Розрахунок вагон-цистерни

1. Вибір основних параметрів вагона

Визначення оптимальних параметрів конструкції вагона являється першим етапом при проектуванні, тому саме вірний вибір основних геометричних параметрів вагона впливає на основні показники: тару вагона, об'єм кузова, вантажопідйомність, середнє статичне навантаження, середнє динамічне навантаження, середнє погонне навантаження, середній навантажувальний коефіцієнт тари та середнє фактичне навантаження на вісь брутто.

1.1 Розрахункова схема вагона і визначення параметрів вагона по довжині

Керуючись досвідом конструкторів, при проектуванні вагон-цистерн вибираю схему вагона у якого відстань по горизонталі між полюсом днища і торцем кінцевої балки рами ?3 = 0,015м; схематична модель проектного вагону зображена на рисунку 1.1

Рисунок 1.1 - Розрахункова схема вагон-цистерни

Довжина вагон-цистерни по осям зчеплення автозчепів визначається за наступною формулою:

, (1.1)

де - норма осьового навантаження; - кількість осей; - норма погонного навантаження.

Довжина рами вагон-цистерни розраховується за формулою:

, (1.2)

де - виліт автозчепу.

Мінімально допустима внутрішня довжина котла вагон-цистерни розраховується за наступною формулою:

, (1.3)

де - відстань між зовнішньою лінією горизонтальної проекції торцевої стіни і торцем кінцевої балки рами.

Мінімально можливий виліт днища визначається з виразу:

, (1.4)

де - ширина габариту;

- максимально можливе огородження на півширини кузова;

- коефіцієнт вильоту днища.

максимально допустима база вагон-цистерни буде обчислюватись за формулою:

, (1.5)

де - номінальний діаметр колеса за вершинами гребнів;

- база двохосьового візка;

- база чотиривісного візка;

- відстань по горизонталі між гребнем зовнішнього колеса і торцем кінцевої балки рами.

Мінімальна допустима база вагон-цистерни визначається з наступного виразу:

, (1.6)

Для визначення оптимального значення бази та відповідного їй оптимального значення обмеження радіусу циліндричної частини котла вагон-цистерни Еопт використовуємо програму GABARIT, в якій виконується розрахунок для десяти груп з рівним інтервалом розрахункового діапазону в одинадцять значень, при умові поступового збільшення мінімальної бази проектного вагона 2lmin на певний крок. В таблиці 1.1 наведені вхідні дані для розрахунку на ПК.

Результат розрахунку, графіки визначення оптимального значення баз вагона та оптимального обмеження Еопт наведений в додатку А.

Радіус циліндричної частини котла визначається за формулою:

, (1.7)

де В0 - напівширина габариту;

Еопт - оптимальне значення обмеження радіусу циліндричної частини котла;

- технологічний допуск на ширину кузова;

- висота виступаючих частин відносно внутрішньої лінії горизонтальної прекції обшивки в і-му поперечному перетині.

Результат розрахунку основних параметрів вагону зводжу до таблиці 1.2

Таблиця 1.1 - Вхідні дані для розрахунку в програмі GABARIT

Таблиця 1.2 - Результати розрахунку параметрів вагон-цистерни

1.2 Визначення внутрішньої ширини вагона

Радіус циліндричної частини котла (показаний на рисунку 2.1) визначається за формулою:

, (1.7)

де В0 - напівширина габариту;

Еопт - оптимальне значення обмеження радіусу циліндричної частини котла;

- технологічний допуск на ширину кузова;

- висота виступаючих частин відносно внутрішньої лінії горизонтальної проекції обшивки в і-му поперечному перетині.

Рисунок 1.2

Величини обмежень , та (поперечних зміщень вагон-цистерни при вписуванні в криву розрахункового радіуса з урахуванням найбільш допустимих розбігів і зношень деталей його ходових частин), визначаються по формулам

- обмеження направляючих поперечних перетинів вагон-цистерни:

, (1.8)

внутрішнє обмеження поперечних перетинів вагон-цистерни, розташованих між його направляючими перетинами:

, (1.9)

зовнішнє обмеження поперечних перетинів вагон-цистерни, розташованих зовні його направляючих перетинів:

, (1.10)

де - максимальна ширина колії в кривій розрахункового радіусу;

- мінімальна відстань зовнішніми гранями гранично зношених гребнів коліс;

- горизонтальне поперечне зміщення рами візка відносно колісної пари;

- горизонтальне поперечне зміщення котла відносно рами;

- відстань від розглянутого поперечного перетину вагон-цистерни до його направляючого перетину;

