Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«петербургский государственный университет путей сообщения»

——————–––––––—————————————————————

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

Курсовая работа на тему:

«Подвижной состав»

Выполнил студент И.Ю. Коюшев

Группа КБ-107

Руководитель доцент В.А. Дубинский

Санкт-Петербург

2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВАГОНОВ 4

2. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТУКЦИИ ВСЕХ ТИПОВ ВАГОНОВ 15

3. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ 4-ОСНОГО ПОЛУВАНОНА С ГЛУХИМ КУЗОВОМ, МОДЕЛЬ 12-1592 27

4. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА 28

5. ГАБАРИТЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА 29

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32

ПРИЛОЖЕНИЕ А 33

Введение

Вагоны являются важнейшим элементом железнодорожной транспортной системы. Для достижения наиболее экономичной, слаженной и

эффективной работы транспорта элементы транспортной системы должны обеспечивать необходимые технико-экономические показатели перевозок. Конкретные эксплуатационные и технико-экономические характеристики вагонов зависят от обоснованного выбора их параметров и конструктивного исполнения. Возможные размеры вагонов зависят от установленных на железных дорогах габаритов. Смысл габаритных ограничений состоит в обеспечении безопасности работы железнодорожного транспорта. Необходимо чтобы исправный подвижной состав во всех случаях не соприкасался с различными стационарными сооружениями, построенными вблизи железнодорожного пути, или с другим подвижным составом, расположенным на параллельном пути.

Цель курсовой работы закрепление тех знаний, что мы получили на лекциях и практических занятиях: технические характеристики и конструкции магистральных грузовых вагонов, наиболее важные параметры, эффективность вагонов, порядок вписывания вагонов в габарит подвижного состава.

1. Классификация вагонов

Для нормальной деятельности железнодорожного транспорта необходимо соответствующее развитие и взаимная слаженность всех его отраслей. Вагонное хозяйство является одной из главных отраслей железнодорожного транспорта. Основой вагонного хозяйства является вагонный парк — совокупность всех вагонов.

Вагоном называется единица подвижного состава железных дорог, оборудованная всеми необходимыми средствами для включения в состав поезда и предназначенная для перевозки грузов или пассажиров.

В зависимости от способа передвижения вагоны подразделяются на несамоходные, перемещение которых осуществляется локомотивами, и самоходные, называемые иногда автономными, которые для передвижения получают энергию от контактной сети (электропоезда, вагоны метро) или имеют свою энергетическую установку (автомотрисы, дизель-поезда).

Современный парк вагонов представляет собой многообразие типов и конструкций (свыше 200). Это обусловлено необходимостью удовлетворения разнообразным требованиям: сохранения ценных качеств скоропортящихся грузов, предупреждения повреждений хрупких грузов, защиты многих грузов от атмосферных осадков.

Вагоны классифицируют по четырем основным признакам: назначению, месту эксплуатации, осности и ширине колеи. Парк грузовых вагонов по назначению подразделяется на универсальные и специальные вагоны.

Универсальные вагоны предназначены для перевозки широкой номенклатуры грузов и включают: крытые вагоны с дверьми в боковых стенах, полувагоны с люками в полу, платформы с откидными бортами и изотермические вагоны.

Специальные вагоны – цистерны, хопперы (крытые и открытые), транспортеры, думпкары, а также крытые для перевозки скота, бумаги в рулонах, полувагоны с глухим кузовом, платформы и крытые вагоны для перевозки автомобилей, платформы для крупнотоннажных контейнеров и лесоматериалов, изотермические для перевозки молока, живой рыбы и другие.

По месту эксплуатации вагоны делятся на магистральные – допускаются для движения по всей сети железных дорог; вагоны промышленного транспорта – которые эксплуатируются на подъездных путях промышленных предприятий, но имеют право выхода на пути общего пользования, если соответствуют требованиям Правил технической эксплуатации железных дорог.

По количеству осей вагоны бывают: четырех-, шести-, восьми- и многоосными. Большинство вагонного парка составляют четырехосные вагоны.

По ширине колеи вагоны различаются, так как все железные дороги мира имеют различную ширину колеи. На железных дорогах России – 1520 мм – в прямых участках пути, в странах Западной Европы, США и других – 1435мм.

В крытых вагонах перевозят штучные, тарно-штучные, пакетированные и насыпные грузы, требующие укрытия и защиты от воздействия атмосферных осадков. Конструкции кузовов этих типов вагонов имеют раму, боковые и торцовые стены, крышу и двери или люки для загрузки и выгрузки грузов.

