавантаженому стані. Найменші вертикальні розміри будівельного обрису вагона - найменша допустима висота нижнього контуру вагона над рівнем верха головки рейси. Їх отримують відповідним збільшенням вертикальних розмірів нижньої частини габариту на величини можливих в експлуатації зниженням елементів вагона.

Величини паралельних статичних знижень вантажних вагонів приведені в таблиці 1.

Таблиця (2.1) - Величини паралельних статичних знижень вантажних вагонів.

Рівномірний статичний прогин від розрахункового навантаження розраховується за формулою

, (2.1)

де- гнучкість ресорного підвішування візка,;

- вертикальне розрахункове навантаження вагона.

Вертикальне розрахункове навантаження визначається за формулою:

, (2.2)

де - вантажопідйомність вагона, т;

g- прискорення вільного падіння,;

мм.

Розрахунок можливих вертикальних зміщень

, (2.3)

де - підсумкова величина знижень, ;

2.3 Визначення горизонтальних розмірів будівельного обрису вагона

Максимально допустимі горизонтальні розміри будівельного обрису вагона отримують шляхом зменшення поперечних розмірів заданого габариту з кожної сторони на величину обмеження трьох категорій:

- для направляючих поперечних перерізів вагона;

- для внутрішніх перерізів вагона, тобто розташованих між його направляючими перерізами;

- для зовнішніх перерізів вагона, розташованих з зовні його направляючих перерізів, тобто в консольних частинах вагона.

Направляючі перерізи вагона це перерізи по п'ятникам кузова вагона.

Величини обрисів визначаються по формулі:

- для напрямного перерізу

, (2.4)

- для внутрішнього перерізу

=, (2.5)

- для зовнішнього перерізу

, (2.6)

де - ширина колії в кривій розрахункового радіуса, S=1545 мм;

- найбільша відстань між зовнішніми гранями гранично зношених граней коліс, мм;

- найбільше поперечне зміщення в один бік рами візка відносно колісної пари, мм ;

- найбільше переміщення кузова відносно візка, мм;

- база вагона, м;

- відстань від розрахункового перерізу вагона до найближчого

напрямного перерізу, м;

- додаткові обмеження тільки для дуже довгомірних вагонів, .

Величина d визначається за формулою:

, (2.7)

де - мінімально допустима ПТЕ відстань між внутрішніми гранями колії, ;

- мінімально допустима в експлуатації товщина гребня колеса на рівні головки рейки, ;

.

Величини горизонтальних поперечних зміщень проектного вантажного вагона зводимо в таблицю 2.

Таблиця (2.2)- Величини горизонтальних поперечних зміщень (q+щ) вантажного вагона на підшипниках кочення, мм

, (2.8)

де - зовнішня довжина кузова,;

- база вагона, що розраховується, ;

, (2.9)

Коефіцієнти, [4] числові значення яких дорівнюють: .

, (2.10)

де - база візка,;

.

(2.11)

Так як при проектуванні вагона по заданому габариту окремо взята величина в дужках (К1-К3), [К2(l-n)*n+K1-K3] або [K2(l + n)*n-K1-K3] є від'ємною, це свідчить про не до використання уширення габариту приближення будівель в кривій.

В цьому випадку розрахунок обрисів, , проводиться з умови вписування в габарит на прямій дільниці колії по наступним формулам:

, (2.12)

, (2.13)

де , , - обмеження півширини відповідних перерізів вагона на прямій дільниці колії,;

- максимальна ширина колії на прямій дільниці,

Вичислити обмеження для різних перерізів вагона, можливо знайшовши у відповідних перерізах максимальну допустиму ширину будівельного обрису вагона на певній висоті від рівня головки рейки.

(2.14)

де - півширина габариту,

- одне з обмежень ,, , .

Визначимо обрис використовуючи формули:

,

.

Ширина для направляючого та внутрішнього перерізів

Ширина для зовнiшнього перерізу

Висота габариту по низу

.

для внутрішніх і напрямних перерізів:

2Bб = 2(1700-50)=3300 мм; Bб = 1650 мм.

для зовнішніх перерізів:

2Bб = 2(1700-65) = 3270мм; Bб = 1635 мм.

При виготовленні нового та відремонтованого вагона його фактичні розміри не повинні перевищувати розміри відповідного будівельного обрису.

З приведених розрахунків видно, що максимальна ширина будівельного обрису менша ніж ширина габариту 1-Вм, тому проектуємий вагон вписується в габарит 1-Вм.

2.4 Розміри проектного обрису вагона

Проектний обрис вагона - поперечний (перпендикулярний осі колії) контур, що має розміри, змінені порівняно з будівельним обрисом на величини плюсових конструкційних та технологічних допусків на виготовлення та складання вагона.

Вертикальні розміри проектного обрису знизу hп (відстань від рівня головки рейки до нижньої лінії обрису) визначають шляхом збільшення, а зверху Hп (відстань від рівня головки рейки до верхньої лінії обрису) - шляхом зменшення вертикальних розмірів будівельного обрису на величину плюсових допусків деталей вагона у вертикальному напрямку дВ. Тобто :

hn=hб+дВ, (2.15)

де hб=460 мм, дВ =20 мм обираємо згідно з .

hn = 460 + 20 = 480 мм.

Hп = Hr - дВ, (2.16)

де Hr=4700 мм, дВ = 30 мм обираємо згідно з :

Hп = 4700 - 30 = 4730 мм.

Ширина проектного обрису Bn на певному рівні від головки рейки визначається за формулою :

Страницы: 1, 2