Нетяговый подвижной состав_вариант2

Курсовая работа.

Курсовая работа по дисциплине «Нетяговый подвижной состав» - это
самостоятельная комплексная расчетно-графическая работа студентов,
открывающая им путь к общетехническому образованию. Работа должна
быть выполнена в виде пояснительной записки объёмом не менее 24 листов
на листах формата А4 (210×297 мм) с обязательным оставлением полей.
Работа выполняется на ЭВМ в Word'e или аналогичной программе с
расширением doc или docx. Работа, выполненная на принтере, обязательно
сдаётся помимо бумажного носителя также и на электронном носителе.

На обложке необходимо указать дисциплину, курс, фамилию, инициалы и
шифр студента.

Приступая к выполнению курсовой работы, студент обязан хорошо изучить
рекомендуемую литературу, относящуюся к теме выполняемой работы.

Курсовая работа выполняется в виде учебной/научного исследования статьи,
состоящей из ответов на два вопроса. Работу дополняют расчёты и
иллюстрации, способствующие раскрытию материала.

При написании работы, наряду с предлагаемой литературой, желательно
использовать материалы по вагонному хозяйству, опубликованные в
журналах «Железнодорожный транспорт», «Железные дороги мира», «Депо»,
выпуски «Локомотивостроение и вагоностроение», «Техническая
эксплуатация подвижного состава и тяга поездов», Экспресс информация
ЦНИИ ТЭИ «Железнодорожный транспорт» серия «Вагоны и вагонное
хозяйство», из средств Интернет и т.д.

В курсовой работе студент должен кратко и систематизировано изложить
общепринятую точку зрения по рассматриваемому вопросу, отразить
развитие вопроса сформулировать выводы, дать иллюстрации, список
используемой литературы.

Темой курсовой работы является «Описание типов вагонов, их узлов и
деталей. Тенденции и перспективы их развития, а также
совершенствование конструкций».

Курсовая работа состоит из трех частей:
Часть I

Выбор варианта для Части I производится студентом по
последней цифре учебного шифра студента.

(Пример: шифр № 1510-ц/ЭЖс-17б3)

Исходные данные для выполнения курсовой работы Части I
приведены в таблице 1.

Таблица 1

Вопросы к Части I:

• 0. Сборка и разборка гасителя. Конструкция гидравлического гасителя
  колебаний.
• 1. Устройство тележек вагонов. Тенденции и перспективы развития

тележекгрузовых вагонов.

• 2. Устройство буксовых узлов. Тенденция и перспективы развития

буксовыхузлов.

• 3. Устройство рессорного подвешивания. Совершенствование

элементоврессорного подвешивания.

• 4. Устройство колёсных пар. Совершенствование конструкции колесных

парвагонов.

• 5. Устройство тормозов грузовых вагонов.
• 6. Абсолютный шаблон. Сборка и разборка букс. Конструкция букс.
• 7. Технико-экономические показатели вагонов
• 8. Конструкция кузовов пассажирских вагонов. 9. Устройство тормозов
  пассажирских вагонов.

Часть II

Выбор варианта для Части II производится студентом по
предпоследней цифре учебного шифра студента.

(пример: шифр № 1510-ц/ЭЖс-1763)

В данном разделе нужно будет произвести расчет базовой номинальной
долговечности, выраженной в млн. оборотов (формула 1), эквивалентной динамической
нагрузки, базовой

(номинальной) долговечности выраженной в рабочих часах (формула №2), базовой
(номинальной) долговечности подшипников (формула №3), выраженной в млн. км, а
также скорректированных значений номинальной (расчетной) долговечности (формула
№4), выраженной в млн. оборотов. Дать оценку работоспособности типовых
подшипников качения по долговечности, которая выражается в млн. км пробега (таблица
3).

Исходные данные для расчета и номер варианта указаны в таблице 4

Расчетные данные свести в таблицу 5

Все промежуточные результаты должны быть сохранены.