По своему назначению крытые вагоны разделяются на два типа: универсальные и специализированные.

Классификация крытых вагонов.

1. Наиболее распространенными являются универсальные крытые вагоны, которые отличаются высокой грузоподъемностью и выдерживают до 68 тонн. Такие вагоны предназначены для транспортировки упакованных в тару грузов, штучных и сыпучих грузов. Специально переоборудованные крытые вагоны могут предназначаться для транспортировки людей. Чаще всего такие вагоны называют теплушками.

2. Существуют также специальные крытые вагоны, которые предназначаются для перевозки сельскохозяйственного скота (кур, птиц, свиней, коров, лошадей и т. д.). Такие вагоны оборудованы специальными продольными отверстиями в кузове либо мини-люками по всему вагону, для вентиляции воздуха. В таких вагонах обычно оборудованы специальные помещения для персонала, который следит за скотом. Также в кузове вагона находятся специальные кормушки и стойла, которые позволяют кормить скот во время его транспортировки. Кузов оснащен специальным напольным материалом, который не впитывает влагу. По всему помещению кузова расположены специальные отверстия, которые помогают пропусканию лишней влаги.

3. Крытый вагон для транспортировки легковых автомобилей отличается двухъярусным кузовом и специальными складывающимися дверям. Такой тип железнодорожного вагона может одновременно вместить от 8 до 10 легковых автомобилей, которые располагаются на двух ярусах вагона. Для того чтобы автомобили не ездили по вагону при их транспортировке к ним прикрепляются специальные штатные колодки.

4. Специализированный крытый вагон для бумаги не имеет в кузове никаких специальных полок и контейнеров. Внутри такой вагон оборудован специальными крепежными устройствами, которые не позволяют бумаге заваливаться на стены и люки вагона.

5. Кузов крытого вагона для холоднокатаной стали оснащен специальным кузовом с мощной несущей рамой, съёмными кожухами – крышами для защиты груза от атмосферных воздействий и внутренним оборудованием из подвижных и стационарных ложементов, стоек и упорных балок для крепления рулонов и пачек листовой стали, в целях не допустить их падения во время движения железнодорожного вагона.

6. Крытый вагон для апатитового концентрата имеет шарнирно соединённый с рамой кузов, который поднимается при наезде вагона на разгрузочную эстакаду с помощью катков, которые расположены на боковых стенах. Пол состоит из четырех специальных секций, которые при подъёме кузова на 645 миллиметров на специальной разгрузочной эстакаде образуют двускатную плоскость с наклоном в пятьдесят градусов по отношению к горизонту. Концентрат выгружается на обе стороны от железнодорожного пути на ходу поезда (состав движется через эстакаду со средней скоростью 7–8 километров в час).

Полувагоны предназначены для перевозки каменного угля, руды, лесоматериалов, проката металлов, а также других сыпучих и штучных грузов, не требующих защиты от воздействия атмосферной среды. Кузов полувагона не имеет крыши, что обеспечивает удобства для использования различных средств механизации при погрузке и выгрузке грузов (мостовые и козловые краны, вагоноопрокидыватели и др.). Все универсальные полувагоны имеют люки в металлическом полу для разгрузки сыпучих грузов гравитационным способом.

Кузова универсальных четырехосных и восьмиосных полувагонов имеют аналогичные конструкции отдельных элементов и построены в различных вариантах. В их конструкции используются типовые крышки разгрузочных люков, подобные прокатные и гнутые профили, а также штампованные изделия.

Повышение технического уровня вагонного парка железных дорог России и стран СНГ достигается в настоящее время за счет увеличения доли специализированных полувагонов повышенной грузоподъемности с глухим кузовом, т. е. без разгрузочных люков в полу и с торцевыми жесткими стенами. Используя современные механизированные средства и методы производства погрузочно-разгрузочных операций, а также гравитационные свойства сыпучих грузов, специализированные полувагоны с глухим кузовом обеспечивают в эксплуатации значительный технико-экономический и социальный эффект. Такой вагон разработан на базе универсального полувагона, у которого разгрузочные люки в полу заменены сплошным металлическим настилом, а торцевых дверей нет. Для стока воды и зачистки кузова при подготовке полувагона под погрузку в полу предусмотрены два люка, расположенные по диагонали и открывающиеся внутрь кузова. Рама кузова вагона отличается от рамы универсального полувагона тем, что в ней для поддержания металлического настила пола между хребтовой балкой и нижними обвязками боковых стен кузова установлено по дополнительной продольной балке. Остальные элементы кузова мало отличаются от элементов кузова универсального полувагона.

