Федеральное агентство железнодорожного транспорта Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»
Курсовой проект
по дисциплине «вагоны»
на тему «купейный Пассажирский вагон»
Выполнил: студент
Механического факультета
группы В-005 С.А. Шестаков
Проверил: А.А. Авдовский
Санкт-Петербург
2012
Содержание:
1. Назначение вагона 14
2. Основные технические данные 14
3. Конструктивная и структурная схемы 15
4. Планировка вагона 16
16
5. Конструкция вагона 16
5.1 Рама вагона 16
5.2 Кузов вагона 17
5.2.1 Крыша вагона 18
1-гофрированные листы, 2-листы толщиной 2мм, 3-промежуточные дуги, 4-боковая обвязка, 5-концевые фрамуги, 6-поперечная обвязка. 19
5.2.2 Пол вагона 19
5.2.3 Боковые стены 20
5.2.4 Торцевые стены 20
5.3 Ударно-тяговое автосцепное оборудование 21
5.3.1 Устройство автосцепки. Основные части. 24
5.3.2 Поглощающие аппараты автосцепного устройства 29
Недостатком конструкции существующего автосцепного устройства является то, что в контуре зацепления, в узлах соединения хвостовика с хомутом и упорной плитой образуются зазоры в сумме до 40 мм, которые по мере изнашивания деталей увеличиваются до 100 мм. 30
Автосцепки и вагоны в пределах этих зазоров могут свободно взаимно перемещаться в продольном направлении под действием сжимающих и растягивающих сил. 30
В это время поглощающие аппараты не вступают в работу. В пределах этих зазоров вагоны, сближаясь, набирают скорость, после чего происходят резкие удары. 30
Для смягчения таких ударов пассажирские вагоны оборудуют амортизирующими устройствами, обеспечивающими постоянное упругое натяжение сцепленных автосцепок, ликвидируя свободные зазоры. 30
В качестве амортизирующих устройств на вагонах устанавливают упругие переходные площадки, которые, кроме упругого натяжения автосцепок и амортизации ударов при сцеплении вагонов и трогании поезда, обеспечивают также безопасный переход пассажиров из вагона в вагон во время движения поезда. Поглощающие аппараты предназначены гасить часть энергии удара, 30
уменьшая продольные растягивающие и сжимающие усилия, передающиеся на раму кузова вагона через автосцепку. Принцип их действия основан на возникновении в аппарате сил сопротивления и преобразовании кинетической энергии соударяющихся масс в другие виды энергии. По типу рабочего элемента, создающего силы сопротивления, поглощающие аппараты бывают: пружинные, 30
пружинно-фрикционные, с резинометаллическими элементами, гидравлические и др. Пружинные аппараты не нашли широкого применения в вагонах из-за большой отдачи пружин и невозможности получить высокую энергоемкость в ограниченных габаритах в конструкциях вагонов. Они применяются лишь в буферных устройствах. 30
На российских железных дорогах с 1947 г. и до настоящего времени на ряде пассажирских вагонов еще используются поглощающие аппараты типа ЦНИИ-Н6, а с 1969 г. вновь строящиеся пассажирские вагоны оснащают резинометаллическими поглощающими аппаратами типа Р-2П. Повышенную энергоемкость имеет поглощающий аппарат Р-4П, который используют в рефрижераторном подвижном составе. С учетом удовлетворения перспективным требованиям разработан новый резинометаллический аппарат Р-5П. 30
Пружинно-фрикционный аппарат типа ЦНИИ-Н6 (рисунок 12) применяется в пассажирских вагонах. Он состоит из двух частей: пружинной и пружинно- фрикционной, стянутых болтом 9. Пружинно-фрикционная часть имеет шестигранную горловину 5, нажимной конус 8, три фрикционных клина 7, нажимную шайбу б, наружную 11 и внутреннюю 10 пружины. 31
31
Рисунок 12. Поглощающий аппарат типа ЦНИИ-Н6. 31
Пружинная часть состоит из основания 1, центральной пружины 13, четырех угловых длинных 3 и четырех коротких 2 пружин, одетых на концы цилиндрических упорных стержней 4, имеющих в средней части утолщение. Короткие пружины 2 размещаются в угловых нишах основания 1, а длинные 3, взаимозаменяемые с внутренней пружиной 10, в нишах горловины 5. 31
При воздействии силы, соответствующей точке А диаграммы (рисунок 12, б), вступает в работу пружинная часть: сжимаются центральная 75 и четыре длинных угловых пружины 3, обладающие меньшей жесткостью по сравнению с короткими пружинами 2. 31
При сближении горловины 5 с корпусом 1 и сжатии пружин 13 и 3 на 23 мм цилиндрические угловые приливы 12 продвинутся на величину а. Торцы приливов 12 коснутся упорных стержней 4, которые начнут продвигаться в сторону основания 1, сжимая своими буртами короткие угловые пружины 2.Дальнейшее сжатие аппарата продолжается до соприкосновения горловины 5 с основанием 1, что соответствует точке В' на диаграмме. До этого момента уже вступает в действие пружинно-фрикционная часть, имеющая большую жесткость по сравнению с пружинной частью аппарата. Таким образом, обеспечивается плавный переход от работы пружинной к пружинно-фрикционной части. Сжатие аппарата заканчивается при его полном ходе и достижении конечного сопротивления, соответствующего точке В на диаграмме. Отдача аппарата происходит по ломаной линии ВСЕ. Площадь диаграммы OABD соответствует энергоемкости аппарата, ЕАВС — необратимо поглощенной энергии. 31
