1.6. Тормозное оборудование.

Автотормоз (рис. 1.6.) цистерны крепится на раме. Автотормозное оборудование состоит из соединительного рукава 1, концевого крана 2, стоп-крана 3, кронштейна - пылеловки 4, воздухораспределителя 5, разобщительного крана 6, запасного резервуара 7, тормозного цилиндра 8, грузового авторежима 9.

Рис. 1.6. Автотормоз.

Усилие, развиваемое тормозным цилиндром, с помощью рычагов и тяг передается на тормозную рычажную передачу тележки. Сила прижатия тормозных колодок к поверхности катания колес зависит от степени загрузки полувагона и автоматически регулируется авторежимом. В случае необходимости, автотормозное оборудование полувагона может быть включено поворотом рукоятки разобщительного крана 6. Воздухораспределитель №483М управляет работой автотормоза полувагона.

Регулятор рычажной передачи предназначен для автоматического регулирования величины выхода штока тормозного цилиндра и поддержания ее в пределах, установленных нормами.

В вагоне предусмотрен стояночный тормоз. Он необходим для затормаживания полувагона и удержания его на уклоне.

Затормаживание осуществляется путем поворота штурвала по часовой стрелке с усилием одного человека.

Для того чтобы растормозить полувагон, необходимо повернуть рукоятку фиксатора на 90°. В этом случае, под действием усилия пружины штока тормозного цилиндра вал с червяком и штурвалом резко перемещается в нерабочее положение (вправо).

2. Основные параметры грузового вагона.

4-осная цистерна для сжиженных углеводородных газов, модели 15-1519

Назначение: для перевозки сжиженных углеводородных газов
Номер проекта	1519.00.000
Технические условия	ТУ24.00.1285-82	ТУ24.00.1285-83
Модель вагона	15-1519	15-1519-01
Тип вагона	762
Изготовитель	ОАО «МЗТМ»
Грузоподъемность, т	46
Масса тары вагона, т	36,1	37,9
Нагрузка:
статическая осевая, кН(тс)	203,85 (20,78)	200,0 (20,48)
погонная, кН/м(тс/м)	67,95 (6,92)	65,96 (6,73)
Объем котла, м3
полный	75,7
полезный	64,2
Скорость конструкционная, км/ч	120
Габарит	1-Т
База вагона, мм	7800
Длина, мм:
по осям сцепления автосцепок	12020
по концевым балкам рамы	10800
Высота от уровня верха головок рельсов максимальная, мм	4998
Количество осей, шт.	4
Модель 2-осной тележки	18-100
Наличие переходной площадки	Нет
Наличие стояночного тормоза	Есть
Диаметр котла внутренний, мм	3000
Длина котла наружная, мм	11258
Удельный объем, м3/т	1,76
Количество верхних люков, шт.	1
Условное рабочее давление в котле (по регулировке предохранитель-ного клапана), МПа (кгс/см2)	2,0 (20,0)
Давление, создаваемое в котле при гидравлическом испытании, МПа (кгс/см2)	3,0 (30,0)
Количество секций котла, шт.	1
Наличие парообогревательной рубашки	нет
Наличие теплоизоляции	нет
Толщина изоляции, мм	-
Наличие теневой защиты	нет
Наличие предохранительного клапана	есть
Наличие предохранительно-впускного клапана	нет
Способ налива и слива	верхний - передавливанием
Количество лестниц, шт.:
наружных	2
внутренних	-
Максимально допустимая температура загружаемого продукта, град. С	+10
Год постановки на серийное производство	1981	1995

Конструкция грузового вагона характеризуется следующими параметрами (см.рис.2)

- тара вагона – Т, т;

- грузоподъемность вагона – Р, т;

- объем кузова – V, м³;

- длина вагона по осям сцепления – 2L_об, м;

- внутренняя длина вагона – 2L_в, м;

- ширина кузова вагона – 2В, м;

- внутренняя ширина кузова вагона – 2В_в, м;

- площадь пола F, м²;

- длина консольной части вагона – n_к, м;

- база вагона – 2l, м;

- вылет автосцепки – а_а, м;

- толщина торцевой стены – а_т, м;

- толщина боковой стены – а_б, м;

- число осей (осность) вагона – т_о.

Рис. 2 Линейные размеры грузового вагона

Определяются технико-экономические характеристики, связанные с оценкой оптимальности линейных размеров.

