Нетяговый подвижной состав

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЙ Казанский филиал МИИТ Контрольная работа По предмету: Нетяговый подвижной состав Выполнила:

Ефремова Т.Д.

Преподаватель:

Петров А.А.

Казань 2013

1. Конструкция, перспективы совершенствования конструкций кузовов крытых, полувагонов, хопперов, платформ

2. Статические испытания вагонов на прочность Список литературы

1. Конструкция, перспективы совершенствования конструкций кузовов крытых, полувагонов, хопперов, платформ

Грузовые вагоны Тип грузового вагона и устройство определяются его назначением и конструкцией кузова. Кузовом называется часть вагона, предназначенная для размещения в нем грузов.

В эксплуатации находится большое разнообразие кузовов грузовых вагонов, поэтому они классифицируются в зависимости от:

— рода перевозимых грузов;

— материала обшивки;

— конструкции рамы;

— устройств для погрузки и выгрузки грузов.

В зависимости от рода перевозимых грузов кузова делятся на открытые (у платформ, полувагонов, думпкаров, хопперов и транспортеров) и закрытые (у крытых, цистерн, изотермических, зернои цементовозов и других крытых вагонов бункерного типа).

В зависимости от конструкции рамы — со сквозной хребтовой балкой и несквозной хребтовой балкой (без хребтовой балки).

В зависимости от материала обшивки — на кузов с металлической и деревянной обшивкой.

В зависимости от конструкции элементов для загрузки и выгрузки грузов — с дверями на боковых стенах или с люками в крыше и полу (при отсутствии крыши — только с люками в полу).

В свою очередь закрытые делятся на кузова:

— без теплоизоляции,

— с теплоизоляцией и различными системами принудительного охлаждения (обогрева) грузов или без них.

Конструкция кузова того или иного типа вагона определяется его назначением.

Поэтому кузова разных типов вагонов по своей конструкции различны, но у всех их много общего.

Требования к грузовым вагонам.

Требования к грузовым вагонам определены государственными стандартами. Они охватывают: общие требования, требования к материалам, надежности, безопасности работы обслуживающего персонала, маркировке и транспортированию, а также гарантийные обязательства завода-изготовителя.

Общие требования регламентируют климатические условия эксплуатации, параметры и размеры вагонов, габарит, прочность элементов вагонов, параметры наиболее ответственных узлов (тележек, автосцепного устройства, тормозного оборудования и др.), конструкцию кузова, окраску, виды, методы и периодичность контрольных испытаний, а также конструкцию отдельных элементов.

Грузовые вагоны изготавливаются в исполнении. У для умеренного климата с температурами от +40 до -50 °С. Параметры вагона (грузоподъемность, расчетная скорость, нагрузка от колесной пары на рельсы, объем кузова и габарит) подобраны такими, при которых обеспечивается наиболее экономичная эксплуатация вагонов.

Все основные типы грузовых вагонов магистральных железных дорог рассчитаны на эксплуатацию со скоростями до 120 км/ч, а новые рефрижераторные и специализированные вагоны для перевозки большегрузных контейнеров — до 140 км/ч.

Требования к тележкам, автосцепному устройству, тормозному оборудованию и другим ответственным узлам направлены.

На обеспечение безопасности движения поездов и необходимой плавности хода вагонов, а к конструкции кузова и его отдельных элементовна обеспечение сохранности перевозимых грузов и самих вагонов при использовании комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ.

Установленные виды, методы и периодичность контрольных испытаний направлены на повышение качества проектирования и изготовления вагона, улучшение его прочностных, ходовых динамических и эксплуатационных показателей, а также показателей надежности и долговечности при изменяющихся условиях эксплуатации железных дорог.

По надежности требования определяются установленным сроком службы вагонов до списания и сроками эксплуатации до первых деповского и капитального ремонтов.

Поскольку обеспечение надежности вагонов зависит не только от завода-изготовителя, но и от ремонтных предприятий, системы технического обслуживания и условий эксплуатации, то на вагоны устанавливаются также требования по обеспечению сохранности вагонов, определяемые государственным общесоюзным стандартом.

Требования по конструкции отдельных элементов определяются типом вагонов. Так, для универсальных крытых вагонов необходимо наличие боковых дверей, настенного несъемного оборудования, люков с вентиляционными решетками в боковых стенах, для универсальных полувагонов — разгрузочных люков в полу, для универсальных платформ — продольных и поперечных бортов.

