Конструирование И Расчет Вагонов

Размещено на МПС России Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Курсовой проект Конструирование и расчет вагонов 2003г. Задание на курсовой проект Разработать курсовой проект четырехосной универсальной цистерны с пониженным центром тяжести. Основные требования: колея 1520 мм; габарит по ГОСТ 9238; нагрузка от оси на рельсы до 23,25 тс; скорость движения до 33 м/с; автосцепка СА-3; тележки типовые ЦНИИ-Х3 с буксами на подшипниках качения; тормоз автоматический типовой и ручной; рычажная передача с авторегулятором; режимный переключатель, выведенный на обе стороны вагона; грузоподъемность вагона 63 т; центр тяжести цистерны должен быть не выше 2 м от головки рельса. Конструктивные особенности: цистерна должна иметь нижний слив, отвечающий всем предъявляемым к его конструкции требованиям; цистерна должна быть оборудована наружной и внутренней лестницей; цистерна может быть рамной (с хребтовой балкой) или безрамной конструкции; котел цистерны рассчитывается на рабочее давление 1,5 МН/м2, а его емкость для компенсации температурного расширения продукта должна быть увеличена на 2-3%. Конструкция цистерны Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных и пылевидных грузов, которые размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова.

  • Конструирование и расчет вагонов».
  • 5 Расчет и конструирование многопустотной плиты по предельным состояниям первой группы.

« Конструирование и расчет вагонов»/ Часть 1. Дисциплине «Конструирование и расчет.

В зависимости от перевозимых грузов разделяются: общего назначения - для нефтепродуктов; специальные - для перевозки отдельных видов грузов. Цистерны общего назначения разделяются на цистерны для перевозки: высоковязких грузов; пищевых продуктов (молоко, патока, спирт, вино); кислот; сжиженных газов (пропан, аммиак, хлор и др.); порошкообразных грузов (цемент, глинозем, кальцинированная сода и др.) На российских железных дорогах массу жидкого груза определяют не взвешиванием, а замерно-калибровочным способом. Для этого измеряют высоту наполнения котла, учитывают плотность груза и с помощью специальных таблиц калибровки посчитывают массу груза.

Это ускоряет оборот цистерн и снижает себестоимость перевозок. В зависимости от вид несущих элементов цистерны разделяются на имеющие раму кузова и безрамные цистерны. При выборе типов вагонов особенно важными факторами являются объем и состав грузооборота, которые отражают характер промышленного и сельскохозяйственного производства страны. Основным условием является обеспечение сохранности грузов.

Поэтому нефтепродукты, ряд других специальных грузов перевозятся только в цистернах. В цистернах перевозится 11,5% всех грузов. Из общего парка грузовых вагонов цистерны составляют 15%. Цистерна состоит из котла и типовой платформы, включающей раму, ходовые части, тормозное и автосцепное оборудование. Котел представляет собой цилиндрическую емкость, состоящую из обечайки и двух эллиптических днищ.

Сборник ГДЗ по физике Рымкевич 10 класс 11 класс, доступный прямо онлайн на сайте reshak.ru. ГДЗ по физике 10-11 класс Рымкевич – ответы и решебник. Физика как наука берет свое начало. Решебник рымкевич 9-11 класс. Решебник Сборник задач по Физике, 9-11 класс, Рымкевич А.П. Готовые домашние задания.

В верхней части котла расположен люк-лаз диаметром 570 мм., в горловине которого размещены привод основного клапана сливного прибора и указатель предельного уровня наполнения котла. Вблизи люка-лаза установлен предохранительный клапан, отрегулированный на избыточное давление 0,15 МПа и пониженное давление 0,02 МПа.

Налив продуктов - верхний через люк-лаз, слив - нижний. Котел оборудован универсальным сливным прибором. Для обеспечения полного слива продукта нижний лист котла имеет уклон к сливному прибору. Рама платформы типовая, сварная, имеет хребтовую, две шкворневые, две концевые и четыре короткие боковые балки. На хребтовой балке крепятся кронштейны для тормозного оборудования, устройства для крепления котла и упоры автосцепки. На шкворневой балке установлены металлические опоры котла.

В средней части котел связан с рамой фасонными лапами. Концевые части котла лежат на деревянных брусках укрепленных болтами в желобах опор шкворневых балок рамы. Для предотвращения вертикальных и поперечных перемещений котла предусмотрены подгруженные однополосные стяжные хомуты. Для обеспечения удобства обслуживания имеется наружная двухсторонняя лестница с помостами у люка-лаза и внутренняя лестница для спуска в котел. Цистерна оборудована пневматическим автоматическим тормозом. Имеется также ручной стояночный тормоз.

Установлены типовые автосцепки СА-3 с расцепным приводом. Цистерна снабжена подножками и поручнями для сцепщиков и скобами для сигнальных фонарей. Ходовой частью вагона-цистерны служат две двухосные тележки ЦНИИ-Х3 с центральным рессорным подвешиванием и колесными парами с буксами, оборудованными роликовыми подшипниками. Технико-экономические характеристики цистерны Грузоподъемность измеряется наибольшей массой перевозимого груза, Р = 63 т. Тарой называется собственная масса порожнего вагона, Т = 23,2 т.