Платформы предназначены для перевозки длинномерных грузов, металлоконструкций, контейнеров, колесной и гусеничной техники, пакетированных грузов и некоторых сыпучих грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. К универсальным платформам относятся четырехосные платформы с боковыми бортами, шарнирно связанными с рамой и могущими откидываться вниз до вертикального положения при перевозке грузов, ширина которых больше ширины платформы, а также с торцевыми бортами, которые в открытом положении ложатся горизонтально на кронштейны концевых (лобовых) балок рамы платформы. Высота торцевых бортов (400 мм) выбрана из такого расчета, чтобы при откинутых в горизонтальное положение бортов у двух сцепленных платформ и сжатых поглощающих аппаратах автосцепок обеспечивалось расстояние, достаточное для размещения человека между платформами. В горизонтальном положении торцевые борта сцепленных платформ образуют мостик для проезда самоходом при погрузке на платформы колесной и гусеничной техники. Борта кроме усилий от распора сыпучих грузов в восприятии действующих на платформу эксплуатационных нагрузок участия не принимают, поэтому платформа имеет мощную раму, способную нести на себе все виды эксплуатационных нагрузок.

Кузов четырехосной платформы общего назначения (универсальной) состоит из рамы, оборудованной восемью продольными боковыми и двумя торцовыми бортами. Рама сварная, снабжена мощной хребтовой балкой, уменьшающейся к консольным частям. Боковые продольные балки – из двутавров, а шкворневые – замкнутого поперечного сечения. В месте пересечения хребтовой и шкворневых установлены пятники, сверху которых имеются усиления надпятниковыми диафрагмами. В консольных частях хребтовой балки укреплены задние и передние упорные кронштейны, объединенные ударной розеткой автосцепки, а также предохранительные планки предназначенные для защиты от истирания вертикальных стенок двутавров. На нижнем листе шкворневых балок установлены скользуны, над которыми расположены усиливающие ребра.

В настоящее время около 2 % всех грузов перевозится по железным дорогам России, других стран СНГ и Балтии в крупнотоннажных контейнерах грузоподъемностью 10, 20, 30 и 40 т. Удельный вес перевозимых в них грузов может возрасти до 5–6 %. Перевозка крупнотоннажных контейнеров на универсальных платформах неэффективна из-за низкого использования грузоподъемности платформ. Поэтому для перевозки крупнотоннажных контейнеров разработана специализированная четырехосная платформа модели 13–470. Платформа имеет грузоподъемность 60 т, массу тары 22 т, осевую нагрузку 200 кН, погонную нагрузку 41,8 кН/м, конструктивную скорость 140 км/ч. Платформа вписывается в габарит О-В. На платформе можно перевозить шесть контейнеров типа 1Д грузоподъемностью 10 т, три контейнера типа 1С грузоподъемностью 20 т, или один контейнер типа 1А грузоподъемностью 30 т и один контейнер типа 1С. Платформа не имеет деревянного полового настила и бортов, но снабжена десятью упорами, поворачивающимися поперек платформы на 180°, и четырьмя угловыми неподвижными упорами, которые удерживают контейнеры за нижние угловые фитинги от продольных и поперечных смещений.

Для перевозки автомобилей применяются двухъярусные платформы. Платформа имеет нижнюю и верхнюю рамы с металлическим полом с расположенными на нем направляющими устройствами для погрузки и выгрузки автомобилей самоходом и надежного их крепления на платформе. Обе рамы соединены между собою четырьмя концевыми и двумя средними стойками. Для подъема обслуживающего персонала на верхнюю раму служит лестница и переходные концевые площадки. На нижнюю раму, состоящую из хребтовой балки, двух продольных боковых балок, двух концевых и шкворневых балок, промежуточных поперечных и продольных укороченных балок, настлан пол из гофрированных металлических листов толщиной 3 мм с щелевыми отверстиями для установки колесных упоров, служащих для закрепления автомобилей от перемещений при движении платформы. Верхняя рама, состоящая из средней, двух боковых продольных, двух концевых, двадцати промежуточных и трех усиленных балок, имеет настил пола из гофрированных листов толщиной 3 мм. Автомобили закрепляются на платформе с помощью 68 колесных упоров стационарного типа. Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных, затвердевающих и порошкообразных грузов. Они различаются по роду перевозимых грузов, конструкции рамы, осности и калибровочному типу. Перевозимые грузы размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова.