Грузовые вагоны должны соответствовать «Типовым требованиям по технике безопасности и производственной санитарии для проектирования и постройки грузовых и пассажирских вагонов железнодорожного транспорта.

Требования безопасности предусматривают оснащение вагонов лестницами, подножками, поручнями, кронштейнами для сигнальных фонарей, рифлеными планками для постановки домкратов, а также нанесение знаков безопасности и предостерегающих надписей, обеспечивающих безопасную эксплуатацию вагонов.

Гарантийные обязательства завода-изготовителя устанавливаются сроками ответственности завода за качество изготовления вагона при соблюдении существующих и перспективных условий эксплуатации и ремонта грузовых вагонов.

Крытые вагоны.

В крытых вагонах перевозят штучные, тарно-штучные, пакетированные и насыпные грузы, требующие укрытия и защиты от воздействия атмосферных осадков. Конструкции кузовов этих типов вагонов имеют раму, боковые и торцовые стены, крышу и двери или люки для загрузки и выгрузки грузов.

По своему назначению крытые вагоны разделяются на два типа: универсальные и специализированные.

Отличительная особенность кузовов универсальных крытых вагонов — наличие боковых дверей, настенного несъемного оборудования и люков с вентиляционными решетками на боковых стенах.

Из универсальных крытых вагонов наибольший удельный вес в вагонном парке составляют вагоны последних лет выпуска моделей 11−066 и 11−217. Они имеют одинаковый объем кузовов (120 м3), но различную конструкцию.

У вагонов модели 11−066 каркас (обрешетка) кузова выполнен раскос — ностоечной конструкции и имеет деревянную обшивку стен (всех или только боковых), а у модели 11−217 — каркас без раскосов, с обшивками металлической наружной и деревянной внутренней, выполненной из влагостойкой фанеры.

Технические требования на универсальные крытые вагоны определены государственным стандартом.

К специализированным крытым вагонам относятся вагоны для перевозки: скота, легковых автомобилей, холодногнутой стали, гранулированных полимеров, муки, апатитового концентрата, а также конструкции бункерного типа для перевозки зерна, цемента и минеральных удобрений.

Кузова специализированных вагонов имеют цельнометаллическую конструкцию (кроме вагонов для перевозки скота) и, как правило, дверей в стенах не имеют.

Для загрузки и выгрузки грузов кузова таких вагонов оборудованы люками.

Полувагоны.

Полувагоны предназначены для перевозки каменного угля, руды, леса, проката металлов, а также других сыпучих и штучных грузов, не требующих укрытия и защиты от воздействия атмосферной среды.

Кузов полувагона не имеет крыши, что обеспечивает удобство использования разнообразных средств механизации при погрузке и выгрузке вагона.

Полувагоны делятся на универсальные — с разгрузочными люками в полу и специализированные — с глухим полом или кузовом (без крышек люков в полу и с глухими торцовыми стенами).

Специализированные полувагоны с глухим кузовом предназначены для перевозки сыпучих грузов в замкнутых маршрутах с разгрузкой их на вагоноопроки-дывателях.

Наряду со специализированными полувагонами с плоским полом строятся также полувагоны-хопперы с кузовами бункерного типа.

Вагоностроительная промышленность выпускает четырехи восьмиосные полувагоны. Наиболее перспективны из них восьмиосные, так как они обладают существенными технико-экономическими преимуществами.

Опыт эксплуатации восьмиосных конструкций показывает, что значительно повышается производительность большегрузного вагона и возрастает провозная способность железных дорог при снижении транспортных расходов.

Без больших капитальных затрат на реконструкцию станций и узлов широкое использование восьмиосных полувагонов позволяет резко увеличить перерабатывающую способность сортировочных горок за счет меньшего количества сортировок большегрузного подвижного состава.

Учитывая повышенную погонную нагрузку восьмиосных полувагонов, значительно возрастает производительность погрузочно-разгрузочных фронтов и механизмов, лучше используются площади вагоноремонтных предприятий, мощности локомотивов и других технических средств железнодорожного транспорта.

Технические требования на полувагоны установлены государственным стандартом.

Платформы.

Платформы предназначены для перевозки колесных и гусеничных машин, грузов в ящичной упаковке, контейнеров, металлоконструкций, длинномерных и других народнохозяйственных грузов, не требующих укрытия и защиты от воздействия атмосферной среды.

