1.2. Общее устройство вагона

В каждом вагоне независимо от назначения и конструкции имеются следующие главные части (рис.1.2):

- кузов;

- автосцепное устройство;

- ходовые части (тележки);

- рама;

- тормозное оборудование.

Ходовые части обеспечивают плавное движение вагона по рельсам и передачу нагрузки от рамы вагона на колесные пары и путь. Вагоны железных дорог России имеют тележечную конструкцию ходовых частей. Тележка включает: колесные пары, буксы, рессорное подвешивание, раму, надрессорную балку, детали тормозной рычажной передачи.

Автосцепное устройство обеспечивает сцепление вагонов между собой и с локомотивом, передачу тяговых и сжимающих усилий, ударных нагрузок при движении и сцеплении вагонов. Автосцепное устройство состоит из автосцепки, ударно-центрирующего прибора, упряжного устройства, расцепного привода.

Рама является основанием вагона. На ней монтируется кузов, автосцепное устройство, тормозное оборудование. Рама воспринимает нагрузку от кузова и находящегося в нем груза и передает на ходовые все усилия, действующие на вагон. Конструкция рамы зависит от типа вагона. В общем случае рама состоит из балок (хребтовой, шкворневых, боковых, концевых, промежуточных).

Кузов служит для размещения грузов и пассажиров. Его конструкция также зависит от типа вагона. У крытых грузовых и пассажирских вагонов кузов состоит из боковых и торцевых стен, пола и крыши, у полувагонов – из боковых и торцевых стен (дверей) и пола (крышек люков), у платформ – из бортов и пола. У цистерн кузовом является цилиндрический резервуар, называемый котлом.

Устройство тележек, автосцепки, рам и кузовов вагонов будет рассмотрено в главе 2.

Тормозное оборудование вагонов (совместно с тормозным оборудованием локомотива) обеспечивает регулирование скорости и остановку поезда. Оно состоит из тормозных приборов, тормозной магистрали, тормозной рычажной передачи. Тормозное оборудование вагонов будет рассмотрено в главе 3.

Рисунок 1.2 - Общее устройство вагона

1.3. Силы, действующие на вагон

В процессе эксплуатации на вагон и его элементы действуют постоянные (статические) и переменные (динамические) силы.

В зависимости от направления действия силы бывают вертикальными, боковыми и продольными.

Вертикальные силы:

1. Собственная статическая сила тяжести вагона Т.

2. Статическая сила тяжести груза Р_СТ или пассажиров Р_ПАС (полезная нагрузка).

3. Статическая сила тяжести вагона брутто:

Р_БР = Т + Т_СТ, (1)

4. Динамическая сила Р_Д, возникающая при движении вагона по рельсам:

Р_Д = К_ДВ×Р_БР, (2)

где К_ДВ – коэффициент вертикальной динамики.

5. Вертикальная нагрузка:

Р_В = Р_БР ± Р_Д. (3)

Боковые силы:

1. Центробежная сила С (рис.1.3):

(4)

где - скорость движения, м/с;

= 9,8 м/с²;

- радиус кривого участка пути, м.

Рисунок 1.3 - Схема действия сил на вагон

Для уменьшения действия центробежной силы наружный рельс на кривом участке возвышают над внутренним на высоту h, зависящим от скорости движения и радиуса кривой.

2. Сила ветра:

(5)

где W – сила ветра на единицу площади боковой поверхности вагона (W = 500 н/м²);

F – площадь боковой поверхности вагона с учетом груза, м².

Продольные силы:

1. Сжимающие (-N) или растягивающие (+N) силы взаимодействия между вагонами и между вагоном и локомотивом.

2. Сила инерции, возникающая при торможении поезда или соударениях вагонов при маневровой работе:

(6)

где - коэффициент инерции.

Все рассмотренные силы учитываются при расчетах вагонов на прочность.