Определение долговечности

Для выбора подшипника качения необходимо знать заданные условия эксплуатации,
то есть величину и направление нагрузки; характер приложения нагрузки; частоту
вращения одного или обоих колец; необходимую долговечность; рабочую температуру
узла и другие требования, определяемые конструкцией машины.

Под долговечностью подшипника понимается число оборотов, которое одно из колец
подшипника делает относительно другого кольца до начала усталостного разрушения
материала на одном из колец или тел качения. Она может быть выражена в млн. оборотов
или часах работы. Под базовой расчетной долговечностью (номинальной
долговечностью) поднимается срок службы партии подшипников, в которой не менее
90% одинаковых подшипников при одной и той же нагрузке и частоте вращения должны
отработать без появления признаков усталости металла на рабочих поверхностях.
Основная паспортная характеристика подшипника - базовая динамическая расчетная
грузоподъемность, обозначаемая С, представляет собой нагрузку, которую подшипник
качения должен выдерживать за один миллион оборотов. В зависимости от конструкции
динамическая грузоподъемность подшипников, рассчитанная в соответствии с
рекомендациями международной организации по стандартизации подшипников качения
ИСО, приводится в таблицах каталога.

Зависимость между базовой долговечностью, динамической расчетной
грузоподъемностью и действующей на подшипник нагрузкой при частоте вращения п>20
мин^-1 определяется следующей формулой:

l10= , (1)

где

L10 - базовая номинальная долговечность, миллионов оборотов

С - базовая динамическая расчетная грузоподъемность, Н;(определяется из таблицы 4)
Р - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;

Х - показатель степени; для роликовых
подшипников х=10/3.

P = Pст*Kg; Pст =

где

Qбр – масса вагона брутто кг; Qкп –

масса колесной пары кг; m – число

колесных пар; i – число подшипников в

одной буксе -2;

Kg – коэффициент учитывающий динамический характер нагруженности буксового узла.

Базовую (номинальную долговечность чаще выражают в рабочих часах:

/10000001, с _v

L10h =V бои Г^{р , (2)

где n – частота вращения,

-1

мин

Для транспортных средств базовая (номинальная) долговечность подшипников
₌ лР1

ГТЛ/ПТЛТТ R Т 1000 _т

ступиц колес иногда удобно выражать в километрах пробега L10s L10 ,

(3)

где

• L10 – базовый расчетный ресурс, миллионов километров (млн.км)
• D1 – диаметр колеса в метрах, м

При обычных условиях эксплуатации рассчитанная по 90% уровню надежности базовая
(номинальная) долговечность (L10) удовлетворяет большинству случаев практического
использования подшипников, так как фактическая долговечность выше расчетной, а при
50-процентном уровне надежности долговечность (L50), как правило, в пять раз
превышает уровень базовой (номинальной) долговечности (L10). Для повышения

компактности подшипниковых узлов и снижения их массы не следует чрезмерно
завышать базовую долговечность. Однако в ряде областей техники требуется другой
уровень надежности.

Кроме того, в результате проведение НИР установлено большое влияние условий смазки
на долговечность подшипника. Поэтому ИСО ввела понятие скорректированной
расчетной долговечности, уравнение которой имеет вид:

Lna= a1 a2 a3 р /

или (4)

Lna= a1 a2 a3L10,

где

Lna - скорректированная номинальная (расчетная) долговечность, млн. оборотов.

Индексом n обозначается разница между заданной надежность и 100% (например, при
уровне надежности 95% Lna=L5a) а1 - коэффициент надежности; а2 - коэффициент
материала; а3 - коэффициент условия работы.

Таблица 1

Значения коэффициента надежности

Для общепринятой 90% надежности, при надлежащем качестве подшипниковой стали и
условиях смазки, обеспечивающих разделение контактирующих рабочих поверхностей в
рекомендуемых пределах, а1=а2=а3=1 и уравнение скорректированной расчетной
долговечности (4) становится идентичным основному (1).