Платформы, как и все другие типы грузовых вагонов, разделяются на универсальные и специализированные.

К универсальным платформам относятся четырехосные платформы с боковыми и торцовыми бортами, шарнирно связанными c рамой.

К специализированным платформам относятся четырехосные платформы для перевозки большегрузных контейнеров, легковых автомобилей, леса в хлыстах и шестиосная платформа для перевозки трансформатора и др.

Особенностью конструкции универсальных платформ по сравнению с другими типами вагонов является то, что у них стены кузова выполнены в виде бортов, шарнирно связанных с рамой. Борта, кроме усилий от распора сыпучего груза, в восприятии эксплуатационных нагрузок участия не принимают. Поэтому кузова платформы имеют мощную раму, способную нести на себе все виды эксплуатационных нагрузок.

Хопперы.

Хоппер — саморазгружающийся бункерный грузовой железнодорожный вагон для перевозки массовых сыпучих грузов: угля, руды, цемента, зерна, балласта. Кузов имеет форму воронки, в нижней части расположены люки, через которые груз высыпается при разгрузке под действием силы тяжести, что способствует быстрой разгрузке.

Существуют два основных типа хопперов — открытые и закрытые. Закрытые применяются для тех грузов, которые необходимо защищать от атмосферных осадков. Открытые используют для транспортировки грузов, которые можно легко высушить без вредных последствий. Так же различают хопперы с разгрузкой груза в междурельсовое пространство или на сторону от железнодорожного пути, с механизированным или ручным открыванием разгрузочных люков. По конструкции хопперы выполняются с кузовом, имеющим торцевые стенки с наклоном 41−60°, для выгрузки груза самотёком и разгрузочные бункеры с люками, открывающимися при разгрузке.

Открытые хопперы используют для перевозки горячего агломерата и окатышей, угля, торфа, кокса. Обшивка кузова хоппера для горячих окатышей, агломерата и кокса в отличие от других типов вагонов не соединяется жёстко с несущим каркасом боковых и торцевых стен, что исключает коробление кузова под действием высоких температур и обеспечивает лёгкую замену при повреждениях. Открытые хопперы, как правило, имеют дистанционную автоматизированную систему разгрузки груза на обе стороны железнодорожного пути, управляемую с помощью сжатого воздуха, поступающего от силовой установки локомотива. Более широкое использование роторных вагоноопрокидывателей позволяет сократить использование открытых хопперов. Вагон-зерновоз.

Закрытые хопперы применяют для перевозки зерна, цемента, технического углерода (сажи). Груз выгружается в междурельсовое пространство, крышки разгрузочных люков открываются вручную. Для перевозки минеральных удобрений применяют крытые хопперы с разгрузкой на сторону от железнодорожного пути с помощью сжатого воздуха.

Хопперы имеют типовые двухосные тележки, автосцепное и автотормозное оборудование. Механизм открывания крышек разгрузочных люков имеет пневматический или ручной привод.

2. Статические испытания вагонов на прочность

грузовой вагон хоппер платформа Испытания на статическую прочность могут быть гидравлическими или пневматическими (для баков, трубопроводов и других сборочных единиц с замкнутым объемом, работающих под избыточным давлением), а также статическими, при которых нагрузки создаются специальными силовозбудителями (для любых несущих конструкций).

Статический режим нагруженности характеризуется однократным и длительным приложением внешней нагрузки к узлам вагона, монотонно достигающей своей максимальной величины. Основными задачами статических прочностных испытаний являются:

— всестороннее исследование прочности новой конструкции вагона или исследование прочности только его отдельных элементов или узлов в связи с частичным изменением конструкции вагона;

— исследование устойчивости несущей конструкции вагона в целом или ее отдельных элементов;

— проверка правильности и рациональности конструктивного решения;

— проверка правильности применения расчетных схем вагона и результатов расчетов и сопоставление между собою результатов расчетов и испытаний.

Режим нагружения вагона выбирается с учетом максимальных сил, возникающих в эксплуатации вагона. При статических прочностных испытаниях основными силами являются силы от вертикальной статической нагрузки (вес груза и тары вагона), продольные силы, силы скручивания кузова вагона, приложенные в плоскости шкворневых балок; силы от распора сыпучих грузов на боковые стены кузова вагона; гидростатическое давление жидкости и внутреннее давление газов в котле цистерны; силы, возникающие при разгрузке вагона на вагоноопрокидывателе; силы, возникающие при подъеме кузова вагона домкратами при ремонте вагона, располагаемыми по диагонали под концами шкворневых балок или под одним концом шкворневой балки, или под лобовой (торцевой) балкой рамы кузова.

