М3. Конструирование и расчет вагонов КР

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Вагоны»

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВАГОНОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы по дисциплине

для студентов специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог»
специализации «Грузовые вагоны»

Составители:
С.В. Коркина
А.В. Жебанов
Р.В. Козак

Самара 2023

УДК 629.4.027

Конструирование и расчет вагонов: методические указания к выполнению
контрольной работы по дисциплине для студентов специальности 23.05.03 «Подвижной
состав железных дорог» специализации «Грузовые вагоны» очной и заочной форм
обучения. [Текст] / составители : С.В. Коркина, А.В. Жебанов, Р.В. Козак – Самара:
СамГУПС, 2021. – 24с.

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы по
дисциплине «Конструирование и расчет вагонов». В указаниях изложен порядок
выполнения контрольной работы по разделам, приведены исходные данные и справочные
материалы для выполнения расчетов.

Утверждены на заседании кафедры «Вагоны» 30.08.2021 г. Протокол № 1.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Составители: Светлана Владимировна Коркина

Александр Владимирович Жебанов

Роман Васильевич Козак

Рецензенты: к.т.н., доцент кафедры «Вагоны» Г.Г. Киселев;

к.т.н., зав. кафедрой «Электрический транспорт» П.В. Шепелин

Подписано в печать

Формат 60х90 1/16

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл.п.л. 1,5
Тираж 100 экз. Заказ №

©Самарский государственный университет путей сообщения, 2021

Введение

Железнодорожный транспорт остается важнейшей составной частью транспортной
системы государства, на его долю приходится около 86% грузооборота и более 38%
пассажирооборота. Поэтому железнодорожные перевозки в значительной мере влияют
на состояние российской экономики. Этим же во многом определяется и финансово-
экономическое положение самого железнодорожного транспорта.

После распада СССР на территории России остались заводы, общая
производительность которых составила 45% от прежней, причем со специализацией на
выпуске 45% от ограниченного числа типов. В частности, среди полувагонов
эксплуатационного парка 88,5% представляют собой конструкцию универсального
вагона с люками и лишь 11,5% - специализированные вагоны с глуходонной
конструкцией кузова.

Отсутствие систематического пополнения парка вагонов «новыми» привело к
существенному старению парка, к увеличению эксплуатационных и ремонтных затрат на
восстановление их работоспособности, к ухудшению безопасности движения.

Создание новых типов и конструкций вагонов включает в себя этапы
проектирования, производства, экспериментальных исследований опытных образцов,
освоения серийного выпуска с учетом корректировки рабочей документации. На всех
этапах проектирования и постройки учитывают требования, предъявляемые к
подвижному составу Госстандартами и другими законодательными и нормативными
документами.

Дисциплина «Конструирование и расчет вагонов» - базовая для овладения другими
специальными дисциплинами и служит основой для получения глубоких и всесторонних
знаний по избранной специальности.

Целью дисциплины «Конструирование и расчет вагонов» является формирование
профессиональных компетенций, необходимых в производственно-технологической
деятельности специалистов, которые предусматривают приобретение знаний по
конструкции грузовых вагонов, методам предпроектных исследований, владение
методами проектирования и прочностных расчетов вагонов и их узлов с использованием
специализированных компьютерных комплексов

В результате освоения дисциплины (модуля) обучающийся должен:

Знать: конструкцию грузовых вагонов; силы, действующие на узлы и элементы
вагонов; технико-экономические параметры вагонов; характеристики материалов,
применяемых в вагоностроении; методы анализа прочности и надежности узлов и
элементов вагонов;

Уметь: рассчитывать силы, действующие на узлы и элементы вагонов и технико-
экономические параметры вагонов; определять напряжения, возникающие при действии
основных нагрузок, установленных нормативными документами, с учетом характеристик
материалов, применяемых в вагоностроении;

Владеть: навыками предпроектных исследований и методами анализа прочности и
надежности узлов и элементов вагонов с использованием современных информационных
технологий.

Контрольная работа охватывает вопросы назначения и устройства основных частей
грузовых вагонов, эксплуатируемых на Российских железных дорогах, расчета и анализа
технико-экономических параметров проектируемого вагона и действующих на элементы
вагона нагрузок.

• 1 Общие требования к содержанию и оформлению контрольной работы

В соответствии с учебным планом студент выполняет контрольную работу по
проектированию грузового вагона в объеме технического проекта. Задание на
контрольную работу (конкретная тема и исходные данные) выбирается по последней
цифре учебного шифра студента из десяти вариантов задания, приведенных ниже.