Поглощающий аппарат Р-2П (рисунок 13) (Р — резиновый, П — пассажирский) взаимозаменяем с аппаратом ЦНИИ-Н6. Этот аппарат отличается простотой конструкции и повышенной надежностью в эксплуатации, хорошей стабильностью работы, более высокой энергоемкостью при меньшей массе по сравнению с пружинно-фрикционными аппаратами. 32
32
Рисунок 13. Поглощающий аппарат Р-2П. 32
В передней части корпуса 1 (рисунок 13, а), имеющего форму хомута, установлена нажимная плита 4, опирающаяся на пакет из девяти секций резинометаллических элементов 3, разделенных на две части промежуточной плитой 2. Каждая секция резинометаллического элемента 3 состоит из двух металлических пластин, между которыми расположен слой морозостойкой резины, соединенной с пластинами методом горячей вулканизации. Слой резины по периметру имеет параболическую выемку, что обеспечивает деформацию резины без выжимания за пределы пластин при полном сжатии аппарата. Для предотвращения поперечного смещения резинометаллических элементов на днище корпуса 1, нажимной 4 и промежуточной 2 плитах, а также на стальных пластинах секций 3 имеются выступы и соответствующие им впадины 5. Предварительная затяжка аппарата обеспечивается за счет того, что высота пакетов резино-металлических элементов в свободном состоянии вместе с промежуточной плитой превышает на 13,5 мм расстояние от нажимной плиты 4 до днища корпуса 1. 32
Анализ работы поглощающего аппарата Р-2П показывает (рисунок 13, б), что в зависимости от увеличения скорости соударения повышается его жесткость — кривая нагружения становится круче (на диаграмме цифрами 4, 6, 8 указаны скорости соударения вагонов в км/ч). Заштрихованная площадь диаграммы получена при сжатии аппарата под прессом и представляет собой необратимо поглощенную энергию. Как следует из анализа диаграммы, положительным качеством аппарата с резинометаллическими элементами является то, что в конце 33
не наблюдается перепадов сил, как это имеет место в пружинно-фрикционных аппаратах. Следовательно, подобные типы аппаратов обеспечивают лучшую плавность движения вагонов в поездах и за счет наличия резиновых элементов снижают уровень шума. 33
В поглощающем аппарате Р-4П резинометаллические элементы подобны элементам, применяемым в аппарате Р-2П. Отличие лишь в толщине, которая составляет 24,2 мм вместо 41,5 у аппарата Р-2П. Силовая характеристика поглощающего аппарата Р-4П аналогична рассмотренной выше. Аппарат Р-4П рекомендован для рефрижераторных вагонов. 33
Поглощающий аппарат Р-5П разработан для перспективных условий эксплуатации пассажирских вагонов. Отличие от аппарата Р-2П в том, что поперечные размеры резинометаллических элементов увеличены, а их толщина уменьшена до 33 мм вместо 41 мм. Установочные размеры аппарата полностью сохранены. 33
В комплекс межвагонных связей пассажирских вагонов входят поглощающий аппарат и упругая площадка, от конструкции и параметров которых зависит комфортабельность подвижного состава. Поэтому к межвагонным связям и, в частности, к поглощающим аппаратам для пассажирских вагонов предъявляются особые требования. 33
Основные параметры поглощающих аппаратов пассажирских вагонов приведены в таблице 1. 33
34
Таблица 1. Основные параметры поглощающих аппаратов пассажирских вагонов 34
5.3.3 Переходные площадки 34
В вагонах встречается три типа упругих площадок: 34
- с листовой рессорой и гармоникой, 34
- с подвижной рамой 34
- с резиновыми суфле. 34
Упругая площадка с листовой рессорой и боковыми буферами имеет вертикальную раму, которая вверху соединена с хомутом листовой рессоры, а внизу с помощью штырей — с буферными тарелками. 34
Рессора ушками соединена с вертикальными стойками кронштейнов, укрепленных на торцовой стене вагона. Вверху рамы есть наделка, а внизу размещены откидные мостики-фартуки. 34
Между рамой и стеной вагона расположена гармоника. 34
34
Рисунок 14. Боковой буфер упругой площадки 34
Боковой буфер упругой площадки это полый стержень 1, внутри которого установлена шайба 2 с горловиной для упора и центрирования внутренней пружины 3. 34
Другим концом пружина 3 упирается в дно стакана 4, который своим буртиком опирается на наружную пружину 5, надетую на патрубок поддона 9, связанного с буферным стаканом 6 двумя болтами 8 с гайками. 35
Стержень 1 запирается в стакане двумя продольными клиньями 7. 35
Буферный комплект крепится четырьмя болтами к концевой балке рамы. 35
Вначале сжатия сопротивление буфера незначительное и увеличивается медленно, так как обе пружины работают последовательно: 35
- вначале сжимается более гибкая внутренняя пружина 3, 35
- когда в буртик стакана 4 упрется шайба 2 (при ходе ПО мм), сопротивление буфера резко возрастает, так как начинает сжиматься большая пружина 5, имеющая повышенную жесткость. 35
При сцепленных вагонах верхняя рессора обеспечивает взаимное прижатие наделок, вызывая дополнительное трение при вертикальных и горизонтальных смещениях упругих площадок, что приводит к более спокойному ходу вагонов. 35
Облегченная упругая площадка отличается от рассмотренной выше тем, что в ней вместо буферного комплекта установлены шпинтоны, а вместо переходной гармоники — подвижная рама, перемещающаяся относительно направляющих вдоль оси кузова вагона при сжатии шпинтонов. 35
Рама сверху удерживается трехлистовой рессорой. 35
