Четырехосная платформа. Курсовой проект по дисциплине Конструирование и расчет вагонов

• Название: Курсовой проект по дисциплине Конструирование и расчет вагонов
• Дата: 09.10.2022
• Размер: 2.63 Mb.
• Имя файла: Четырехосная платформа.docx
• Тип: Курсовой проект; #723597
• страница: 1 из 3

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ФГБОУ ВПО УрГУПС)


Кафедра «Вагоны»

ЧЕТЫРЕХОСНАЯ ПЛАТФОРМА

Курсовой проект

по дисциплине «Конструирование и расчет вагонов»

Консультант: д.т.н., профессор Смольянинов А.В.

Разработал: студент гр. ПСв-417 Березнев А.А.

Екатеринбург

2020

РЕФЕРАТ

Курсовой проект содержит: 38 с., 22 рис., 4 табл., 7 источников.

ПЛАТФОРМА, грузооборот, параметры, линейные размеры, габарит, вписывание в габарит, устройство ПЛАТФОРМЫ, рама, ПОЛ ПЛАТФОРМЫ, ОБОРУДОВАНИЕ ВАГОНА, ХОДОВЫЕ ЧАСТИ, АВТОСЦЕПНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, АВТОТОРМОЗНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, расчет на прочность, колесная пара, устойчивость.

В курсовом проекте объектом проектирования является вагон-платформа.

Цель проекта – проектирование вагона-платформы для перевозки колесных и гусеничных машин, штучных лесных и других грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков.

В процессе работы произведен расчет основных линейных размеров и основных параметров платформы, с последующей проверкой вписывания их в габарит 0-ВМ, описано устройство платформы, произведен расчет на вертикальные статические и динамические нагрузки.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………...5

1. Назначение и роль платформы в системе грузооборота страны…………………7

2. Конструктивная схема проектируемого вагона и его технико-экономические параметры……………………………………………………………………………….8

3. Определение основных линейных размеров платформы и их уточнение по результатам вписывания в габарит…………………………………………………..11

3.1 Расчет проектных линейных размеров платформы…………………………….11

3.2 Уточнение линейных размеров платформы по результатам вписывания в габарит...……………………………………………………………………………….12

4. Описание конструкции платформы………………………………………………18

4.1 Конструкция рамы и устройство пола проектируемой платформы………….18

4.2 Устройство боковых и торцевых бортов……………………………………….20

4.3 Оборудование платформы………………………………………………………..22

4.4 Ходовые части вагона и их рессорное подвешивание………………………...22

4.5 Автосцепное оборудование платформы………………………………………...25

4.6 Автотормозное оборудование платформы………………………………………37

5. Расчет на прочность рамы платформы на действие вертикальных

нагрузок…………………………………………………………….…………...........29

5.1 Определение величин нагрузок и схемы их приложения………………........29

5.2 Исходные данные для расчета…………………………………………..……….30

5.3 Расчет и анализ результатов расчета……………………………………………31

6. Определение усилий, действующих на колесную пару в кривой пути и проверка запаса устойчивости колесной пары………………………………………………..34

Список использованных источников……………………………………………….38

ВВЕДЕНИЕ

Вагон является сложной системой, состоящей из большого количества узлов, надежность работы каждого из которых обеспечивает сохранность грузов, подвижного состава, пути и прочих объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Платформы предназначены для перевозки длинномерных грузов, металлоконструкции, контейнеров, колесной и гусеничной техники, пакетированных грузов и некоторых сыпучих грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков.

Первые вагоны-платформы появились еще в XIX веке. На сегодняшний день конструкция платформ значительно усовершенствована и имеет множество модификаций, широко используемых на железной дороге.

Тема данного проекта весьма актуальна и имеет большую экономическую значимость, т.к. платформы играют весомую роль в грузообороте страны.

Цель проекта – проектирование вагона-платформы для перевозки колесных и гусеничных машин, штучных лесных и других грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков.

В соответствии с поставленной целью в данном курсовом проекте были поставлены следующие задачи:

• 
  описать назначение и роль платформы в системе грузооборота страны;
  
• 
  привести конструктивную схему вагона и его технико-экономические параметры;
  
• 
  определить основные линейные размеры платформы и уточнить их по результатам вписывания в габарит;
  
• 
  описать конструкцию платформы;
  
• 
  выполнить расчет на прочность рамы платформы на действие вертикальных нагрузок;
  
• 
  определить усилия, действующие на колесную пару в кривой пути, проверить запас устойчивости колесной пары.
  

В качестве методов исследования в данном проекте были использованы анализ, систематизация информации, а также моделирование.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И РОЛЬ ПЛАТФОРМЫ В СИСТЕМЕ ГРУЗООБОРОТА СТРАНЫ

В сфере железнодорожных перевозок часто можно встретить такой вид грузового подвижного состава, как вагоны платформы. Платформы прекрасно подходят для колесных и гусеничных машин, которые имеют большой вес, а также для длинномерных лесных грузов.

Согласно статистическим данным ОАО «РЖД» по грузовым перевозкам наблюдается положительная динамика по грузам, перевозимым платформами. За 2017 год было перевезено 43,3 млн.т. лесных грузов, что на 2,5 % больше, за аналогичный период 2016 года, всего было перевезено 1261 млн. т. грузов.