При необходимости расчета подшипников с большим чем 90% уровнем надежности
значения коэффициента надежности а1, принимаются из таблицы 1. Пользоваться,
однако, коэффициентом а1 целесообразно только в случае роста коэффициентов а2 и а3, так
как иначе расчет приведет к увеличению габаритных размеров подшипника, а,
следовательно, к снижению его быстроходности, увеличения массы и инерционности
вращающихся деталей машин, связанных с этим подшипником. Коэффициент a1, как
вытекающий из теории вероятностей, приведен в международном стандарте ИСО 281/1.
Право определения коэффициентов а2, а3 предоставлено изготовителям подшипников.

Коэффициент а2 введен как отражение изменения свойств стали, то есть повышение ее
качества. Кроме того, коэффициент а2 отражает конструктивные изменения в
подшипниках, увеличивающие или уменьшающие контактные напряжения между телами
качения и кольцами.

Коэффициент условия работы а3 характеризует, главным образом, смазку, а также,
несоосность, жесткость корпуса и вала, схему установки, зазор в подшипнике. Ввиду
того, что применением специальной стали улучшенного качества нельзя перекрыть
отрицательного влияния недостатка смазочного материала, коэффициенты а2 и а3
объединяются в один, обозначаемый а23.

Коэффициент а23 выбирается с помощью таблицы 2 по отношению

фактической кинематической вязкости применяемой смазки:

ᵡ =v/v1 (5)

где ᵡ - коэффициент

вязкости;

• V – фактическая кинематическая вязкость смазки, применяемой в узле при температуре
  эксплуатации узла mm²/c ;
• V1 – нормативная кинематическая вязкость смазки, минимально необходимая для условий
  смазки на данной скорости mm²/c.

Таблица 2 Значение
коэффициента а23

Значения фактической кинематической вязкости v, то есть кинематической вязкости
масла при заданной температуре эксплуатации узла, определяют с помощью номограммы,
рис.1. Для определения эксплуатационной вязкости необходимо знать температуру
подшипника и исходную кинематическую вязкость применяемого масла. Например, если
в узле при 90^оС применяют смазку, имеющее при 50^оС кинематическую вязкость
v=23mm²/c, то кинематическую вязкость при рабочей температуре определяют
следующим образом: из точки пересечения линий исходной вязкости 23 мм²/с и
температуры 50^о С по линии, указанной стрелкой, выходим на линию температуры 90^оС и
на оси ординат считываем значение v=6,7 мм²/с эксплуатационной вязкости.

Рис.1 Номограмма для определения вязкости масла при эксплуатационной температуре
по известной вязкости смазки при базовой температуре (составлена для минеральных
масел)

Значения нормативной кинематической вязкости V1 определяют из номограммы,
составленной исходя из упруго-гидродинамических условий смазки, рис.2. Эту условную
нормативную кинематическую вязкость масла выбирают в зависимости от скорости
перемещения контактирующих тел, что определяется по двум параметрам подшипников:
среднему диаметру и частоте вращения.

Рис.2 Номограмма для определения нормативной вязкости V1

Например, чтобы вычислить нормативную вязкость масла V1 для подшипника с
частотой вращения N=200 мин^-1 и средним диаметром dm=150 мм, необходимо с оси
абсцисс средних диаметров выйти на соответствующую частоту вращения, обозначенную
наклонной линией, и на оси ординат взять соответствующее значение V1 (на рис.2
значение V1 = 48 мм²/с указано стрелкой.

Таблица 3

Рекомендуемые значения базового расчетного ресурса для различного

вида подвижного состава

Таблица 4

Исходные данные и номер варианта для выполнения Части II

Таблица 5

Результаты вычислений

Методические указания к Части III.

Дополнительную информацию смотрите в Части I

Выбор варианта для Части III производится студентом по
третей от конца цифре учебного шифра студента.

(пример: шифр № 1510-ц/ЭЖс-17б3)

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. Максимальные допускаемые горизонтальные размеры подвижного состава
получают уменьшением поперечных размеров габарита с каждой стороны на величины
ограничений Ео, Ев и Ен – поперечных смещений при вписывании в кривую расчетного
радиуса.