36
Рисунок 15. Резиновые уплотнения специального замкнутого профиля (суфле). 36
Упругая площадка с резиновым уплотнением без верхней рессоры устанавливается на вагонах новой постройки. 36
Вместо переходной гармоники или рамки в конструкции этой площадки применены резиновые уплотнения 1 специального замкнутого профиля (суфле), закрепленные на нижней части соединительной планки 2, связывающей шпинтоны 3, а вверху - на подвижной рамке 4 кузова вагона. 36
Плотность переходного соединения обеспечивается за счет упругости резиновых уплотнений. 36
5.4 Ходовые части 36
Ходовые части (тележки) являются наиболее ответственными узлами, которые должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода (наименьшее динамическое воздействие на перевозимый груз и на элементы пути) и наименьшим сопротивлением движению. 36
5.4.1 Конструкция тележки 38
5.4.2 Колёсные пары 46
5.4.3 Буксовый узел 51
5.5 Тормозная система 55
58
Рисунок 30. Схема тормозного электропневматического оборудования 58
Воздухораспределитель 13 № 292-001 и электровоздухораспределитель 12 № 305-000 установлены на рабочей камере 11, которая смонтирована на кронштейне задней крышки тормозного цилиндра (ТЦ) 14 диаметром 356 мм. Под вагоном также расположены магистральная труба 17 диаметром ?" (32 мм), концевые краны 2 № 190 с соединительными рукавами 1 и пылеловка 8. Тормозная магистраль (ТМ) 17 через разобщительный кран 10 соединена трубопроводом (отводом) 9 с воздухораспределителем 13. Соединительные рукава 1 оборудованы универсальными головками № 369А и закреплены на изолированных подвесках 7. 58
В каждом пассажирском вагоне имеется не менее трех стоп-кранов 4, два из которых расположены в тамбурах вагонов. Запасный резервуар (ЗР) 16 объемом 78 л соединен трубой диаметром 1" (25,4 мм) с кронштейном задней крышки тормозного цилиндра 14. На трубе от запасного резервуара к ТЦ установлен выпускной клапан 15 № 31. На некоторых типах пассажирских вагонов рабочая камера 11 с воздухораспределителями 12 и 13 установлены на отдельном кронштейне, а тормозной цилиндр 14 имеет обычную крышку. 58
Рабочий и контрольный электрические провода электропневматического 58
тормоза (ЭПТ) уложены в стальной трубе 6 и подведены к концевым двухтрубным 3 № 316 и средней 5 трехтрубной № 317 коробкам. От средней коробки 5 провод в металлической трубе подходит к рабочей камере 11 электровоздухораспределителя 12, а от концевых коробок 3 - к контактам в соединительной головке № 369А междувагонного рукава 1. 58
При зарядке и отпуске тормоза воздух из ТМ через воздухораспределитель 13 поступает в запасный резервуар 16, а тормозной цилиндр 14 через воздухораспределитель (или электровоздухораспределитель) сообщен с атмосферой. 59
При пневматическом торможении сжатый воздух из ЗР поступает в ТЦ через воздухораспределитель, который отключает тормозной цилиндр 14 от атмосферы и сообщает его с запасным резервуаром 16. При полном торможении давление в запасном резервуаре и тормозном выравниваются. При торможении ЭПТ сжатый воздух из ЗР поступает в ТЦ через электровоздухораспределитель 12. 59
Тормозной рычажной передачей называется система тяг и рычагов, посредством которых усилие человека (при ручном торможении) или усилие, развиваемое сжатым воздухом, по штоку тормозного цилиндра (при пневматическом и электропневматическом торможениях) передаются на тормозные колодки, которые прижимаются к колесам. По действию на колесо различают рычажные передачи с односторонним и двухсторонним нажатием колодок. 59
Рычажная передача пассажирского вагона (рисунок 31) отличается от передач грузовых вагонов тем, что вместо триангелей применены траверсы 17, на цапфы которых установлены башмаки 15 с тормозными колодками 21. Вертикальные рычаги 24 и затяжки 23 подвешены к раме на подвесках 22. 59
Нажатие тормозных колодок двухстороннее; вертикальные рычаги расположены в два ряда по бокам возле колес. 59
Траверсы 17 с башмаками и колодками подвешены на одинарных подвесках 20, ушки которых проходят между бортами башмаков. Кроме горизонтальных 7, имеются промежуточные рычаги 10, соединенные с вертикальными рычагами тягами 2. Приспособление 19 предназначено для фиксации положения тормозных колодок относительно колес, скобы 4, 9, 11 - для предохранения отпадения на путь деталей рычажной передачи в случае их разъединения или обрыва. 59
Регулировка рычажной передачи пассажирского вагона осуществляется автоматическим регулятором 8 со стержневым приводом 6. Запас винта после ремонта должен быть не менее 525 мм. Для ручной регулировки рычажной передачи предусмотрены отверстия в головках тяг и стяжные муфты 14. Привод ручного тормоза состоит из рукоятки 18, которая помещается в тамбуре вагона, винта 16, пары конических шестерен и тяги 13, соединенной с рычагом 12. Последний сочленен тягой 1 с рычагом 3 и далее тягой 5 с горизонтальным рычагом 7. При остановке композиционных колодок ведущие плечи горизонтальных рычагов уменьшают сверлением новых отверстий, т. е. уменьшают передаточное число. 59
60
Рисунок 31. Тормозная рычажная передача 4х-осного пассажирского вагона 60
5.6 Системы жизнеобеспечения 61