Роль платформы в системе грузооборота страны составляет 3,43 %.
2. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ВАГОНА И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Проектируемый вагон предназначен для перевозки колесных и гусеничных машин, штучных лесных и других грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. Вагон спроектирован по габариту 0-ВМ.

Вагон состоит из рамы, продольных и торцевых бортов, оборудован двумя двухосными тележками модели 18-100, автосцепным устройством нежесткого типа СА-3 и типовым тормозным оборудованием.



Рисунок 2.1 – Платформа для перевозки колесных и гусеничных машин, штучных лесных и других грузов

Параметры проектируемого вагона-платформы должны быть не хуже параметров вагона-аналога модели 13-401.

К абсолютным технико-экономическим параметрам вагона-платформы относятся грузоподъемность, масса тары, количество осей вагона и площадь пола вагона.

На основании исходной осевой нагрузки и осности вагона, рассчитывается масса брутто вагона:





– осевая нагрузка вагона, тс

- количество колесных пар в вагоне

После определения грузоподъемности разрабатываемого вагона определяется его тара:



– грузоподъемность вагона





К относительным технико-экономическим параметрам вагона-платформы относятся коэффициент тары, удельная площадь пола, погонная нагрузка.

Коэффициентом тары называется отношение массы тары вагона к его грузоподъемности:




Удельная площадь пола находится по формуле:



– площадь пола платформы (по аналогу)



Зная удельную площадь пола и грузоподъемность вагона можно определить площадь пола проектируемой платформы:



- удельная площадь пола платформы





Нагрузку, получаемую в результате деления массы брутто вагона на общую его длину (измеряемую по осям сцепления автосцепок), называют погонной на­грузкой брутто:



– длина по осям сцепления автосцепок



- масса брутто вагона



Условие по допускаемой величине погонной нагрузки выполнено.
Таблица 2.1 – Параметры проектируемого вагона и вагона-аналога

Показатели	Проектируемый вагон	Вагон-аналог
Номер модели	-	13-401
Количество осей	4	4
Грузоподъемность, т	70	70
Масса тары, т	20,92	20,92
Площадь пола, м2	37,1	36,8
Погонная нагрузка, тс/м	6,22	6,22
Осевая статическая нагрузка, тс/м	22,73	22,73
Коэффициент тары	0,3	0,3

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ПЛАТФОРМЫ И ИХ УТОЧНЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВПИСЫВАНИЯ В ГАБАРИТ

3.1 Расчет проектных линейных размеров платформы

На основании технико-экономических параметров проектируемой платформы, вычислим ее линейные размеры.

Внутренняя длина платформы находится по формуле:



внутренняя ширина платформы (по аналогу)



- площадь пола платформы



Наружная длина кузова 2L большинства конструкций вагона совпадает с длиной рамы и определяется по формуле:



- толщина торцевой стены кузова (принимается по аналогу)





Наружная ширина кузова вагона равна:



- толщина боковой стены кузова (принимается по аналогу)





Длина вагона по осям сцепления определяется по формуле:



- вылет автосцепки, т.е. расстояние от оси сцепления до концевой балки





База вагона определяется по формуле:





Длина консольной части вагона равна:




3.2 Уточнение линейных размеров платформы по результатам вписывания в габарит



Рисунок 3.1 – Габарит 0-ВМ

В соответствии с ГОСТ 9238-2013 размеры проектируемой платформы уточняем путем проверки на вписывание в габарит 0 – ВМ (рис 3.1)

При вписывании вагона в габарит подвижного состава производят уменьшение горизонтальных размеров этого габарита на величину зазоров и износов ходовых частей вагона в кривых, а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона (рис. 3.2)


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

Рисунок 3.2 – Схема для определения смещений (выносов) частей вагона в кривом участке пути

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



В₀ – полуширина габарита 0-ВМ

2Е_j– соответствующее ограничение вагона по ширине.

Для направляющих (по пятнику) поперечных сечений ограничение определяют по формуле:



- максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса

Пользуясь Нормами расчета и проектирования вагонов для железных дорог колеи 1520мм выбираем значение 1543мм для расчета в кривой.

минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары.

Согласно Нормам расчета и проектирования вагонов для железных дорог колеи 1520мм .

q - суммарное наибольшее поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки, относительно колесной пары вследствие наличия зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой.

Согласно Нормам расчета и проектирования вагонов для железных дорог колеи 1520мм .

W - то же, но кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки.

Согласно Нормам расчета и проектирования вагонов для железных дорог колеи 1520мм .

- величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса



полубаза двухосной тележки 18-100





- коэффициент, зависящий от величины расчетного радиуса кривой



- уширение габарита приближения строений в расчетной кривой (для верхней зоны габарита 0-ВМ)





Для поперечных сечений вагона, расположенных между его направляющими сечениями, ограничение определяют по формуле:


где полубаза вагона





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







где длина консольной части



Рисунок 3.3 – Горизонтальная габаритная рамка

Максимально возможная ширина, следующая из рисунка 3.3 равняется 3168 мм. С другой стороны, ширина платформы, вычисленная в предыдущем пункте равняется 3140 мм. Сравнивая эти значения, видим что вагон вписывается в заданный габарит 0-ВМ (т.к. 3168 больше, чем 3140 мм), поэтому линейные размеры проектируемого вагона принимаются по выполненному расчету.

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







где −сумма, ниже расшифрованных величин ( ):

• 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.



Рисунок 3.4 – Нижнее очертание габарита 0-ВМ