К ним относятся средняя статическая нагрузка для вагона, в котором перевозятся различные грузы. Она рассчитывается по формуле:

,

Где - доляi-го груза в общем объеме, %;

- статическая нагрузка i-го груза, тс;

т

т

т

т.

, следовательно, для расчетов используем .

т

Затем рассчитывается средняя динамическая нагрузка вагона :

Где - среднее расстояние перевозкиi-го груза, км.

тс

Кроме того, к относительным технико-экономическим показателям вагона относятся технический и погрузочныйкоэффициенты тары вагона, от которых зависят расходы на перевозочный процесс.

Средний погрузочный коэффициент тары:

Где T- тара вагона, т.

Технический коэффициент тары:

Где - грузоподъемность, т.

Принимается, что главным показателем эффективности вагона является величина средней погонной нетто , т.к. этой нагрузкой определяются провозные способности железных дорог.

Средняя погонная нагрузка нетто:

Где 2- длина по осям сцепления, м.

т/м

1. Этапы выбора линейных размеров вагона при проектировании.

   1. Произвести расчет минимальной длины вагона по осям сцепления

,

Где 2=1,85 м

а=0,6

Д=0,95 м

Принимаем 2

1.2. Определяется вес погонного метра кузова вагона по формуле:

1.3.Определяем длину расчетного вагона по раме

1.4.Определяем тару расчетного вагона

1.5.Определяем номинальную грузоподъемность расчетного вагона

1.6. 2

2=7,8м

2L=10,8 м

1.7.Определяем ограничение полуширины габарита для сечений кузова вагона по формулам

- для направляющего (шкворневого) сечения

,

Где - максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм;

-половина минимального расстояния между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, мм;

- максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами, мм (27 мм);

q+–горизонтальные поперечные смещения, из-за износов в узлах пятник-подпятник, мм (31 мм) ;

- величина дополнительного поперечного смещения, из- за выносов подпятника надрессорной балки тележки (2,14 м²);

- коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой и обусловленный переводом размеров в м к выносам в мм (2,5);

- величина уширения пути в кривой, определяемая по выносам расчетного вагона при R=200 м (180).

Так как в скобках мы получили отрицательное число, то мы его не учитываем.

- для внутреннего (по середине вагона) сечения

,

Где 2- база вагона, м;

-половина базы вагона, м.

- для наружного (в конце кузова) сечения

,

Где -длина консоли, м.

Максимально допускаемая ширина строительного очертания кузова вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головок рельсов определяется по выражению.

2В=2·(В_о-Е),

где: В – максимальная полуширина строительного очертания кузова вагона на рассматриваемой высоте Н;

В_о – полуширина заданного габарита подвижного состава на той же высоте Н (1700 мм)

Е – ограничение полуширины кузова вагона для одного из рассматриваемых сечений: направляющего - Е_о, внутреннего - Е_в, наружного - Е_н.

2В=

Внутренний диаметр котла

,следовательно, вагон вписывается в габарит.

1.8.Определяем объем котла по формуле:

,

Где -высота днища (0,5 м).

2

1.9.Определяем статические нагрузки

Средняя статическая нагрузка для каждого типа вагона, в котором перевозятся различные грузы, определяют по формуле

,

где - абсолютное количество или доля- го груза в общем объеме грузов, перевозимых в рассматриваемом типе вагона.

Средняя динамическая нагрузка вагона определяется по формуле

Определение технико-экономических параметров вагона:

- средний погрузочный коэффициент тары

Одним из главных показателей эффективности вагона является величина средней погонной нагрузки нетто 525

2			Pc	Pдин	Kп	qпн
9,38	12,02	96,8	50	50	0,722	4,15
8,88	11,52	92	50	50	0,722	4,3
9,88	12,52	100	55,5	55,5	0,65	4,4

2.Проверка соответствия требований и норм условиям сцепляемости и прохода кривых в сцепе вагонов.

d ,

Где d- вынос центра сцепления автосцепки по отношению к оси пути.

Выведем формулу для подсчета d. Примем, что вагон находится в системе координат YOX.

Таким образом, если захват автосцепки равен

2

2

Проверим возможность прохода сцепом вагона S-образной кривой

О

2

2

Условие выполняется, следовательно, может пройти сцепом S-образную кривую.

3.Расчет кузова на прочность.

Расчет выполняется по упрощенным методикам, в которых кузов вагона рассматривается как балка на двух опорах, испытывающая действие всех нагрузок предусматриваемых «Нормами».

В качестве расчетной схемы выберем балку на 2 опорах.

