Характеристики вагона-цистерны модели 15-1780

- дополнительное взаимное отклонение шарниров автосцепок в поперечном направлении, принимается 0,043.

В учебных целях нет необходимости проведения полного объема расчетов, поэтому дл яих сокращения рассмотрим только случай прохода сцепа из 2х проектируемых (однотипных) вагонов по S-образной кривой.

1. Для рассматриваемого вагона примем следующие исходные данные:

2l=7,8м, R-120 м, 2lm=1,85 м, 2Lсц=12,02 м,

2. Так как рассматривается проход двух однотипных вагонов, то можно сделать вывод: .

3. Найдем угол отклонения автосцепки .

После определения углов отклонения продольных осей корпусов автосцепок, необходимо найти их предельную величину, то есть величину, на которую может отклоняться корпус автосцепки при проходе кривых участков пути из условии постановки на вагоне стандартной ударной розетки.

Превышение предельного угла поворота может привести к изгибу хвостовика корпуса или сходу вагона в кривом участке пути вследствие появления значительной поперечной силы в автосцепках из-за контакта хвостовика с вертикальной стенкой окна ударной розетки.

Найдем предельный угол отклонения корпуса автосцепки в поперечно плоскости по формуле:

где ат - расстояние от центра поворота корпуса автосцепки до наружной плоскости концевой (буферной) балки рамы вагона, для типового вагона номинальный размер 28,5 см;

Вр - полуширина окна ударной розетки автосцепки (не менее 12,3 см);

Вхв - полуширина хвостовика корпуса автосцепки в сечении, совпадающем с наружной плоскостью концевой балки рамы (не более 7,5 см).

Таким образом,

.

Следовательно, можно сделать вывод, что вагон удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям по условию прохода сцепа из 2х проектируемых (однотипных) вагонов по S-образной кривой, т.к. 6,921<9,56, т.е. .

5.1.3 Оценка обеспечения прохода одиночного вагона по круговой кривой регламентированного радиуса

рад.

где е - максимальное одностороннее смещение рамы тележек поперёк пути в сечении по оси колесной пары, е=0,03 м для тележек на подшипниках качения.

рад,

где lск - длина скользуна (0,25 м);

Вск - полубаза вагона по скользунам (0,762 м).

Таким образом, заключаем, что вагон удовлетворяет требованиям, предъявляемым к нему по условиям прохода круговой кривой, т.к. 0,0978<0,317, т.е. .

5.1.4 Оценка обеспечения прохода вагоном горбов сортировочных горок без саморасцепа

Для обеспечения прохода вагона без саморасцепа по сортировочной горке требуется выполнить условие:

Так как , то примем первую строку

- максимальная величина относительного вертикального смещения автосцепок при проходе сцепом вагонов перелома профиля горки и аппарельного съезда;

- допускаемая по условиям сцепления разность уровней автосцепок, для СА-3 ,

- возможная по условиям эксплуатации начальная разность уровней осей автосцепок, .

В соответствии с результатами расчета=40,12мм<80мм -условие прохода вагоном горбов сортировочных горок без саморасцепа обеспечивается.

6. Проверка вагона на соответствие условиям безопасности движения в составе поезда

6.1 Расчет устойчивости вагона от вкатывания гребня колеса на рельс под действием продольных сил

Первая критическая сила

,

где СГ - горизиотальная жесткость рессорного подвешивания одной тележки, СГ=7362кН/м.

Вторая критическая сила

Коэффициент запаса устойчивости от выжимания продольными силами

Верхние знаки соответствуют первой тележке, а нижние второй.

в=60° - угол образующей гребня;

м=0,25 - коэффициент трения взаимодействующих поверхностей (колеса и рельса);

кН

N - продольная сжимающая сила в поезде, N=0,5 МН - для порожнего четырехосного грузового вагона.

=1,913+0,907=2,82м

а=1 м - длина корпуса автосцепки от оси сцепления до конца хвостовика;

2Lсц = 12,02м - длина вагона по осям сцепления;

2L - расстояние между упорными плитами автосцепок вагона [м];

2l =7,8 м - база вагона;

2д = 0,05 м - полный поперечный разбег рамы вагона в подпятниковом сечении;

R=250 м - расчетный радиус кривой;

2S=1,58 м - расстояние между кругами катания колес;

hп = 0,798 м - расстояние от головок рельсов до опорной плоскости подпятника;

hа = 1,04ч1,08 м - расстояние от головок рельсов до оси сцепления автосцепок;

Дh = 0,1 м - допускаемая разность уровней осей автосцепок.

Вывод:

При прохождении рассматриваемой цистерной кривых участков пути с возвышением наружного рельса над внутренним hp= 0,15 м конструкция имеет достаточный запас коэффициента устойчивости. Дополнительные исследования показали, что в случае отсутствия возвышения наружного рельса hp= 0, коэффициенты устойчивости принимают значения , . Это доказывает, что первоначально было рассмотрено наиболее опасное сочетание нагрузок, вызывающих выжимание порожнего вагона в составе поезда.

Исходя из изложенного выше, устойчивость от выжимания продольными силами обеспечивается.