В целях создания комфортных условий пассажирам и обслуживающему персоналу вагоны оснащены системами электрооборудования, водоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования. 61
5.6.1 Система электрооборудования 61
Электрооборудование пассажирских вагонов используется для освещения вагонов, вентиляции помещений с подачей в вагон наружного воздуха объемом 20—25 м³/ч на одного пассажира, отопления вагона, подогрева подаваемого в него воздуха зимой и охлаждения подаваемого воздуха летом, охлаждения продуктов питания и питьевой воды, приготовления пищи в вагонах-ресторанах и буфетах, радиовещания и работы устройств связи, создания комфорта пассажирам и облегчения труда поездной бригады, обеспечения безопасности движения поездов. 61
Электрооборудование пассажирских вагонов (рисунок 32) состоит из комплекса электрических устройств, используемых в системе электроснабжения вагонов для получения, передачи и распределения электрической энергии. В этот комплекс входят также устройства и оборудование, потребляющие электроэнергию и создающие комфорт для пассажиров. 61
Перечень устройств и число потребителей электроэнергии зависят от типа пассажирского вагона. Во всех вагонах установлены устройства отопления, освещения, вентиляции, нагрева и охлаждения воды и т.п. В вагонах с кондиционированием воздуха, кроме того, установлены устройства для охлаждения воздуха. В вагонах-ресторанах электрооборудование используется в технологическом оборудовании кухни — холодильниках, водоподогревателях, кофеварках и др. Мощность, приходящаяся на один вагон, составляет: для сети освещения, электробытовых приборов, цепи сигнализации и управления 2,5—4 кВт; для установки принудительной вентиляции 4—6 кВт; для установки кондиционирования воздуха 17—26 кВт; для электрического отопления более 25 кВт. 61
От токов короткого замыкания и перегрузок электрооборудование вагона защищается автоматическими выключателями, плавкими предохранителями, тепловыми реле перегрузки, а от повышенного напряжения — реле и электронными блоками. Температура нагрева букс контролируется специальной релейной или электронной системой. 61
В вагонах с кондиционированием воздуха установлены электрические нагреватели и калорифер напряжением 125 В. Для освещения в пассажирских вагонах используют люминесцентные светильники с питанием однофазным током напряжением 220 В частотой 400— 425 Гц от специального преобразователя. Аварийное и служебное освещение осуществляется лампами накаливания от сети постоянного тока. 62
Вентиляторы вагона приводятся в действие электродвигателями постоянного тока со ступенчатым регулированием частоты вращения путем изменения силы тока в обмотке возбуждения и напряжения на коллекторе. В кипятильнике установлены электронагревательные элементы, а также предусмотрена возможность сжигания твердого топлива для нагрева воды. В охладителе питьевой воды применяется электродвигатель постоянного тока. В холодильной установке для привода компрессора используется электродвигатель мощностью до 13 кВт напряжением 125 В постоянного тока при автономной системе электроснабжения или встроенный трехфазный асинхронный двигатель при централизованной системе электроснабжения. Для привода вентилятора охлаждения конденсатора применяется электродвигатель, аналогичный двигателю вентилятора вагона. 62
В качестве коммутационной аппаратуры в пассажирских вагонах используются аппараты с дистанционным управлением — контакторы, переключатели, реле, а с ручным управлением — пакетные выключатели, тумблеры, кнопки. В поездах специального назначения, таких как туристические и им подобные, электрооборудование вагонов получает питание от вагона-электростанции по трехфазной магистрали напряжением 380/220 В частотой 50 Гц. 62
63
Рисунок 32. Расположение электрооборудования на купейном вагоне 63
5.6.2 Система водоснабжения 63
Система водоснабжения пассажирских вагонов является важнейшим санитарно-техническим оборудованием, обеспечивающим необходимые условия пассажирам во время их длительной поездки. Независимо от типа каждый пассажирский вагон оснащен самотечной системой водоснабжения, предназначенной для обеспечения пассажиров питьевой водой, удовлетворения их бытовых нужд и пополнения системы отопления в промежутках между заправками. В вагоностроении нашли применение две системы водоснабжения пассажирских вагонов: отечественного и постройки заводов Германии. 63
Система водоснабжения в пассажирском купейном вагоне (рисунок 33) включает два сообщающихся между собой бака 13, размещенных в конце кузова вагона. Общий объем рассматриваемой системы водоснабжения составляет 1050 литров. В котловом конце вагона установлен промывной бак объемом 50 л, в который вода поступает из больших баков по трубе 11. В этой системе вода нагревается в специальном бойлере 1 змеевиком 2, соединенным системой труб и кранов с котлом отопления. Температура воды в бойлере контролируется с 63
помощью термометра 4. Система заполняется водой посредством наливных 63
труб 14, находящихся в некотловом конце вагона: одна — со стороны купе, а другая — со стороны коридора. На концах этих труб имеются соединительные головки, служащие для подключения наливных шлангов, защищенные кожухами. В зимнее время перед заполнением системы заблаговременно включают электрические обогреватели для оттаивания головок наливных труб. 63