Универсальные цистерны подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, керосин, лигроин и т. п.) и темных (нефть, минеральные масла и т. п.) наливных грузов. Все универсальные цистерны железных дорог России оборудованы нижними сливными приборами, обеспечивающими надежную герметичность затворов. В зависимости от устройства несущих элементов цистерны разделяются на конструкции, в которых все основные нагрузки, действующие на цистерну, воспринимаются рамой котла, и конструкции, в которых эти нагрузки воспринимаются котлом (безрамные цистерны). Кроме того, цистерны различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, устройству, материалу и способу изготовления котла.

Четырехосная цистерна грузоподъемностью 60 т постройки Мариупольского (Ждановского) завода имеет котел с полезной емкостью 71,7 м³ полной емкостью 73,1 м³ и с внутренним диаметром 3,0 м. Крепление котла на раме производится в средней и в концевых его частях. К крайним опорам котел притянут стяжными хомутами, предназначенными для предотвращения вертикальных и поперечных его перемещений относительно рамы.

Особенностью конструкции рамы цистерны данной модели является отсутствие боковых продольных балок, наличие мощных концевых балок и облегченных продольных боковых балок лишь по концам рамы. Отсутствуют также промежуточные поперечные балки. Вследствие этого масса тары цистерны уменьшилась на 1,4 т. При такой конструкции силы, действующие на цистерну, воспринимаются котлом, жесткость которого значительно выше жесткости продольных боковых балок, и затем через крайние его опоры передаются на тележки.

Для перевозки бензина спроектирована четырехосная цистерна с удельным объемом котла 1,4 м³/т, вписанная в габарит 02-ВМ, что позволяет эксплуатировать ее на зарубежных железных дорогах с шириной колеи 1435 мм. Грузоподъемность такой цистерны 62 т, масса тары 25,3 т, осевая нагрузка 216 кН, погонная нагрузка 64 кН/м. Для увеличения провозной способности железных дорог создана восьмиосная цистерна безрамной конструкции. У нее отсутствуют хребтовая балка между шкворневыми узлами и продольные боковые балки. Грузоподъемность 120 т. Увеличенный до 1,14 м³/т удельный объем котла позволяет лучше использовать грузоподъемность цистерны, а повышенная до 80 кН/м погонная нагрузка позволяет увеличить на 30—35 % массу поезда при существующих ограничениях его длины и тем самым достичь большей провозной способности железных дорог, сократить капитальные вложения на развитие пропускной способности, снизить себестоимость перевозок, увеличить производительность труда.

При проектировании восьмиосных цистерн безрамной конструкции исходят из тенденции развития современного вагоностроения, где идея применения цельнонесущего кузова получила всеобщее признание. В таком кузове, которым является у цистерны котел, лучше используются все его основные элементы, он имеет меньшую массу, чем кузов с несущей рамой. Котел цистерны цилиндрической формы со сравнительно толстыми стенками в большей мере, чем кузова других типов вагонов, может быть использован в качестве цельнонесущей конструкции. Котел цистерны состоит из цилиндрической части и двух днищ эллиптической формы. Повышение прочности и устойчивости оболочки котла при малой его массе достигается приваренными к котлу под креплением кольцевыми шпангоутами и омегообразного поперечного сечения. Котел имеет два сливных прибора универсального типа и два колпака с крышками малого объема для налива груза, при котором 2 % объема котла остаются не заполненными грузом для компенсации температурного расширения груза.

Дальнейшим конструктивным улучшением восьмиосной цистерны является опирание котла непосредственно на боковые скользуны четырех двухосных тележек, из которых состоят четырехосные тележки. Это позволяет снизить на 2,5–3 т массу тары цистерны и повысить ее грузоподъемность из-за отсутствия тяжелых соединительных балок четырехосных тележек. Кроме того, у такой цистерны улучшены условия осмотра и ремонта ходовых частей; иное расположение частей автотормоза дает возможность применять авторежим (устройство для автоматического изменения величины давления в тормозном цилиндре в зависимости от грузоподъемности цистерны).