6.2 Устойчивость вагона от опрокидывания наружу кривой

[Кус]=1,8 при расчете от опрокидывания наружу кривой;

,

где

GВ=g·(T+P) кН - сила тяжести вагона;

Gк и Gт- силы тяжести кузова и тележки, кН;

- вертикальная составляющая продольной силы, действующая на кузов через автосцепку;

- поперечная составляющая продольных сил, действующих через автосцепки на вагон ;

N - продольная квазистатическая сила, действующая на кузов через автосцепку (для четырехосных груженых вагонов и восьмиосных в груженом и порожнем состоянии сила сжатия Nсж=1 МН, растяжения Nраст=1,4 МН);

2Lсц = 12,02м - длина вагона по осям сцепления;

R=300 м -внутренний радиус кривой;

Дh = 0,1 м - допускаемая разность уровней осей автосцепок.

2S=1,58 м - расстояние между кругами катания колес;

Дh=0,1-разность уровней автосцепок;

2а - длина оси жесткого стержня, образованного двумя сцепленными автосцепками (2 м - при сжатии и 1,8 м - при растяжении);

N=1,6МН - продольная сила;

N - число осей вагона n=4;

и - расстояние от линии действия равнодействующей давления ветра, соответственно, на кузов и на тележку до уровня головок рельсов, =0,5 м;

- высота вагона и его кузова, соответственно.

hа = 1,04ч1,08 м - расстояние от головок рельсов до оси сцепления автосцепок, м, м;

- суммарные, параллельные плоскости головок рельсов перемещения центров тяжести кузова и тележки по отношению к центральной вертикальной оси поперечного сечения вагона =0,008 м;

,

Где - поперечное одностороннее перемещение рамы тележек относительно букс;

- поперечное одностороннее перемещение надрессорной балки относительно;

- поперечное одностороннее перемещение пятника рамы кузова на подпятнике надрессорной балки (для тележек грузовых вагонов модели 18-100 и аналогичных

;

- технологическое смещение =0,01 м;

, ;

- максимально возможный зазор между скользунами с одной стороны вагона, =0,015 м;

- дополнительный прогиб рессор с догружаемой стороны вагона и такой же подъем рессор с разгружаемой стороны при действии боковых сил;

- расстояния от уровня головок рельсов до плоскости опорной поверхности пятника на надрессорную балку и до верхней плоскости рессорных комплектов, соответственно, =0,55 м;

2Sск и 2b - поперечные расстояния между центрами скользунов и центрами рессорных комплектов, 2Sск=1,55м и 2b=2,036м;

FК и FТ - центробежные силы, действующие на кузов и тележку. В случае опрокидывания наружу кривой:

,

Где

m и G - масса и сила тяжести соответствующего элемента вагона;

hр - возвышение наружного рельса;

v - скорость движения, 33,3 м/с.

В случаях опрокидывания во внутрь кривой:

и .

,

где РВ - удельное давление ветра, 500 Н/м2;

SB - площадь продольного сечения кузова, м2;

,

где 2LK - длина вагона по раме, м

НК - высота кузова вагона

1. Определим вес вагона, включающий в себя тару и грузоподъемность, т.к. рассматривается груженый вагон

GВ=9,81·(36,8+52,1)=872,6 кН.

2. Найдем массу кузова, которая включает в себя массу вагона без учета веса ходовых частей:

3. Вес кузова и тележки будет отличаться от их массы на величину ускорения свободного падения:

кН

кН.

4. Отыщем центробежные силы, действующие на кузов и тележку с учетом того, что рассматривается возможность опрокидывания вагона во внутрь кривой:

кН

кН.

5. Определим вертикальную составляющую продольной силы, действующей на кузов вагона через автосцепку, с учетом воздействия на вагон сил растяжения:

кН

6. Также найдем поперечную составляющую продольных сил, действующих через автосцепки на вагон:

кН

7. Найдем площадь продольного сечения рассматриваемого вагона:

м²

8. Отыщем равнодействующую силы ветра на кузов и тележку рассматриваемого вагона, соответственно:

кН.

С учетом того, что продольная площадь элементов тележки 18-100, воспринимающих ветровую нагрузку, составляет ST=2,5м², её равнодействующая примет значение:

кН.

9. Координата точки приложения равнодействующей ветрвой нагрузки относительно уровня верха головок рельсов с учетом полной высоты вагона, примет значение:

м.

10. Найдем величину смещения центра тяжести кузова при боковом наклоне кузова за счет зазора между скользунами:

м.

11. Вычислим дополнительный прогиб рессор с догружаемой стороны вагона при действии боковых сил:

12. Величина смещения центар тяжести кузова при боковом наклоне кузова за счет одностороннего прогиба рессор под действием боковых сил составит:

м.

13. Определим суммарное параллельное плоскости головок рельсов перемещение центра тяжести кузова по отношению к центральной вертикальной оси поперечного сечения вагона по формуле:

м.

14. Отыщем статическую вертикальную силу давления колеса на рельс:

Pст=(872,6-2•62,22)/8=93,52 кН

15. Найдем динамическую вертикальную силу давления колеса на рельс:

Pдин=(73,55•2,82+2•4,66•0,8+17,28•3,59+2•1,25•0,5+2•28,05•1,04+774,48•0,09612+2•49,08•0,008)/(4•1,58)=66,43кН.

16. Остается найти лишь значение коэффициента запаса устойчивости вагона от опрокидвания в кривой:

Вывод:

Устойчивость вагона от опрокидывания наружу кривой достаточна.

Список используемой литературы

1. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996, 317 с.

2. Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский, В.Н. Котуранов, П.Г. Проскурнев, Г.А. Казанский, А.Л. Спиваковский, В.Ф. Девятков; Под ред. Л.А. Шадура. - 3-е изд.,перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.

3. Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. В.В. Лукина. - М.: Маршрут, 2004. - 424 с.

Размещено на Allbest.ru