64
Рисунок 33. Схема водоснабжения пассажирского купейного вагона 64
В случае заполнения системы одной трубой 14, другая и труба 16 являются вестовыми, не допускающими завышения установленного уровня. Когда заполнение системы закончено, в средней части кузова на электрощите, смонтированном на боковой стене, зажигается сигнальная лампочка белого цвета, после чего наполнение прекращается, а выключатель сигнальной установки на распределительном щите служебного отделения ставится в положение «выключено». Магистральный трубопровод 11, идущий вдоль вагона, питает холодной водой кипятильник 9 через фильтр и поплавковую камеру, а систему отопления — через обратный клапан. Кипяченая вода из кипятильника 9 перекачивается ручным насосом в бак 6, откуда она поступает в бак 7 охладительной установки. Охлажденная до +(12—18) °С вода по трубопроводу поступает к крану питьевой воды, установленному в нише стены коридора котлового конца вагона. Умывальные чаши 5, расположенные в обоих концах вагона, а также мойка 8 снабжаются холодной и горячей водой. К унитазам 17 холодная вода поступает из системы холодного водоснабжения, но для оттаивания в зимний период к ним через трубопровод 18 из системы отопления подается горячая вода. Для подсоединения шланга, используемого при уборке туалета, предусмотрен трубопровод 3 с вентилем. Горячая вода к умывальникам 5 64
и мойке 8 поступает по трубопроводу 72, а возвращается в бойлер неиспользованной горячей воды по трубопроводу 10. Уровень воды в баках 13 проверяют с помощью контрольных трубок 15 и кранов, установленных в туалете некотлового конца вагона. 64
Питьевая вода в пассажирских вагонах приготавливается в кипятильниках 64
непрерывного действия (рисунок 34) с комбинированным электроугольным отоплением. Он состоит из корпуса У, топки 21 угольного отопления, электрических элементов: верхнего 33 и бокового 27, водосборника 32 кипяченой воды, поплавковой камеры 18 с клапаном 16, фильтра 9, указателя 30 уровня кипяченой воды, термометра 19 и арматуры: трехходового 7, водоразборного 20 и спускного 22 кранов. 64
Пространство между наружной стенкой корпуса кипятильника 1, корпусом топки 21 и конусной трубой 31 водосборника заполняется сырой водой. Внутренняя стенка корпуса кипятильника и конусная труба образуют водосборник 32 кипяченой воды, который соединен с атмосферой сливным патрубком 3. Вода из сети водоснабжения поступает в кипятильник через трехходовой кран 7 и фильтр 9, поплавковую камеру 18 и кран 22. 65
При нагревании воды до температуры кипения она переливается через конус 31 в водосборник 32, уровень ее в камере сырой воды и поплавковой камере понижается, поплавок 16 опускается и открывает клапан водопровода. Таким образом, сырая вода пополняет кипятильник, ее уровень поднимается и поплавок своей верхней запорной иглой перекрывает водопровод. Поплавок отрегулирован так, что уровень сырой воды не может подняться выше уровня, не доходящего на 40 мм до верхней кромки конуса 31, в результате чего исключается возможность попадания ее в некипяченом виде в водосборник 32. Уровень сырой воды контролируется по указателю 12 уровня поплавковой камеры, на котором нанесены две красные риски 14 и 15. Верхняя риска указывает на предельное наполнение кипятильника водой, а нижняя — на предельно возможный расход сырой воды и минимально допустимый уровень ее в камере. 65
66
Рисунок 34. Комбинированный кипятильник с электрическим и 66
угольным разогревом. 66
Наполнение водосборника кипяченой водой контролируют по указателю уровня 2, на котором также имеется красная риска, указывающая на предельное наполнение водосборника. Производительность кипятильника при нормальной его работе составляет 1,1—1,4 л кипяченой воды в минуту. 66
Установка для охлаждения питьевой воды (рисунок 35) состоит из компрессора 18, нагнетательного вентиля 20, конденсатора 16, ресивера 13, запорного вентиля 12, фильтра 11, автоматического регулирующего вентиля 10 и испарителя 8. Кипяченая вода из бака 4 поступает в бак 6, охлаждается в нем, а затем подается к водоразборному крану 2. 66
67
Рисунок 35. Схема установки для охлаждения питьевой воды. 67
Вода охлаждается за счет отдачи своего тепла парам хладагента в испарителе 8. Процесс работы холодильной установки заключается в следующем. Из компрессора 18 газообразный хладагент через нагнетательный вентиль 20 поступает в конденсатор 16 и переходит в жидкое состояние. Из конденсатора он через ресивер 13, запорный вентиль 12, фильтр 11 и автоматический регулирующий вентиль 10 компрессором 18 нагнетается в испаритель 5. При прохождении через регулирующий вентиль 10 жидкий хладагент расширяется, давление его резко падает, и он переходит в газообразное состояние — испаряется. 67
В процессе испарения хладагент отбирает тепло от воды, а затем его пары всасываются компрессором 18 через всасывающий вентиль 19, и цикл повторяется. Уровень температуры охлаждения воды устанавливается при помощи термостата 7 и может регулироваться в пределах +(12—20) °С. Водоохладитель размещен в шкафу, где находятся бак 4 для кипяченой воды вместимостью 40 л, бак для охлажденной воды 6, холодильный агрегат 17, а в нише 1 кран 2 для раздачи воды. 67
