де Bб - півширина будівельного обрису, мм;
бг - плюсовий допуск деталі вагона горизонтальному напрямку, мм .
На кожний тип вагона допуски встановлені заводом - виготівником.
Тому приймаємо бг = 15 мм - для горизонтальних розмірів від осі колії для вантажного вагона.
Для напрямного і внутрішнього перерізу:
2Bn = 2(1650-15)=3270 мм; Bб = 1635 мм.
Для зовнішнього перерізу:
2Bn = 2(1635 - 15) = 3240 мм; Bб = 1620 мм.
При проектуванні вагона його номінальні розміри приймаються в межах проектного обрису.
В цьому підрозділі були визначені всі розміри проектного обрису вагона
у заданих перерізах. В результаті порівняння отриманих числових значень (рисунок 2, 3, 4) із стандартизованими для габариту 1-Вм можна зробити висновок про вдале вписування вагона у габарит.
- по вертикальних розмірах поверху
- по вертикальних розмірах понизу
- по горизонтальних розмірах зміщень.
3. Визначення навантажень діючих на вагон
В процесі експлуатації вагон піддається дії навантажень. Всі навантаження діючі на вагон діляться на дві групи навантажень:
- навантаження, складові сили яких по величині і направленню дії не залежать від часу , названі статичними;
-навантаження, складові сили яких залежать від часу, дозволяючи динамічними навантаженнями.
3.1 Вертикальне статичне навантаження
Складається із власної ваги вагона і ваги перевозимого в ньому вантажу.
, (3.1)
де Р- вантажопідємність вагона ,65т;
Т- тара вагона ,22т;
кН
3.2 Вертикальне динамічне навантаження
Вертикальне динамічне навантаження виникає при коливаннях кузова вагона на ресорах із - за нерівності колії
. (3.2)
Коефіцієнт динаміки вертикальний визначається по формулі:
, (3.3)
де - математичне очікування ;
- параметр розподілення,
- довірлива імовірність,.
При математичне очікування визначається по формулі:
, (3.4)
де - безрозмірний коефіцієнт для кузова,;
- коефіцієнт ,який враховує вісність візка або групи візків під одним кінцем вагона,
, (3.5)
.
де - число осей візка під одним кінцем вагона ;
- швидкість руху вагона ,
- статичний прогин ресорного підвішування вагона, для вантажних вагонів
.
.
Коефіцієнт динаміки вертикальний
.
852,5*0,34=290кН
3.3 Вертикальні навантаження обумовлені діями бокових сил
Вертикальні навантаження перпендикулярні повздовжній площині симетрії вагона і обумовлені дією центробіжної сили і сили тиску вітру.
Центр обіжна сила, виникаюча під час руху в кривих ділянках колії прикладена до центру ваги вагона і направлена горизонтально, перпендикулярно повздовжній вісі вагона.
Величина центр обіжної сили визначається по формулі :
, (3.6)
де - вага брутто вагона ;
- для вантажних вагонів ,;
Сила тиску вітру визначається по формулі:
, (3.7)
де - тиск вітру перпендикулярний боковій стіні вагона,;
- площа бокової проекції вагона ,;
.
3.4 Зусилля розпору
Тиск розпору сипучого або навалочного вантажу, який діє на бокову стінку розподіляється по її довжині рівномірно, а по висоті за лінійним законом.
Величина тиску визначається по формулі:
, (3.8)
де - насипна маса сипучого вантажу,т/м3;
- кут відкосу ,;
- відстань від поверхні вантажу до точки в якій визначається тиск,;
.
3.5 Відцентрові зусилля
, (3.9)
3.6 Повздовжні зусилля
Повздовжні навантаження ,які враховуються при розрахунках всіх типів вагонів, представляють собою стискуючі і розтягуючи сили ,які виникають між вагоном при різних режимах руху потяга а також при маневрових роботах на станціях.
Величини повздовжніх сил в сумісності з іншими діючими на вагон навантаженнями приймають находячи з трьох режимів завантаження конструкції вагонів в експлуатації.
1-трогання з місця, осадження або гальмування потяга при малих швидкостях руху вагонів при маневрових роботах на безгірочних станціях і сортируючи гірках.
Характер дії цих найбільш значних по величині повздовжніх сил -повторно ударний з числом повторень за амортизаційний строк служби вагона 500-1000 раз.
Сили діючі при першому розрахунковому режимі:
2-відноситься тільки до пасажирських вагонів
3-рух поїзда з найбільш допустимою швидкістю. Передається тільки автозчеп кою на раму вагона. Характер дії повздовжніх сил повторно-ударний.
Сили діючі при третьому розрахунковому режимі:
Так як проектує мий вагон являється вантажним, то другий розрахунковий режим не приймається ,він призначений тільки для пасажирськихвагонів і враховує можливість постановки їх в вантажні поїзда.
При проектуванні за основу приймають режими, які найбільш пружні і експлуатаційно надійні розміри перерізу конструкції.