Пояснительная записка контрольной работы оформляется на листах формата А4.
Ее объем не должен превышать 35–40 страниц.

Контрольная работа должна включать:

• - Содержание;
• - Введение;
• - Основная часть проекта (разделы):

• 1 Анализ существующих конструкций; выбор варианта
• 2 Общая характеристика вагона
• 3 Вписывание вагона в габарит

• - Заключение;
• - Список использованных источников.

Содержание включает наименование всех разделов и подразделов с указанием
номеров страниц, на которых размещается начало материала. Цифры, обозначающие
номера страниц в оглавлении, должны быть написаны по вертикали на одной линии на
расстоянии 15 мм от правого края страницы; перед цифрами ставятся точки.

Выполнение текста пояснительной записки контрольной работы производится на
компьютере шрифтом «Тimes New Roman» № 14 с 1,5 межстрочным интервалом. Текст
размещается на каждой странице в пределах одинакового рабочего пространства,
которое ограничено со всех сторон свободными полями: слева на 30 мм от края листа,
справа – на 10 мм, сверху – на 20 мм, снизу – 20 мм. Абзацы в рукописном тексте
начинают с отступом от левого края рабочего пространства 15 мм, а в машинописном
тексте отступ составляет 5-6 пробелов. Отступы по всему тексту должны быть
одинаковы.

Все страницы пояснительной записки должны быть последовательно пронумерованы.
Первым листом считается титульный, его не нумеруют. Номер страницы проставляется в
нижней части листа посередине.

В тексте пояснительной записки не употребляются личные местоимения. По ходу
изложения материала следует давать ссылки на использованные источники, включая
интернет-сайты.

Каждый пункт текста записывается с абзаца. Цифры, указывающие номера пунктов,
не должны выступать за границу абзаца. Порядковые номера разделов обозначаются
арабскими цифрами без точки. Подразделы должны иметь порядковые номера в
пределах каждого раздела. Номера подразделов состоят из номеров раздела и подраздела,
разделенных точкой. В конце подраздела точка не ставится.

Наименование разделов должно быть кратким, соответствовать содержанию и
записываться в виде заголовков строчными буквами (кроме первой, прописной).
Наименование подразделов записывают в виде заголовков строчными буквами (кроме
первой, прописной). Перенос слов в заголовках не допускается. Точку в конце заголовка
не ставят.

Расстояние между заголовком и текстом, а также между заголовками и подразделами
должно быть не менее 10 мм, а между последней строкой текста подраздела и
последующим заголовком подраздела – не менее 15 мм.

При размещении в тексте рисунков сначала располагается сам рисунок, затем
подрисуночные надписи, затем (по центру) номер и наименование, например, «Рисунок 1
– Конструкция автосцепного устройства».

У таблиц сначала располагаются номер и заголовок таблицы (по левому краю или по
ширине), затем сама таблица в виде заголовков столбцов, номеров столбцов и строк,
например, «Таблица 1 – Технико-экономические параметры вагона».

• 2 Порядок выполнения контрольной работы

Во введении кратко описывается ситуация в вагоностроении нашей страны и
тенденции развития на ближайшие годы. В конце введения следует указать какой
грузовой вагон требуется спроектировать и привести исходные данные.

В разделе 1 пояснительной записки следует привести анализ существующих
конструкций вагонов заданного типа.

Тип и род вагона, который требуется спроектировать, выбирается по последней
цифре учебного шифра студента в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1 – Варианты заданий на контрольную работу

В конце раздела 1 приводится таблица с технико-экономическими параметрами
вагонов заданного типа (несколько моделей). Рекомендуется использовать Альбом [1].

После таблицы необходимо указать какая модель выбрана в качестве базового
варианта.

В разделе 2 пояснительной записки приводится общая характеристика вагона:
конструктивные особенности кузова и рамы вагона описываются подробно; ходовые
части, автосцепное и автотормозное оборудование – кратко.

При написании этого раздела необходимо учитывать требования, предъявляемые к
вагонам нового поколения и их основным узлам «Стратегией развития
железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» [2] и «Перечень
параметров, обеспечивающих инновационность грузового подвижного состава» [3],
поскольку вагоны, попадающие под понятие «инновационный вагон», имеют льготы при
эксплуатации, которые введены, чтобы развивать вагоностроение в оптимальном
направлении.

Технические параметры, свидетельствующие об инновационности для разных
типов грузовых вагонов, приведены ниже [3].

