6. Вписывание вагона – аналога в габарит подвижного состава

При проверке вписывания проектируемого грузового вагона в габарит подвижного состава нужно произвести уменьшение горизонтальных размеров этого габарита на величину зазоров и износов ходовых частей вагона в кривых (рисунок 1) , а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона.

Рисунок 1 – Схема для определения смещений (выносов) частей вагона в кривом участке пути.

На рисунке 1.а изображено расположение расчетных поперечных сечений по длине вагона I-I – основное сечение; II -II – внутреннее сечение; III-III – наружное сечение; 1.б смещения (выносы) частей вагона в кривом участке пути.

Горизонтальные размеры. Максимально допустимые горизонтальные размеры вагона получаются путем уменьшения поперечных размеров соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины ограничений E₀ , E_В , E_Н поперечных смещений вагона при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых износов и зазоров деталей его ходовых частей (рисунок 2). Величины Е определяют для различных сечений по длине вагона: основных I-I, внутренних II -II и наружных III-III (рисунок 1). Это связано с тем, что в кривых участках пути радиуса R указанные сечения вагона получают различные смещения относительно оси пути. Поперечные сечения, проведенные через точки, получаемые в пересечении продольной оси кузова вагона и средней линии пути, называют направляющими или пятниковыми (E₀), независимо от наличия пятников в вагоне. Расстояние между направляющими сечениями соответствует базе вагона. Все сечения вагона, расположенные между направляющими смещающиеся с оси пути внутрь кривой, называются внутренними (E_В), а расположенные в консольных частях вагона – наружу и называются наружными (E_Н).

Тогда максимально допускаемая ширина вагона 2В_i на некоторой высоте Н от уровня головки рельса определяется по формуле:

, (13)

где В₀ − полуширина соответствующего габарита подвижного состава на той же высоте, мм;

Е_i − одно из указанных выше ограничений, мм.

Для направляющих (по пятнику) поперечных сечений ограничение определяют (в мм) по формуле

. (14)

Для поперечных сечений вагона, расположенных между его направляющими сечениями, ограничение определяют (в мм) по формуле:

. (15)

Для поперечных сечений вагона, расположенных снаружи (по консоли) его направляющих сечений, ограничение определяют (в мм) по формуле

. (16)

В формулах обозначено:

2S_K – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса (2S_K=1543), мм;

2d_Г– минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары, мм;

q – суммарное наибольшее поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары, мм; q = 4 мм для 4-осных вагонов;

w – то же, но кузова относительно надрессорной балки тележки вследствие зазоров при максимальных износах, мм; w =31 мм для 4-осных вагонов,

2l – расстояние между направляющими сечениями вагона (база вагона), м;

n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, м;

k – величина, на которую допускается выход вагона, проектируемого по габаритам: 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и для нижней зоны габарита 1-ВМ за очертание этих габаритов в кривой R = 250 м, мм;

k₁ – величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса (R = 250 м – для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней зоны 1-ВМ (0-Т); R = 200 м – для габаритов Т, 1-Т и верхней зоны 1-ВМ, мм;

k₂ – коэффициент, зависящий от величины расчетного радиуса кривой;

k₃ – уширение габарита приближения строений в расчетной кривой.

Числовые значения максимального бокового смещения (разбег) предельно изношенной колесной пары (S_К − d_Г ), для вагонов массовой постройки колеи 1520 мм в кривой расчетного радиуса определяют по формуле (рисунок 1):

(17)

где L – минимальное допустимое расстояние между внутренними гранями ободов колес колесной пары (L= 1437), мм;

– минимальная толщина гребня колеса (=25), мм.

Рисунок 1 – Положение колесной пары в колее

Расчет ограничений Е_О, Е_В, Е_Н (с некоторыми допущениями) производим из условия вписывания в габарит на прямом участке пути по формулам:

, (18)

, (19)

где – ограничения полуширины соответствующих сечений в прямой, мм;

S_П −максимальная ширина колеи в прямой (S_П= 1528), мм.