Сили інерції окремих мас вагона у загальному випадку визначається за формулою:
(3.10)
де N-зовнішня повздовжня сила удару чи ривка,що прикладена до автозчепу або гальмівна сила вагона;
-маса вузла деталі,вантажу для якої знаходиться сила інерції;
-загальна маса (маса брутто) вагона;
Повздовжня сила інерції кузова зумовлює появу вертикальної динамічної сили,що діє на передній за ходом руху візок вагона і визначається за формулою:
(3.11)
де - повздовжня сила інерції кузова брутто;
- відстань від центра мас завантаженого кузова до осі автозчепу;
- база вагона.
(3.12)
де - відстань від центра мас до геометричної осі колісної пари;
- висота вісі автозчепу до рівня головки рейки,;
- радіус середньо вантажного колеса,,
.
3.7 горизонтальні бокові сили при вписуванні вагону в криві ділянку колії
(3,13) | ||
(3.14) | ||
(3.15) | ||
(3.17) |
Кути і ., які визначають сили тертя , знаходять з виразів
(3.18) | ||
(3.19) | ||
(3.20) | ||
(3.21) |
де - відстань між кругами катання коліс
- база візка
- відстань від полюса повороту до середини бази візка, знаходять з графіка
Бокове навантаження на пятник дорівнює сумі центробіжної сили вагона і тиску вітру на кузов
Нц=852,5*0,075=63,94кН
(3.21)
(3.22)
Звідси знаходимо
4. Розрахунок на прочність надресорної балки 4-х вісного вагону
Надресорна балка візка вантажного вагона підвергається дії зовнішніх навантажень у вертикальній та горизонтальній площинах.
У вертикальній площині на неї діють навантаження у вигляді статичної і динамічної, а також вертикальна, зумовлена дією бокових зусиль. Вказана група сил, яка прикладена до підп'ятника і направлена зверху вниз, за винятком вертикальної сили, зумовленої дією бокових сил, діє знизу верх і прикладена до ковзуна. Крім цього, на надресорну балку у вертикальній площині діє горизонтальна сила, прикладена до підп'ятника і рівна сумі центробіжної і вітрової сил, які приходяться на візок.
Надрисорна балка розраховується,як балка на двох опорах.Опорами в вертикальній площині являються ресорні комплекти.
Рисунок(4.1)-дія сил на надресорну балку
;
(4.1)
де- вага брутто вагона, кН;
-вага частин вагона, що передають навантаження на рейки від тих частин,що розраховується, кН;
-число однойменних ппараллельно навантажених деталей вагона, який розраховується;
852,5*0,34=290кН
Вертикальні складові від бокових сил врівноважуються реактивною опорою і складають :
Згинаючі моменти у перерізах
Mz1= (4.2)
Mz2= (4.3)
Mz1 = 398*1,018=405кН*м
Mz2 =(579+398)*(1,018-0,7)=304 кН*м
На надресорну балку візка у горизонтальній площині діє сила інерції , а у візках без поперечного зв язку діє також навантаження . Сила врівноважується реакціями . Сила врівноважується реакціями на лівому кінці балки - і , а на правому кінці силами і .
Рисунок (4.2)- Розрахункова схема сил, які діють у вертикальній площині на надресорну балку і епюра згинаючих моментів
Моменти від сил і
, (4.4)
де - зусилля ,яке передається на кожну боковину
- база візка
- відстань між лініями дії сил і
Рисунок 4 - Розрахункова схема сил, які діють у горизонтальній площині на надресорну балку і епюра згинаючих моментів.
Визначаемо дію сил
(4.5)
(4.6)
Знаходимо момент сил від і
Момент від сил і знаходимо за формулою
,де (4.7)
- зусилля ,яке передається на внутрішню боковину від буксового вузла.
Визначаємо геометричні характеристики перерізів. Визначення будемо робити по середньому перерізу надресорної балки
(4.8) | ||
(4.9) | ||
(4.10) | ||
(4.11) | ||
(4.12) | ||
(4.13) | ||
(4.14) | ||
(4.15) |
За допомогою ЄОМ розраховуємо найбільше нормальне навантаження надресорної балки
Таблиця(4.1)- розрахунок найбільшого нормального навантаження надресорної балки
H см | b см | F см^2 | а см | S см | |
2,8 | 13,73 | 38,444 | -16,25 | -624,715 | |
2 | 31,25 | 62,5 | 0 | 0 | |
5 | 2,2 | 11 | -12 | -132 | |
18,75 | 1,6 | 30 | 4,5 | 135 | |
6,25 | 3,75 | 23,4375 | 13,75 | 322,2656 | |
2 | 18 | 36 | 18,25 | 657 | |
3,4 | 3 | 10,2 | 21,25 | 216,75 | |
211,5815 | 2,714323 | ||||
I см^4 | Iyc см^4 | Zz см | Izc см^4 | Zy см | |
603,9325 | 14722,83 | 19,164 | 603,9325 | 0 | |
5086,263 | 5712,063 | 3,1643 | 15246,42 | 12,75 | |
4,436667 | 2195,692 | 14,114 | 434,1242 | 6,25 | |
6,4 | 1859,788 | 7,86 | 6,4 | 0 | |
27,46582 | 2881,996 | 11,036 | 502,0752 | 4,5 | |
972 | 9549,723 | 15,436 | 5528,25 | 11,25 | |
7,65 | 3607,371 | 18,786 | 3593,588 | 18,75 | |
6708,148 | 40529,47 | 25914,79 | |||
81058,93 | 51829,58 | ||||
Wz см^3 | Wy см^3 | Mz кН | My кН | ||
2657,927 | 3954,094 | 405 | 122,1 | 183 |
?=0,9?т
?т=280МПа
< |
Умова виконується.