- величина додаткового поперечного зміщення в кривих ділянках колії розрахункового радіусу візкового рухомого складу;

- коефіцієнт розмірності, що залежить від величини розрахункового радіусу кривої;

- Величина, на яку допускається вихід рухомого складу, що проектується по габаритам Т, 1 - Т, Тц, Тпр та 1 - ВМ (в верхній частині за окреслення цих габаритів в кривих ділянках колії =250 м ;

- Величина, на яку дозволяється вихід рухомого складу, що проектується по габаритам 0 - ВМ, 02 - ВМ, 03 - ВМ та 1 - ВМ (в нижній частині) за обриси цих габаритів в кривих ділянках колії =250 м

- Додаткові обмеження внутрішніх перетинів рухомого складу, що мають місце лише у значно подовженого рухомого складу, що визначаються з умови вписування в криву радіусу=150 м;

- Додаткові обмеження зовнішніх перетинів рухомого складу, що мають місце лише у значно подовженого рухомого складу, що визначаються з умови вписування в криву радіусу =150 м.

Значення коефіцієнтів , , , , що входять до формул (1.8), (1.9) та (1.10) потрібно приймати згідно табл. 1.3 :

Таблиця 1.3

В табл. 1.3 за базу візка приймають:

у трьохосних візків -- відстань між крайніми осями;

у рухомого складу з зчленованими візками

, (1.11)

де - база ходового візка;

- відстань між опорними точками першої, другої, третьої та - ої з'єднувальних балок.

мм

3,803*10-3мм

мм

Оскільки дані величин обмежень дорівнюють від'ємним значенням, то їх значення не враховуються, а величини обмежень розраховуються з умови вписування в габарит на прямій ділянці колії по наступним формулам:

(1.12)

мм

(1.13)

мм

де - максимальна ширина колії на прямій ділянці.

1.3 Обчислення основних геометричних параметрів вагона

Розрахунок основних технічних параметрів вагон-цистерни виконую після машинного обчислення на ПК програмою «Розрахунок ТЕП вагонів» в середовищі Excel та визначення оптимального варіанту вагона, що проектується. Результати розрахунку з графіком залежності основних техніко-економічних показників від напівдовжини циліндричної частини котла вагон-цистерни наведені в додатку Б.

До основних розрахункових технічних параметрів вагон-цистерни належать:

Тара циліндричної частини котла:

, (1.14)

де - погонна маса хребтової балки рами; - усереднена товщина оболонки циліндра котла.

Маса днища:

, (1.15)

, (1.16)

, (1.17)

, (1.18)

, (1.19)

, (1.20)

де - коефіцієнт вильоту днища.

Маса хребтової балки визначається наступним чином:

, (1.21)

де - погонна маса хребтової балки рами.

Маса котла визначається як:

, (1.22)

Тара вагон-цистерни обчислюється за формулою:

, (1.23)

де - маса уніфікованих елементів вагона;

- маса додаткових елементів кузова.

Об'єм котла вагон-цистерни розраховується за формулою:

(1.24)

м3

Вантажопідйомність вагон-цистерни визначається за формулою:

(1.25)

1.4 Визначення основних техніко-економічних параметрів вагона

Середнє статичне навантаження визначається за формулою:

, (1.26)

де - доля i-го вантажу в загальному об'ємі перевезень.

Знаходимо статичне навантаження за наступною формулою:

, (1.27)

, (1.28)

де - коефіцієнт заповнення котла цистерни;

- Питомий об'єм i - го вантажу.

,

,

Оскільки , ,, , , то , , , , .

Середнє динамічне навантаження вираховується за формулою:

, (1.29)

де - дальність перевезень i - го вантажу.

Середня дальність перевезення вантажу розраховується за формулою:

, (1.30)

Середня дальність вантажного рейсу становитиме:

, (1.31)

Середнє погонне навантаження обчислюється за формулою:

, (1.32)

т/м

Середній навантажувальний коефіцієнт тари розраховується за формулою:

, (1.33)

Середнє фактичне навантаження на вісь брутто визначається за формулою:

, (1.34)

1.5 Аналіз результатів обчислення основних техніко-економічних параметрів

Враховуючи результати розрахунку, графік залежності техніко-економічних показників вагон-цистерни від напівдовжини циліндричної частини котла, уніфікацію деяких деталей обираю наступні параметри вагон-цистерни та порівнюю їх з відповідними параметрами вагон прототипа, дані для порівняння зводжу до таблиці 1.4.

Таблиця 1.4

Страницы: 1, 2