1 Описание конструкции вагона

В этом разделе студент должен дать полное описание конструкции заданного типа вагона с подробным изложением устройства кузова и с указанием применяемых на вагоне ходовых частей, автосцепного и тормозного оборудования.

Кроме того, студенты должны выполнить чертёж заданного типа вагона по полученным в результате расчётов размерам, в двух видах, на формате А-3.

На чертеже наносятся следующие размеры: длина вагона по осям сцепления, длина рамы, база вагона, база тележки, ширина вагона, высота вагона от уровня головки рельса.

1. Назначение вагона

Описание назначения вагона, вид перевозимого груза. Общий вид вагона.

2. Устройство кузова

Описание конструкции кузова должно содержать: описание элементов конструкции рамы, узлов и деталей вагона, погрузочных и разгрузочных устройств, крепёжных деталей, способы крепления отдельных элементов конструкции друг к другу, внутреннее обустройство.

3. Ходовая часть

Описание конструкции ходовой части должно содержать: модель тележки, устройство тележки.

4. Автосцепное устройство

Описание конструкции автосцепного устройства.

5. Тормозное оборудование

Описание конструкции подвагонного тормозного оборудования, тормозной рычажной передачи.

2 Выбор основных технико-экономических параметров грузовых вагонов

Основными параметрами вагона являются: грузоподъёмность (Р), тара (Т), осность (m₀), объём кузова (V) или площадь пола (F), линейные размеры, статическая и погонная нагрузки. Для сравнения параметров между собой пользуются параметрами, представляющими отношения этих величин: удельный объём кузова (v_у)_, удельная площадь пола (f_у)_, коэффициент тары (k_т)_, осевая и погонная нагрузки.

1.1 Определение грузоподъемности, тары вагона, объема кузова, площади пола

Расчёт грузоподъёмности вагона.

Одним из основных факторов, влияющих на величину грузоподъёмности вагона, является допускаемая осевая нагрузка (p_0.) Возможные осевые нагрузки вагона определяются на основе прочности пути, которая зависит от грузонапряжённости железных дорог.

На основании исходной величины осевой нагрузки и осности вагона грузоподъёмность вагона определяется по формуле:

,

г де р₀ m₀ – вес брутто, кН

р₀ – заданная осевая нагрузка, кН.

m₀ – количество колёсных пар в вагоне.

k_т – технический коэффициент тары вагона, определяемый по графикам.

Запишем формулу в следующем виде:

Определение тары вагона.

Левая часть данного равенства по условию задачи остаётся постоянной величиной, а величины слагаемых правой части можно изменять, оставляя неизменной их сумму. Из веса вагона брутто вычитается грузоподъёмность и получается вес тары вагона.

.

Вычисление объёма кузова и площади пола.

Зная удельный объём (v_у,опт), удельную площадь пола (f_{у ,опт.}) и, определив грузоподъемность вагона (Р), можно определить внутренний объем кузова (V) или площадь пола (F) (для платформ):

2.2 Определение линейных размеров вагона

Внутренняя длина крытых вагонов, цистерн, изотермических и полувагонов (в м) находится из выражения:

г де F_к – площадь поперечного сечения кузова, заполненного грузом, м².

Внутренняя длина платформы, м:

.

Площадь поперечного сечения крытых, изотермических и полувагонов в м² определяется по формуле:

где 2В_в – внутренняя ширина крытого, изотермического и полувагона, м.

Н_в – внутренняя высота крытого, изотермического и полувагона, м.

Для достижения возможно большей погонной нагрузки площадь поперечного сечения кузова (F_к, ) а следовательно, внутреннюю ширину (2В_в) и внутреннюю высоту (Н_в) вагона целесообразно принимать максимальными в пределах заданного габарита подвижного состава.

Площадь поперечного сечения котла цистерны находится по формуле:

,

где D – внутренний диаметр котла цистерны, м.

Д ля ориентировочного определения диаметра котла цистерны в метрах может быть использована формула:

,

где V – объём котла в м³.

Для ориентировочных расчётов внутреннюю ширину кузова вагона можно принимать: для габарита Т – 3400мм; 1-Т, 1-ВМ – 3000мм; 0-ВМ, 0-2ВМ, 0-3ВМ – 2900мм.

При вычислении площади поперечного сечения кузова высоту стенки (Н_в) для полувагонов устанавливать по условию загрузки его под эстакадами: 4-осного – 2060мм, 8- осного – 2510мм.

Н_в крытого вагона определяют, исходя из размеров габаритной рамки, при этом расстояние от оси автосцепки до уровня пола принимают 150– 200мм., т.е. Н_в в среднем равна – 2880мм.

Определив F_к полувагона, крытого и цистерны и только внутреннюю ширину платформы, вычисляют внутреннюю длину вагона 2L_в.

Далее для всех типов вагонов устанавливаем наружные размеры кузова.

Наружная длина кузова, совпадающая у большинства конструкций с длиной рамы, определяется как:

,

где а_т – толщина торцовой стенки кузова, м (табл.1).

Толщина стенок вагона Таблица 1

Тип вагона	Толщина боковой стенки аб, мм	Толщина лобовой (торцовой) стенки ат, мм.
Полувагон	150	80
Платформа	175	50
Крытый	185	80
Цистерна	90 (+наружная лестница)	30

Наружная ширина кузова, м:

где а_б – толщина боковой стены кузова.

В крытых вагонах учитывают толщину боковой двери, в цистернах – наружную лестницу, которая обычно располагается по бокам котла.

Ширина вагона в дальнейшем уточняется посредством вписывания его в заданный габарит подвижного состава.

Общая длина вагона или длина вагона по осям сцепления составляет:

где а_а – вылет автосцепки, то есть расстояние от концевой балки рамы до оси сцепления автосцепок, м.

Значение а_а принимается: 610мм – для четырёх и шестиосных полувагонов, цистерн и платформ; 430мм – для крытых четырёхосных; 565мм – для восьмиосных вагонов.

Вычислив длину рамы, можно определить базу вагона:

где – коэффициент, определяемый соотношением между длиной рамы и базы вагона.

Длина консольной части вагона:

Из условия размещения автосцепного оборудования на раме вагона длина консоли не должна быть менее 1500мм. Поэтому делается проверка на вписывание тележки под консольную часть вагона. В этом случае максимальная длина консольной части определяется, исходя из условия отсутствия выхода частей тележки из-под консоли вагона.

Для четырёх- и шестиосных вагонов:

где l_т – база двух-, трёхосной тележки, м;

D_к – диаметр колеса, м;

h_гр – высота гребня колеса, м.

Для восьмиосных вагонов:

г де 2l_тч – база четырёхосной тележки, м.

Линейные размеры вагонов, принятые или вычисленные по вышеприведенным формулам, уточняются путём вписывания вагона в заданный габарит подвижного состава.