Полувагоны:

• 1) ходовые части, обеспечивающие как в новом состоянии, так и с допустимыми в
  эксплуатации износами восприятие осевой нагрузки от 25 тс и выше; пробег от
  постройки и капитального ремонта до первого деповского ремонта не менее 500 тыс. км
  (не менее 4 лет); межремонтный пробег между деповскими ремонтами не менее 250 тыс.
  км (не менее 2 лет); допускаемую скорость движения не менее 90 км/ч для груженых и
  порожних вагонов на прямых участках пути и кривых большого и среднего радиуса
  (650м и более) с рельсами Р65 по условиям воздействия на путь и устойчивости вагона
  от схода с рельсов;
• 2) кузов вагона, имеющий для универсального полувагона коэффициент тары не
  более 0,36;
• 3) колеса с твердостью обода не менее 320 НВ на глубине не менее 30 мм от
  поверхности катания;
• 4) расчетный статический прогиб рессорного подвешивания тележки под
  максимальной массой брутто вагона не менее 57 мм.

Крытые вагоны (в том числе для перевозки автомобилей):

• 1) объем кузова крытого вагона не менее 160 м³;
• 2) пробег от постройки до первого деповского ремонта не менее 500 тыс. км (либо
  не менее 3 лет);
• 3) межремонтный пробег между плановыми видами ремонта не менее 250 тыс. км
  (либо не менее 2 лет).

Платформы:

• 1) платформы для перевозки контейнеров, танк-контейнеров, колёсных и
  гусеничных машин, штучных, лесных, насыпных и других грузов, не требующих защиты
  от атмосферных осадков грузоподъемностью не менее 72 тонны;
• 2) пробег от постройки до первого деповского ремонта не менее 500 тыс. км. (либо
  не менее 3 лет);
• 3) межремонтный пробег между плановыми видами ремонта не менее 250 тыс. км
  (либо не менее 2 лет).

Платформы скоростные:

• 1) конструкционная скорость движения платформы не менее 140 км/час;
• 2) пробег от постройки до первого деповского ремонта не менее 500 тыс. км (либо
  не менее 3 лет).
• 3) межремонтный пробег между плановыми видами ремонта не менее 250 тыс. км
  (либо не менее 2 лет).

Хопперы:

• 1) технический коэффициент тары не более 0,3;
• 2) пробег от постройки до первого деповского ремонта не менее 500 тыс. км. (либо
  не менее 3 лет);
• 3) межремонтный пробег между плановыми видами ремонта не менее 250 тыс. км
  (либо не менее 2 лет).

Также инновационными признаются вагоны любых типов для комбинированных
перевозок, то есть вагоны, в которых в одном направлении перевозится один род груза, а
в обратном - другой. Порожний пробег подобных вагонов близок к нулю. Например,
контейнерная платформа (автотранспорт и контейнеры), крытый вагон (глинозем-
алюминий), крытый вагон-автомобилевоз (автомобили и пакетированные грузы),
платформа (контейнер и автотехника) и др.

Все вопросы описательного характера должны быть пояснены чертежами,
диаграммами, схемами, расположенными по тексту.

В разделе 3 пояснительной записки производится вписывание спроектированного
вагона в габарит. Методика вписывания вагона в габарит приведена в [4-6].

В заключении кратко описывается, что выполнено в каждом из разделов
пояснительной записки контрольной работы и приводятся основные выводы по
проведенным расчетам.

В списке использованных источников приводится вся литература, которая
использовалась при выполнении контрольной работы, в том числе – интернет-источники.

Список использованных источников

• 1 Грузовые вагоны ж.-д. колеи 1520 мм: Альбом-справочник. – М.: ОАО «РЖД»,
  2009. – 260с.
• 2 Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до
  2030 года (Белая книга).
• 3 Перечень параметров, обеспечивающих инновационность грузового подвижного
  состава. – М.: ОАО «РЖД», 2014. – 8с.
• 4 Вагоны. Основы конструирования и экспертизы технических решений: учебное
  пособие для вузов ж.-д. транспорта / под ред. В.Н. Котуранова. – М.: Маршрут, 2005. –
  490с.
• 5 Конструирование и расчет вагонов: учебник / В.В. Лукин, П.С. Анисимов, В.Н.
  Котуранов и др., под ред. П.С. Анисимова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ФГОУ
  «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011. –
  688с.
• 6 Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520
  мм (несамоходных). ВНИИЖТ – ГосНИИВ. –М.: 1996. – 286с.

Приложение А

Исходные данные для проектирования вагонов

Таблица А1 – Исходные данные для проектирования грузовых вагонов (хопперов,
крытых, платформ)

Таблица А2 – Исходные данные для проектирования вагонов-цистерн