Грузоподъемность и тара составляют массу брутто вагона mбр = Р + Т = 63 + 23,2 = 86,2 т (2.1) Коэффициент тары - отношение тары к грузоподъемности kТ = Т/Р =23,2/63 = 0,37 (2.2) Объем котла цистерны V = 73,1 м3. Удельный объем - отношение объема цистерны к грузоподъемности Vуд = V/P = 73,1/63 = 1,16 м3/т. (2.3) Общая длина вагона-цистерны - расстояние между осями сцепления автосцепок 2L = 12020 мм. База вагона - расстояние между центрами пятников 2l = 7800 мм. Диаметр котла цистерны ориентировочно определяется по формуле (2.4) Ширина максимальная 2В = 3100 мм. ГОСТ 9238-83 устанавливает габариты приближения строений - очертания, внутрь которого кроме подвижного состава не должны заходить сооружения и устройства, а также лежащие около пути материалы и т.д. Габарит подвижного состава - очертания в которые должен помещаться как новый, так и бывший в эксплуатации подвижной состав.

Конструирование И Расчет Вагонов Анисимов

Выбранная цистерна должна эксплуатироваться по габариту Т (рис. 1 При вписывании вагона в эксплуатационный габарит подвижного состава производят уменьшение горизонтальных размеров на величину зазоров и износа ходовых частей и выноса частей вагона в кривых. Горизонтальные смещения вагона определяются по формуле: ЕОЗ = sк - dГ + q + w (2.5) где 2sк - набольшая ширина колеи с учетом допуска (6 мм) и увеличения ширины колеи в кривой (16 мм), 2sк = 1520 + 6 + + 16 = 1542; 2dГ - наименьшее расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, 2dГ = 1489; q - наибольшее поперечное перемещение рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров в буксовом узле q = 3 мм; w - наибольшее поперечное перемещение кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров и износов w = 27 мм. При движении вагона по кривой радиуса R происходят выносы частей вагона внутрь и наружу кривой. С учетом этих выносов ограничение полуширины вагона между пятниковыми сечениями составит: Ев = sк - dr + q + w + k2(2l - n)n + k1 - k3 (2.6) для консольных частей вагона (2.7) где 2l - база вагона; n - поперечное сечение вагона. Где lт - полубаза тележки.

Где 2lp - база расчетного вагона (17 м) Значения 2l, 2lт, n и R подставляются в метрах, а выносы получаются в миллиметрах. Подставив значения в формулы (2.5),(2.6) и (2.7), учитывая что Eв = 771 - 744,5 + 3 + 27 + 2(7,8 - 3,9)3,9 + 2,13 - 180 = 56,5 мм т.к. Выражение в квадратных скобках меньше нуля - оно не учитывается.

Наибольшая ширина строительного очертания: 2В = 2(В0 - Е) (2.8) где В0 - полуширина габарита подвижного состава, В0 = 1875 мм; Е - одно из ограничений полуширины. 2В = 2(1875 - 113) = 3524 мм Выбранный вагон вписывается в габарит Т и 1-Т. В настоящее время строящиеся сооружения и устройства позволяют эксплуатировать вагоны по габариту Т, а ранее построенные сооружения подвергаются реконструкции.

Расчет котла цистерны На котел действуют следующие нагрузки: внутренние давления, возникающие вследствие налива и испарения жидкого груза. Наибольшая величина этого давления определяется регулировкой предохранительных клапанов. P1 = 0,15 МПа.

Внутренние давления, возникающие в результате ударов жидкости обусловленных продольными силами инерции. При равномерном распределении продольной силы инерции Тц на вертикальную проекцию днища, перпендикулярную продольной оси котла, внутренне давление составляет. (3.1) где R1 - радиус цилиндрической части котла; (3.2) где Т - продольная нагрузка; Ргр - вес груза в котле; Рбр - вес брутто цистерны. Продольную нагрузку Т по первому режиму принимаем равной 2,5 МН как сжимающей так и растягивающей. Режим соответствует троганию с места, осаживанию или торможению при малых скоростях. Внутренние давления возникающие при испытании котла р3. Давление возникает при отсутствии p1 и p2, поэтому расчетной величиной является p1 + p2 или p3.