5.6.3 Система отопления 67
Система отопления в пассажирских вагонах бывает двух видов: водяная и электрическая. Водяная система применяется на всех типах пассажирских вагонов локомотивной тяги, оснащенных автономной системой электроснабжения от подвагонных генераторов и аккумуляторных батарей. Электрической системой оборудованы вагоны локомотивной тяги, имеющие централизованное питание от вагона-электростанции или от контактной сети через электровоз. 68
Система водяного отопления (рисунок 36) включает в себя котел 1, расширитель-воздухоподогреватель 10, нагревательные трубы 2, питательный насос 8, баки 6 и 7 для воды и топлива, вентили 5, 9, грязевик 5 и кран 4 для спуска воды из котла. 68
68
Рисунок 36. Система водяного отопления. 68
Циркуляция воды в системе отопления (показано стрелками) происходит непрерывно из-за разности температур в различных ее частях. Предусмотрена и искусственная циркуляция воды с помощью циркуляционного насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя. 68
При комбинированной (электроугольной) системе отопления (рисунок 37) вода в котле подогревается расположенными в водяной рубашке высоковольтными нагревательными элементами, а при отсутствии электроэнергии — за счет теплоты сжигаемого твердого топлива — угля). 68
69
Рисунок 37. Схема электроугольного отопления пассажирского вагона 69
Питание нагревательных элементов осуществляется по однопроводной поездной линии с номинальным напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц в пути следования от локомотивов, а в пунктах отстоя — от стационарных устройств. 69
Схема отопления, нагревательные элементы и другое высоковольтное оборудование у различных типов вагонов одинаковое. Высоковольтные нагревательные элементы имеют общую мощность 48 кВт и разделены на две параллельные группы, каждая из которых состоит из двух параллельных ветвей, включающих по шесть последовательно соединенных нагревательных элементов. Для защиты котла предусмотрено тепловое реле, отключающее электронагревательные элементы при повышении температуры воды в котле выше 90 °С, и реле минимального уровня, отключающее их при понижении уровня воды в расширителе более чем 200 мм. В вагонах с кондиционированием воздуха используются дополнительные низковольтные электрические печи и калорифер, которые питаются от автономной системы электроснабжения напряжением ПО В постоянного тока. В пассажирских вагонах межобластного и пригородного сообщений наиболее распространено отопление с помощью электрических печей и калориферов. 69
В системах водоснабжения и водяного отопления современных пассажирских 69
вагонов находят широкое применение пластмассы для изготовления многих деталей и узлов. Из стеклопластика на основе полиэфирной смолы выполняют водяные баки, умывальные раковины и унитазы, из полиэтилена низкой плотности — трубы, фитинги, вентили, втулки, тройники, а также другие соединительные и регулирующие детали. В туалетах пол настилают из стеклопластика вместо цементного, покрытого метлахской плиткой. Применение пластмасс обеспечивает снижение собственной массы вагона, продление срока службы, уменьшение трудоемкости и затрат при изготовлении и ремонте систем водоснабжения, отопления и внутреннего оборудования. 69
5.6.4 Система вентиляции воздуха 70
Вентиляция воздуха предназначена для удаления воздуха из помещений вагона и замена его чистым наружным. Существует два вида вентиляции: естественная и принудительная. В пассажирских вагонах применяется как естественная, так и принудительная (механическая) вентиляция. По принципу работы вентиляцию разделяют на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную. 70
Естественная вентиляция осуществляется с помощью каких-либо неподвижных устройств и не требует затрат энергии. Принудительная же вентиляция осуществляется с помощью центробежных или осевых вентиляторов и требует постоянной затраты энергии, в основном — электрической. 70
Современные пассажирские вагоны оснащены приточной вентиляцией с использованием центробежных вентиляторов, которая: 70
1) создает необходимый воздухообмен, благодаря чему воздух внутри вагона обеспечивается достаточным количеством кислорода и ограничивается содержание углекислого газа, пыли и гнилостных примесей, образующихся в результате жизнедеятельности пассажиров; 70
2) создает подвижность воздуха в зоне пребывания пассажиров; 70
3) создает подпор воздуха в вагоне, препятствуя тем самым проникновению внутрь воздуха, не очищенного от пыли, зимой ненагретого, а летом неохлажденного воздуха, поступающего через неплотности в ограждениях; 70
4) совместно с системой кондиционирования воздуха охлаждает вагон; 70
5) при калориферном отоплении совместно с системой отопления обогревает вагон. 70
Естественная вентиляция (через открытые окна) является наиболее простым способом. Однако использование этого способа связано с существенными недостатками: возможность осуществления только в теплое время, отсутствие средств защиты от проникновения в вагон пыли, невозможность использования во время дождя, появление сквозняков и др. 70