Где коэффициент вертикальной динамики (0,4)

Определяем изгибающие моменты в двух точках ,над опорой-надпятник и в средней части кузова.

Для этого установим значения реакций.

+

Предположим, что кузов изготовлен из 1-го листа одинаковой толщины, тогда приведенная длина будет равна

Допустим, что

Прочность выполняется.

4. Коэффициенты динамики и амплитуды ускорений.

Вертикальные колебания кузова.

4.1. Частота вынужденных колебаний кузова вагона

,

Где - скорость движения вагона (33,3 м/с).

Основными неровностями считаются стыки рельс =25 м.

4.2. Вертикальная жесткость пружин, устанавливаемых под вагон

Где

4.3. Частота собственных колебаний кузова вагона

4.4. Коэффициент вязкого трения

Где - коэффициент относительного трения (0,08;

- амплитуда вертикальных неровностей пути (0,01 м).

4.5. Критическое значение коэффициента вязкого трения

4.6.Степень демпфирования

4.7. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний кузова

4.8. Коэффициент вертикальной динамики

4.9. Амплитуда вертикальных ускорений в долях

Горизонтальные колебания кузова

4.10. Частота вынужденных колебаний кузова

,

Где n- коничность поверхности катания (1:20 =0,05);

r- радиус колеса (0,475 м);

S- половина расстояния между кругами катания колес (0,79 м).

4.11. Частота собственных горизонтальных колебаний кузова

4.12. Эквивалентное значение коэффициента вязкого трения

,

Где количество гасителей колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

4.13. Критическое значение коэффициента вязкого трения

4.14.Степень демпфирования

4.15. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний кузова

4.16. Коэффициент горизонтальной динамики

4.17.Амплитуда горизонтальных ускорений

5. Допускаемые значения коэффициентов динамики и ускорений кузова.

Кузов груженого грузового вагона

отл	0,4	0,4	0,15
хор	0,5	0,5	0,20
удовл	0,6	0,6	0,25

Вертикальная нагрузка на колесо определяется весом

Масса частей вагона, приходящихся на 1 колесо определяется по формуле

Где количество колес

Коэффициент вертикальной динамики

,

Где а- коэффициент для обрессоренных частей тележки (0,1);

в- коэффициент, учитывающий число осей в тележке(;

- статический прогиб (max( 0,018;

Среднее значение коэффициента вертикальной динамики при подпрыгивании

Среднее значение коэффициента вертикальной динамики при боковой качке

Среднее значение рамной силы

,

Где - осевая нагрузка;

- коэффициент, который на грузовых вагонах на безрамных вагонах принимается равным 0,003.

Масса необрессоренных частей вагона, приходящаяся на колесные пары

,

Где n- количество осей в тележке.

Вертикальное давление набегающего колеса

,

Где - половина расстояния между серединами шеек оси (1,018м );

- расстояние от точки контакта контакта ненабегающего колеса до середины шейки оси (0,264 м);

- расстояние от точки контакта набегающего колеса до середины шейки оси ( 0,217 м);

- расстояние между точками контакта колес с рельсами (1,555 м);

r- радиус колеса (0,475 м).

Вертикальное давление ненабегающего колеса

Боковое давление набегающего колеса

Коэффициент устойчивости колеса

,

Где - коэффициент трения (0,25);

=;

1,5

Коэффициент устойчивости колеса оказывает большое влияние на безопасность движения вагона, превышение его допустимых значений возможно, если проекции вертикальных сил на линию контакта гребня колеса с головкой рельса будут меньше проекции боковой силы на ту же линию.

6. Расчеты прочности элементов ходовых частей.

Расчет боковой рамы тележки 18-100 от действия вертикальной нагрузки.

Форма сечений стержней имеет вид и следующие геометрические характеристики.

№ стержня	Поперечное сечение	Li, см	Fi, см2	Ji, см4	zoi, см	Название стержня
1		32,1	51,44	498,97	4,98	Верхний горизонтальный пояс
2		32,1	165,1	3070,77	8,32	Нижний горизонтальный пояс
3		42,4	48,72	313,84	5,64	Верхний наклонный пояс
4		69,05	58,56	977,18	4,59	Нижний наклонный пояс
5		54,5	47,56	382,108	6,09	Вертикальная колонка

Опыт испытаний показывает, что верхние пояса работают на растяжение-сжатие. Поэтому можно принять расчетную схему в виде:

Заменив реакции пружин силами, получаем основную систему.

Составим уравнение потенциальной энергии деформации для боковой рамы.

+