Конструирование И Расчет Вагонов

Согласно нормам расчета на прочность p3 p1 + p2 p3 = p1 + p2 = 0,15 + 0,26 = 0,41 МПа (3.3) вертикальные силы вызванные весом груза в котле Ргр = 0,66 МН вертикальные силы вызванные собственным весом котла и укрепленных на нем частей Ркот = 0,04 МН. Вертикальной динамической нагрузкой Рд = (Ргр + Ркот)kд, (3.4) где kд - коэффициент вертикальной динамики вычисляемый по формуле: (3.5) где а - коэффициент для элементов кузова; b - коэффициент учитывающий осность вагона по числу осей в тележке - mт (3.6) v - скорость движения, м/с fст - статический прогиб рессорного подвешивания от нагрузки брутто, fст 0,018 м (3.7) боковая сила возникающая при движении в кривых участках пути, приложена к центру тяжести цистерны и направлена горизонтально перпендикулярно продольной оси вагона (рис. 2) определяется по формуле: (3.8) где v - скорость движения, м/с; R - радиус кривой, м; h - возвышение наружного рельса над внутренним 2S - расстояние между кругами катания колесной пары.

Конструирование И Расчет Вагонов Лукин

Обозначив (3.9) получим с учетом норм для грузовых вагонов ц = 0,075 Нц =ц Рбр = 0,075 0,9 = 67,2 МН (3.10) Рис. 2 боковая ветровая сила определяется по формуле Нв = F (3.11) где - давление ветра, перпендикулярное боковой поверхности вагона, Па. (по нормам = 500 Па) F - площадь боковой проекции кузова, м2 (F = 30,9 м2) Нв = 500 30,9 = 0,015 МПа продольные (ударно-тяговые) силы учитываются при расчете котла безрамной цистерны. Внутренние напряжения в котле подреженном действию внутреннего давления Р. Внутренние напряжения могут быть вычислены по формулам безмоментной теории оболочек.

Такие оболочки не испытывают изгиба, а напряжения называются мембранными. В поперечном сечении I-I (3.12) В продольном сечении II-II (3.13) где R1 и h1 - радиус и тощина стенки цилиндрической части котла Мембранные напряжения в сферическом днище (3.14) где R2 и h2 - радиус и тощина стенки днища вертикальные нагрузки, действующие на котел, могут рассматриваться в качестве равномерно распределенных. (3.15) где lц - длинна цилиндрической части котла, lц = 9650 мм При расчете на статическую нагрузку котел рассматривается как балка, лежащей на двух опорах. Эпюра изгибающих моментов имеет вид параболы выпуклостью вниз, а значения изгибающих моментов для сечений I и II определяются формулами: (3.16) Момент сопротивления изгибу поперечного сечения котла определяется, как для кольца формулой: (3.17) где Dн и Dв - наружный и внутренний диаметры котла (3.18) Напряжения в поперечном сечении котла (3.19) силы возникающие при торможении определяются формулой Тв = тРбр (3.20) здесь т = j / g где j - замедление при торможении. Q - ускорение свободного падения.

При плавном торможении принимают т = 0,2. Тогда: Тв = 0,2 0,9 = 0,18 МН Среднее давление на поверхности днища (3.21) Растягивающее напряжение в днище от этого давления (3.22) Сила давления на днище будет создавать дополнительные растягивающие напряжения в сечениях I - I: (3.23) где Fкот - площадь поперечного сечения котла (3.24) Наибольшие напряжения в днище котла 3 = 3' + 3' = 71,75 + 4,37 = 76,12 МПа (3.25) а в сечении I - I котла 2 = из + 2' + 2' = 3,55 + 61,5 + 1,9 = 66,95 МПа (3.26) Таким образом рассчитанные напряжения ниже допустимых напряжений для низколегированной стали 09Г2С (ГОСТ 5520-79) из которой изготовлен котел.

Уточненный расчет на прочность оси колесной пары Колесная пара является одной из главных и ответственных частей вагона. Она направляет движение по рельсовому пути и воспринимает все нагрузки передающиеся от вагона на рельсы и обратно. Для расчета на прочность колесной пары, необходимо: определить действующие на нее силы; установить возникающие в ее элементах напряжения; оценить прочность и долговечность.

Конструирование

Конструирование И Расчет Вагонов Анисимов Скачать

Колесная пара испытывает воздействие почти всех нагрузок действующих на вагон. Определив те из них, которые наиболее существенно влияют на прочность колесной пары и учитываются в расчете оси по методу ВНИИЖТ.

Вертикальная статическая нагрузка груженого вагона (брутто), приходится на шейку оси, вычисляется по формуле: (4.1) где mбр - масса вагона брутто; m0 - число колесных пар в вагоне; mкп - масса колесной пары, mкп = 1,2 т; mш - масса консольной части оси, mш = 0,24 т; g - ускорение свободного падения; - средняя величина коэффициента использования грузового вагона, = 1. Вертикальная динамическая нагрузка, обусловленная колебаниями обрессоренных колес, определяется по формуле: Рд = Рстkд (4.2) где kд - коэффициент вертикальной динамики. Определим kд из формулы (3.5) с учетом коэффициента a = 0,1 (для обрессоренных частей) тогда Рд = 108,52 0,46 = 49,9 кН Вертикальная нагрузка от центробежной силы составляет (4.3) здесь Нц - центробежная сила вагона Нц = ц 2Рст (4.4) где hц - высота центра массы вагона от оси колесной пары hц = 1,45 м 2b2 - расстояние между серединами шеек оси.