При статических прочностных испытаниях важное значение имеет правильный выбор мест наклейки тензодатчиков для измерения деформаций, по которым впоследствии определяются напряжения в элементах вагона. Тензодатчики должны наклеиваться в местах ожидания наибольших напряжений, в местах предположения излишней затраты металла конструкции вагона; в местах, позволяющих проверить расчетную схему и результаты расчетов, а также на наиболее ответственных элементах, от которых непосредственно зависит безопасность движения вагона по условиям его прочности.

Направление установки тензодатчиков и их количество в каком-либо месте конструкции вагона зависит от вида напряженного состояния. При простом линейном напряженном состоянии достаточно установить в каждом исследуемом месте вагона один активный тензодатчик в направлении наибольших деформаций. В этом случае можно использовать измерительные схемы размещения тензодатчиков (А — активный, К — компенсационный).

При плоском линейном напряженном состоянии могут быть два случая: направления главных напряжений известны; направления главных напряжений неизвестны. В первом случае каждый из двух тензодатчиков наклеивается по направлениям действия главных напряжений (рис. 14.16). При такой схеме размещения тензодатчиков напряжения равны:

где Е — модуль упругости стали;

u — коэффициент Пуассона;

е 1 и е 2 — деформации элемента конструкции вагона, регистрируемые тензодатчиками соответственно первым и вторым:

Во втором случае необходимо использовать три тензодатчика (рис. 14.17), при расположении которых под углами 0°, 45° и 90° направление первого главного напряжения определяется углом а: где е 0, е 45 и е 90 — деформации, измененные тензодатчиками, расположенными под углами соответственно 0°, 45° и 90°.

Для элементов кузова, на которые нагрузка от соседних стержней передается только в узлах, тензодатчики надо наклеивать вблизи узлов.

Панели тонкостенной металлической обшивки кузова обычно находятся в условиях двухосного напряженного состояния, поэтому для измерения деформацией в них необходимо применять розетки тензодатчиков (три тензодатчика с пересекающимися в одной точке их продольными осями).

Для оценки усилий, которые способна воспринимать обшивка кузова, определяются срединная деформация, возникающая от усилий сжатия или растяжения, и деформация изгиба, возникающая из-за технологических неровностей на обшивке кузова или из-за неровностей, возникающих вследствие местной потери устойчивости обшивки кузова.

Для измерения напряжений в оси колесной пары от статической вертикальной нагрузки на испытательном стенде тензодатчики наклеиваются на подступичной и средней частях оси по двум схемам. При второй схеме накладки тензодатчиков, соединенных между собой в единую электрическую цепь, чувствительность измерительной схемы увеличивается в два раза. Активные тензодатчики, А ориентированы вдоль продольной оси, а температурные тензодатчики К — поперек продольной оси рядом с активными тензодатчиками. В этом случае действительная деформация волокон металла оси будет меньше измеренной деформации в 1,25−1,3 раза (с учетом коэффициента Пуассона u = 0,25−0,3).

Для измерения напряжений в прутках цилиндрической пружины от деформации кручения, сдвига и изгиба применяется схема накладки датчиков, показанная на рис. 14.20.

Активные датчики, А наклеиваются на внешней стороне прутков под углом 45° к продольной оси прутка, а компенсационные датчики К — на отдельной металлической пластине. Определяются напряжения в двух сечениях пружины с целью подтверждения положения о равенстве напряжений при последовательном соединение витков пружины.

Для определения напряжений рамы тележки КВЗ-ЦНИИ применяется схема наклейки тензодатчиков, в сечении В-В балки. Тензодатчики наклеиваются на верхнем поясе и на вертикальной стенке, при этом активные датчики, А наклеиваются вдоль продольной оси балки, а компенсационные К — в поперечном направлении. Каждый активный и компенсационный тензодатчики соединены попарно в отдельные электронные схемы.

1. Устич П. А. Надежность рельсового нетягового подвижного состава; Издательство: УМЦ ЖДТ; 2004 г.

2. Вагоны. Общий курс. Под ред. Лукина В.В.-М., Маршрут, 2004, — 424с.

3.Конструирование и расчет вагонов под ред. В.В. Лукина-М., УМК МПС России, 2000,-731 с.