Совершенным средством вентиляции вагона являются специальные вытяжные устройства — дефлекторы, которые могут использоваться в течение круглого года. 71
Однако они также имеют недостатки: низкую и неустойчивую производительность, образование разрежения воздуха в вагоне, приводящее к проникновению через неплотности ограждения кузова неочищенного наружного воздуха, а следовательно, к ухудшению условий проезда пассажиров. 71
Дефлекторы устанавливают на крыше и действуют по принципу эжекции (отсасывания воздуха) при обдувании наружным потоком. Верхняя рабочая часть дефлектора устроена так, что в ней под действием протекающего потока воздуха происходит разрежение, благодаря чему воздух из вагона всасывается в трубу и уходит наружу (рисунок 38, а). 71
Наибольшее распространение в пассажирских вагонах получил унифицированный дефлектор ЦАГИ-ЦНИИ (рисунок 38, б) Центрального аэрогидродинамического института, разработанный совместно с Центральным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ныне ВНИИЖТ). Перечисленные выше недостатки естественной вентиляции ограничили ее применение. На современных пассажирских вагонах она используется только как подсобная: дефлекторы — для удаления воздуха через туалеты, окна — для проветривания вагонов во время их отстоя, когда система вентиляции не включается. 71
72
Рисунок 38. Дефлектор круглой формы, установленный на крыше пассажирского вагона 72
Механическая вентиляция в зависимости от способа притока воздуха в вагон подразделяется на две системы: без использования рециркуляции и с рециркуляцией воздуха. Принципиальная схема вентиляционной системы без использования рециркуляции воздуха пассажирского вагона включает в себя (рис. 39, а) заборные решетки 1, масляные фильтры 2, вентиляционный агрегат 3, диффузор 4, конфузор 6, нагнетательный воздуховод 7 и выпуски 8. Диффузор 4 и конфузор 6 по существу являются частями нагнетательного воздуховода, в котором установлен калорифер 5. Между крышей 9 и подшивным потолком 10 проходит нагнетательный воздуховод 7. 72
Особенности вентиляционной системы с использованием рециркуляции воздуха заключается в том, что в вагон подается смесь наружного и взятого из вагона и возвращаемого обратно воздуха. В пассажирских вагонах применяется частичная рециркуляция воздуха. Использование рециркуляционного воздуха требуется в процессе охлаждения и в отопительный сезон. 72
73
Рисунок 39. Схема механической приточной вентиляции 73
При использовании рециркуляции воздуха усложняется система вентиляции, так как появляются дополнительный рециркуляционный (возвратный) воздуховод, камера смешения воздуха, дополнительные фильтры, устройства для регулирования заданного соотношения количества наружного и рециркуляционного воздуха и специальные выпуски. Остальные составляющие остаются принципиально, а часто и конструктивно такими же. Принципиальная схема системы вентиляции с использованием рециркуляции воздуха показана на рисунке 39, б. 73
5.6.5 Система кондиционирования воздуха 73
Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах (рисунок 40) служит для придания воздуху требуемых физико-химических свойств: температуры и влажности, содержания кислорода и углекислого газа, степени запыленности и т.п. Холодильное оборудование установок кондиционирования воздуха позволяет поддерживать в вагоне требуемые температурно-влажностные условия при высокой температуре окружающего воздуха и воздействии солнечной радиации. 73
В парокомпрессионном холодильном оборудовании в качестве хладагента используется дифтор-дихлорметан (хладон-12). В зависимости от рода тока, вырабатываемого системой электроснабжения, применяются бессальниковые компрессоры (со встроенным электродвигателем переменного тока) и сальниковые компрессоры, работающие на постоянном токе. Электроснабжение холодильного оборудования бывает централизованным — от контактной сети по поездной магистрали через преобразователи или от вагона-электростанции, а также автономным — от подвагонного генератора, приводимого от оси колесной пары вагона. Через решетки забора воздуха вентилятор всасывает рециркуляционный и наружный воздух, который проходит через очищающие фильтры и затем охлаждается в испарителе. Испаритель представляет собой набор оребренных трубок, в которых испаряется жидкий хладагент. Охлажденный воздух поступает в пассажирские помещения вагона через приточные решетки. 73
Установка рассчитана на поддержание температуры воздуха в вагоне 22—26 °С летом и относительной влажности 70 % или соответственно 40 °С и 30 % при максимальном тепловом воздействии солнечной радиации. Минимальная подача наружного воздуха 25 м³/ч на одного пассажира. В зависимости от типа вагона хладопроизводительность установки, удовлетворяющая этим условиям, должна составлять 28—35 кВт. 74
74
Рисунок 40. Схема расположения оборудования для охлаждения воздуха в пассажирском вагоне 74
Выводы 74 Список использованных источников 76
Введение
Тра́нспорт (от лат. trans — «через» и portare — «нести») — совокупность средств, предназначенных для перемещения людей, грузов из одного места в другое.
