4.3 Вписывание вагона в габарит

При проектировании вагона производится проверка его габаритности, называемая вписыванием вагона в габарит. Сущность вписывания заключается в том, что на основании заданного габарита подвижного состава определяют строительное, а затем и проектное очертания вагона для всех характерных сечений по его длине. Все элементы конструкции проектируемого вагона, имеющие номинальные размеры и расположенные в рассматриваемом сечении, не должны выходить за пределы контура проектного очертания.

Строительное очертание вагона получают путем уменьшения поперечных размеров заданного габарита подвижного состава на величину зазоров и износов ходовых частей, исчисляемых в горизонтальном поперечном направлении, и выносов частей вагонов в кривых, превышающих нормативные, а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона.

Максимально допускаемая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте над уровнем верха головки рельса определяется из выражения

, (4.1)

где В_о – полуширина заданного габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте, мм;

– ограничения полуширины габарита подвижного состава (возможные смещения вагона из центрального положения в одну сторону на прямых и кривых участках пути), соответственно в основном, внутреннем и наружном сечениях, мм.

Ограничения полуширины вагона Е для характерных сечений рассчитывают по следующим формулам

(4.2)

где S – максимальная ширина колеи в кривой расчётного радиуса, мм;

d – расстояние между наружными гранями максимально изношенных гребней колеи, мм;

– максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами (смещение из центрального положения в одну сторону), мм;

q – наибольшее горизонтальное смещение буксового узла из центрального положения в одну сторону, мм;

w – наибольшее горизонтальное смещение в основном сечении из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

k – величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам (в нижней части) за очертание этих габаритов в расчётной кривой, мм.

k₁ – величина дополнительного поперечного смещения в кривых участках пути расчетного радиуса R тележечного подвижного состава, мм;

k₂ – коэффициент размерности, зависящий от величины расчетного радиуса кривой, мм/м²;

k₃ – половина нормативного уширения габарита приближения строений в кривых участках пути, мм;

l_б – расстояние между основными сечениями вагона (база вагона), м;

n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до ближайшего основного сечения: n = l – при определении Е_в и n = l_к – при определении Е_н;

l_к – длина консольной части рамы.

Если при проектировании вагонов по габаритам Т, Т_ц, Т_пр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ значения выражений в квадратных скобках формул (4.2) окажутся отрицательными, то их не учитывают, т.е. принимают равными нулю. Отрицательные значения свидетельствуют о недоиспользовании имеющегося в кривой уширения габарита приближения строений. В этом случае расчет ограничений Е_о, Е_в и Е_н производится из условия вписывания в габарит на прямом участке пути.

При расчетах ограничений Е, Е_в и Е_н для проектируемых вагонов габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ отрицательные значения указанных величин в скобках должны быть учтены. При этом, если значения Е_о, Е_в и Е_н получаются отрицательными, то они не учитываются (принимаются равными нулю) и ширина вагона в соответствующем сечении принимается равной ширине габарита.

Значения коэффициентов k входящих в формулы для определения Е_о, Е_в и Е_н, принимают согласно таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Значения коэффициентов k

Габарит	Точка габарита	Значения коэффициентов
		k	k1	k2	k3
Т1, Тц, Тпр, 1-Т	Все точки	0	0,625 р2	2,5	180
1-ВМ	1-11	0	0,625 р2	2,5	180
	Остальные точки	25
0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ	1-11 (0-ВМ), 1-4 (02-ВМ), 1-5 (03-ВМ)	75	0,5 р2	2	0
	Остальные точки	25

В таблице 4.1 величина р для двухосных тележек принимается равной базе тележки, м. Для четырехосных тележек с базой р₁ составленных из двух двухосных тележек с базой р₂, в формулу для определения k₁ вместо величины р² подставляется сумма (р₁² + р₂²).

Величина суммарного статического понижения для обрессоренного кузова равна

, (4.3)

где P_P – расчетная нагрузка на рессорное подвешивание;

λ_m – общая жесткость рессорного подвешивания тележки.

Расчетная нагрузка на рессорное подвешивание вычисляется по формуле

, (4.4)

где m_бр – вес брутто вагона;

Р_тел – вес тележки;

Р_н.б. – вес надрессорной балки.

Величина наименьшего допускаемого вертикального размера строительного очертания кузова вагона равна

– поверху

(4.5)

– понизу

(4.6)

где Н_габ – высота габарита в соответствующей точке.

Проектное очертание вагона получается уменьшением размеров строительного очертания на величину допускаемых при постройке плюсовых допусков Е_т и δ_т.

Ширина проектного очертания вагона

2В_п=2В_с – 2Е_т, (4.7)

где Е_т — конструктивно-технологический плюсовой допуск, допускаемый при постройке вагона в горизонтальной плоскости.

Если наружная ширина вагона 2В_нар меньше ширины, полученной по условию вписывания в габарит, можно сделать вывод, что вагон по ширине вписывается в габарит.

Вертикальные размеры проектного очертания вагона рассчитываются по формулам

– поверху Н_п=Н_с – δ_т; (4.8)

– понизу h_п=h_с – δ_т, (4.9)

где δ_т — конструктивно-технологический плюсовой допуск при постройке вагона в вертикальной плоскости.

Если ни одна деталь, расположенная в расчетных точках поперечных сечений кузова рассчитываемого вагона не выходит за пределы полученных размеров проектного очертания, то вагон вписывается в заданный габарит.