Специализированные цистерны применяются для перевозки различных кислот, сжиженных газов под давлением и пищевых продуктов, а также для перевозки пылевидных и затвердевающих грузов. Цистерны для перевозки кислот отличаются от универсальных цистерн меньшим диаметром котла (2,0–2,6 м) и, следовательно, меньшим объемом из-за большего удельного веса кислот. Котлы кислотных цистерн изготавливаются из стойких к агрессивным свойствам грузов металлов (нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, углеродистые стали, облицованные с внутренней стороны котла резиной или специальными синтетическими материалами). Цистерны имеют также специальные устройства для верхнего налива и слива кислот, а иногда и для защиты рамы и других частей цистерны от возможного разбрызгивания кислот. Вследствие повышенной опасности перевозки кислот, могущих вызвать ожоги обслуживающего персонала, взрывы, интенсивную коррозию металла и т. п., предусматривается окраска котлов таких цистерн, резко отличная от окраски других типов вагонов. Вдоль котла кислотной цистерны нанесены желтые полосы шириной 0,5 м с обеих сторон цилиндрической части и квадраты размером 1×1 м на днищах котла, на которых указано назначение цистерны и опасность перевозимой кислоты.

Эксплуатация цистерн для перевозки сжиженного газа под большим давлением регламентируется специальными правилами Гостехнадзора. Для защиты от нагрева солнечными лучами применяются теневые защитные кожухи, окрашенные в светлый цвет и расположенные над верхней частью котла.

Большое давление сжиженного газа внутри котла (2,5–3,0 Мпа) обусловливает значительную толщину стенок котла (24–30 мм). Налив и слив сжиженного газа в газовых цистернах производится через вертикально расположенные трубы, укрепленные внизу в поддоне, предназначенном для обеспечения полноты разгрузки. Сливо-наливная арматура расположена наверху котла и защищена специальными дугами безопасности для предотвращения ее от повреждений при крушениях цистерн. Кроме того, для предотвращения пробоя днища котла корпусом автосцепки при крушении перед ним на определенном расстоянии на консольной части рамы цистерны установлен защитный щит безопасности, который воспринимает на себя удар расцепившегося корпуса автосцепки при крушении.

Котлы газовых цистерн снабжены яркими отличительными полосами на цилиндрической части и кругами на днищах. Например, полосы шириною 0,3 м красного цвета имеют цистерны для перевозки пропана, желтого аммиака, защитного хлора и т. п. Цистерна-термос с тележками модели 18–100, автосцепкой, автотормозом, ручным тормозом предназначена для перевозки молока. Она имеет котел из алюминиевых сплавов, разделенный на три секции, объемом по 10,08 м3 с люками, имеющими сверху теплоизоляцию, и откидными крышками. Котел, опирающийся на раму через опоры, покрыт теплоизоляционным слоем 6 толщиной 300 мм из мипоры для углеродистой или нержавеющей стали или стекловолокна МРТ-75 для алюминиевого сплава. Теплоизоляция защищена стальным кожухом. На котле снаружи укреплены лестница с поручнями и помостом с ограждениями для безопасной работы обслуживающего персонала. Котел цистерны для перевозки цемента отличается тем, что для облегчения выгрузки цемент взрыхляют сжатым воздухом (избыточное давление 0,2 МПа), который подводится к желобам (аэролоткам) и шлангу, присоединенному к разгрузочному устройству, для лучшего подвода цемента к которому имеются рассекатели и боковые откосы. Для выравнивания давления воздуха в загруженной цементом верхней части котла и подоткосном пространстве имеется труба. На котле имеются загрузочный люк, предохранительный клапан и два штуцера для слива конденсата.

Цистерна для перевозки жидкой серы имеет электрические нагреватели и наружную изоляцию котла, изготовленного из листов двухслойной стали. Изоляция котла рассчитана на сохранение серы в жидком состоянии (серу заливают в котел при температуре 150 °С) в течение четырех суток при температуре наружного воздуха 25 °С. Перед сливом серу разогревают до температуры 120 °С. Котел цистерны изготовлен из углеродистой стали с термоизоляцией для перевозки жидкого пека и рассчитан на температуру загружаемого пека 300 °С. При температуре налива пека 250 °С и окружающей среды 30°С пек сохраняется в жидком состоянии без дополнительного подогрева в течение пяти суток. Система электрообогрева позволяет нагревать пек до 180 °С. Разновидностью цистерн, предназначенных для перевозки легкозатвердевающих грузов, является цистерна для перевозки капролактама с системой обогрева горячей водой и паром. Грузоподъемность цистерны 50 т, полезный объем котла 49,5 м³, масса тары 26 т.

Дальнейшее совершенствование специализированных цистерн может быть достигнуто путем увеличения грузоподъемности, осности, перехода к безрамным цистернам, применения новых материалов.