Существуют пять основных видов транспорта: железнодорожный, водный (морской и речной), автомобильный, воздушный и трубопроводный.
Железнодорожный транспорт имеет ряд важных преимуществ перед другими видами транспорта: по затратам энергии на перевозку грузов; экологичности, особенно на электрифицированных участках; всепогодности; достаточно большой скорости доставки, номенклатуре грузов; безопасности движения; возможности организации массовых перевозок и другие. Кроме этого железнодорожный предлагает ряд дополнительных услуг, благодаря чему он занимал почти монопольное положение на транспортном рынке. И лишь бурное развитие автомобильного транспорта в 70-90-е гг. XX в. привело к сокращению его относительной доли в совокупном доходе транспорта и общем грузообороте.
Главной частью железнодорожного транспорта является вагонный парк, так как только в вагонах перевозятся грузы и пассажиры, производится оплата за их транспортное обслуживание. Другие подсистемы железнодорожного транспорта обеспечивают своевременную и безопасную работу вагонов, как главного источника доходов транспортной системы.
Основную часть грузооборота дает железным дорогам вывоз минерального сырья (угля, руды и пр.) от источников добычи, расположенных вдалеке от водных путей. При этом соотношение постоянных и переменных издержек на железнодорожном транспорте таково, что для него по-прежнему выгоды дальние перевозки.
Сравнительно недавно появилась тенденция к специализации железнодорожных перевозок, что связано со стремлением повысить качество предоставляемых ими услуг. Так появились трехъярусные платформы для перевозки автомобилей, двухъярусные контейнерные платформы, сочлененные вагоны, составы специального назначения. Состав специального назначения - это товарный поезд, все вагоны которого предназначены для перевозки одного вида продукта, например, угля. Такие составы экономичнее и быстрее традиционных смешанных, потому что могут, минуя сортировочные станции, следовать прямо к месту назначения. Сочлененные вагоны имеют удлиненную ходовую часть, которая способна принимать до 10 контейнеров в одной гибкой сцепке, что уменьшает нагрузку вагона и сокращает время, необходимое для перевалки. Двухъярусные контейнерные платформы, как следует из названия, могут быть загружены контейнерами в два этажа, что удваивает грузовместимость подвижного состава. Подобные технические решения помогают железным дорогам уменьшить грузовую нагрузку вагонов, увеличить грузоподъемность составов и облегчить процессы погрузки-выгрузки.
Несомненно, огромную роль в железнодорожном хозяйстве играют пассажирские перевозки. Возможность быстро, комфортно и за умеренную цену преодолевать сравнительно большие расстояния всегда привлекала людей из различных социальных сфер, железнодорожным транспортом пользуется большая часть населения нашей планеты.
При пассажирских перевозках необходимо обеспечить высокий уровень качественных показателей: ведь человек - наиценнейший «груз», и, в первую очередь, от надёжности пассажирского вагона будет зависеть его сохранность. На разработчиках пассажирского подвижного состава лежит огромная ответственность за жизнь и здоровье каждого пассажира. Не стоит забывать также о том, что пассажира важно не только доставить до места назначения вовремя и в сохранности, но и обеспечить ему на протяжении всей поездки необходимые для его нормальной жизнедеятельности условия: это и физиологические, и социальные, и психологические, которые, в свою очередь зависят от ряда других условий: биохимических (биофизических), экономических, экологических и т.д. Всё это ставит перед инженерами-проектировщиками пассажирских вагонов довольно сложную задачу, решая которую, они добиваются максимально возможного результата, доставляя тем самым удовольствие себе и пассажиру.