Тогда допустимая ширина вагона будет равна

= 2136

=14300

=1030

=49,836

= -114,861

= 2050

= 3154

Рисунок 2 – Горизонтальная габаритная рамка

Вертикальные размеры. Для получения наименьшего допустимого возвышения кузова и укрепленных на нем частей над уровнем головки рельса необходимо к размерам по высоте соответствующей габаритной рамки (рисунок 3), прибавить величину возможного в эксплуатации понижения этих частей, т.е.

, (20)

где −сумма, ниже расшифрованных величин (таблица 2):

• уменьшение толщины обода колеса в результате обточек его при ремонтах, проката и наличия местных выбоин на поверхности катания. Итоговая величина этого понижения определяется как разность между проектной толщиной обода нового колеса и допустимой в эксплуатации наименьшей толщиной обода колеса;

• уменьшение радиуса колесного центра, допускаемого правилами переформирования колесных пар (для цельнокатанных колес его принимают равным нулю);

• понижение за счет износов опорных поверхностей, жестко опирающихся непосредственно на буксы частей (боковые рамы тележек, балансиры и т.п.);

• равномерной статической осадки надбуксового подвешивания не экипированного подвижного состава вследствие старения пружин;

• равномерного прогиба надбуксового подвешивания от расчетной нагрузки;

• равномерной статической осадки рессорных комплектов центрального подвешивания у порожнего подвижного состава вследствие старения пружин и рессор;

• равномерного прогиба центрального подвешивания от расчетной нагрузки;

• износа по толщине пятника и подпятника (или скользунов при опирании кузова на скользуны) и элементов подвески.

Таблица 3 – Величины возможных перемещений элементов вагонов, оборудованных роликовыми подшипниками [1]

Виды возможных перемещений	Элемент вагона	Величина возможного перемещения элементов вагонов, мм
		грузовых
		четырехосные	шестиосные	восьмиосные
Понижения	Буксы рамы тележки кузова	53 55 110	53 55 110	53 55 115
Горизонтальные поперечные перемещения	Буксы рамы тележки кузова	1 3 31	1 3 29	1 3 35

Рисунок 3 – Нижнее очертание габарита 1 Т для обрессоренных частей кузова

Вывод: увеличив размеры вагона, а именно грузоподъемность, объем кузова и линейные размеры, был разработан четырехосный полувагон. Исходя из этого, появляется возможность допускать груз к перевозке с большей массой, что приводит к повышению производительности.

Список использованных источников

1. Конструирование и расчет вагонов: Учебник для вузов/ Под ред. д.т.н. Лукина В.В. – М.: УМК МТ России, 2000. – 726 с.

2. Кармацкий В. Ф. Нетяговый подвижной состав: курс лекций. – Екатеринбург : УрГУПС, 2011. – С. 32-46, 161-200.

3. Кармацкий В. Ф. Основные технико-экономические параметры грузовых вагонов колеи 1 520 мм : метод. указания. – Екатеринбург : УрГУПС, 2008. – 24 с.

4. Быков Б. В. Конструкция тележек грузовых и пассажирских вагонов иллюстрированное пособие для вузов, техникумов, колледжей железнодорожного транспорта; – М. : Маршрут, 2004. – 41 с.

5. ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520(1524) мм.

6. Руководящий документ по ремонту и техническому обслуживанию колесных пар с буксовыми узлами грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 (1524 мм), 2012 – 279с.

7. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. – М. : Издательство «ТРАНСИНФО ЛТД», 2012. – 259с.

8. Инструкция по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств-участников СНГ, Латвийской республики, Литовской республики, эстонской республики. – М. : 2007.

9. Правила дипломного проектирования, офрмления и представления к защите дипломных проектов и работ: учебю-методю пособие (перераб. и доп.)/ С.А. Плахотич, А.Г.Пяткова. – Екатеринбург: УрГУПС, 2011. – 80 с.

1