5. Короткий технічний опис спроектованого вагона
Чотирьохвісний критий вагон - хопер для перевезення зерна вантажопідйомністю 65 тони призначений для перевезення насипного зерна і других аналогічних продуктів (комбікормів, круп і др.).
Використання хоперів-зерновозів дозволяє усунути недоліки, властиві існуючому методу перевозки зерна в критих універсальних вагонах: труднощі в організації механізованого розвантаження, необхідність виконання значних підготовчих робіт по очистці, промивці і дезінфекції кузова, великі затрати ручної праці і простій вагонів під час розвантаження зерна.
Кузов вагона виконаний двома вертикальними боковими і двома нахиленими під кутом 55 градусів до горизонту торцевими стінками і дахом. Нижню частину кузова складають шість бункерів з нахиленими під кутом 55 градусів до горизонту стінками. Кожна бокова стінка має десять стійок, обшитих металевим листом.
Дах представляє собою набір дуг, обшитими гофрованими листами. Дах з'єднується з верхами бокових і торцевих стін за допомогою зварки.
Рама вагона складається з хребтової балки звареної з двох швелерів №31, двох шворневих балок ,зварених із двох горизонтальних і двох вертикальних листів ,двох середніх поперечних і двох кінцевих балок.
Кожен бункер вагона має люк з кришкою на скобах, яка з'єднується з механізмом розвантаження.
Розвантаження проводиться в міжрейковий простір ,обладнаний спеціальними приймальним пристроєм. Всі несущі елементи вагона виготовлені із низьколегованої сталі 0УГ2Д ГОСТ 19281-73 або ГОСТ 19282-73, а обшивки - з сталі 10ХНДП.
Ходовою частиною вагона служать два стандартні двохвісні візки моделі 18-100 (ГОСТ 9276-70) з литими боковими і надресорними балками, з центральним ресорним підвішуванням і колісними парами з буксовими вузлами, обладнаними роликовими підшипниками.
Вагон обладнаний пневматичними гальмами з повітророзподільником ум. №483.000, з вантажним авторежимом.
На вагон встановлені типові автозчепи СА-3 з розчіпним приводом, підніжки і поручні, а також скоби для сигнальних ліхтарів.
Технічна характеристика
Вантажопідйомність 65т
Тара 22т
Об'єм кузова 95,7м3
База вагона 10,5м
База візка 1850мм
Довжина вагона
по осях зчеплення автозчепу 14720мм
по кінцевим балкам рами 13500мм
Ширина ,максимальна 3040мм
Висота від рівня головки рейок
максимальна 4885мм
до вісі автозчепу 1040-1080мм
до розвантажувального пристрою 350мм
Кількість люків ,
завантажувальних 4
розвантажувальних 6
Питомий об'єм 1,33м3?т
Конструктивна швидкість 120км?год
6. Техніко-економічне обґрунтування спроектованого вагона
Вагони - хопери призначені для перевезення вантажів, яким потрібен захист від атмосферних опадів. Проектуючий вагон відноситься до спеціалізованих , так як перевозить вантаж одного типу.
Несучі елементи виконані з корозійних низьколегованих сталей, з урахуванням вимог пред'явлених до забезпечення безпеки, надійності і довговічності вагона.
В проектуючому вагоні використовуються стандартні вузли і деталі, такі як : автозчеп СА - 3, поглинаючий апарат Ш - 1 - ТМ, стандартне гальмівне обладнання, вантажні візки моделі 18 - 100. Застосування цього обладнання дозволяє знизити витрати на ремонт і навіть прискорити його.
Наявність завантажувальних і розвантажувальних люків дозволяє скоріше виконати завантаження і розвантаження вагона, полегшує працю працівників по обслуговуванню вагона.
Тому, з техніко-економічної сторони дозволяється використовувати вагон - хопер для перевезення даного вантажу.
Список використаних джерел
1. П.В. Шевченко, А.П. Горбенко „Вагони промислового залізничного транспорту ”, 1980 р.175с
2. „Вагони” під редакцією Л.А. Шадура - М: Транспорт, 1980р. 439с
3. „ Розрахунок вагонів на міцність”. Під редакцією Л.А. Шадура - М: Транспорт,1971р.170с
4. В.В.Лукін “Вагони”. М.-Транспорт,1965р.387с
5. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліні „ Вагони”-Харків, 1982р.14с
6. Методичні вказівки „Розрахунки по вписуванні проектуючого вагона в габарит” - Харків,1989р.29с
Страницы: 1, 2