Наибольшая ширина строительного очертания вагона на высоте H от уровня головки
рельса определяется по формуле:

где 2Bо – ширина соответствующего габарита на той же высоте H;

E (Eо, Ев, Eн) – одно из ограничений полуширины.

Максимальные допускаемые горизонтальные размеры подвижного состава получают
уменьшением поперечных размеров габарита с каждой стороны на величины ограничений
Ео, Ев и Ен – поперечных смещений при вписывании в кривую расчетного радиуса.

Величины Е определяют для различных сечений по длине вагона (рис. 3.1): основных I-I,
внутренних II-II и наружных III-III. Это связано с тем, что в кривых участках пути
радиуса R указанные сечения вагона получают различные смещения относительно оси
пути.

Рис. 3.1. Схема для определения смещений (выносов) частей вагона в кривом участке
пути: 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

Поперечные сечения, проведенные через точки, получаемые в пересечении продольной
оси кузова вагона и средней линии пути, называют направляющими или пятниковыми
(Ео), 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 (Ев), а
расположенные в консольных частях вагона называются наружными (Ен).

Для поперечных сечений, имеющих наименьшие поперечные смещения относительно оси
пути (сечения по пятникам), ограничения определяются

Ео = (Sk – dг) + q + w + (k1 – k3), (3.6)

где Sk – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм; dг – максимальное
расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары,
мм; q – наибольшее возможное поперечное смещение в направляющем сечении в одну
сторону из центрального положения рамы тележки, относительно колесных пар,
вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы
тележки с буксой, Sк – dг – максимальный разбег изношенной колёсной пары между
рельсами; q + ω – горизонтальные поперечные смещения из-за износов в узлах пятник-
подпятник; q = 4 мм для 4-осных и 8-осных вагонов; w – наибольшее возможное
поперечное смещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального
положения кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных
износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, w = 31 мм для
4-осных вагонов, w = 35 мм для 8-осных вагонов; k1– дополнительное поперечное
смещение в кривой расчетного радиуса (R = 200 м) для габаритов T, 1-T и верхней
части габарита I-ВМ; R = 250 м для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части

габарита 1-ВМ) тележечного подвижного состава, мм; k3 – геометрическое смещение
середины и концов расчетного вагона при движении в кривой R = 200 м, мм.

Для внутренних поперечных сечений ограничения определяются как

Ев = (Sk – dг) + q + w + [k2 (2l – n)n + k1 –k3], (3.7)

где k2 – коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой (R = 200 м для габаритов
T, 1-T и верхней части габарита I-ВМ; R = 250 м для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и
нижней части габарита 1-ВМ), мм; 2l – расстояние между направляющими сечениями
проектируемого вагона, м; n – расстояние от рассматриваемого сечения подвижного
состава до его ближайшего направляющего сечения, м.

Для наружных поперечных сечений ограничения определяются как

E_н=(S_к- d_г+ q+ ω) (2l+2n)/2l+ [k_2 (2l+n)n- k_1- k_3 ]- k,

Для габаритов 1-ВМ, T, 1-T величина (Sk – dг) составляет 28,5 мм, а для остальных
габаритов – 27,5 мм.

Числовые значения остальных коэффициентов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Значения дополнительных ограничений и смещений

*р – база тележки, м.

При определении ограничения полуширины по внутреннему сечению, принимаем n = , а

при определении ограничения по наружному сечению принимаем n = nK.

где nK – длина консоли;

2L – длина рамы вагона (по концевым балкам).

Используя полученные данные в результате выполнения расчетов данного раздела,
построить горизонтальную габаритную рамку в соответствии с рис. 3.2.

2L

Рис. 3.2. Горизонтальная габаритная рамка очертания вагона

На основании построенной габаритной рамки для рассматриваемого вагона, сделать
вывод о вписывании его в принятый вид габарита подвижного состава и о
целесообразности изменения номинальной грузоподъемности. Все расчеты проводятся
для верхней зоны габаритов.

Приложение 1. Варианты вагонов

Выбор варианта для Части III производится студентом по
третей от конца цифре учебного шифра студента.

(пример: шифр № 1510-ц/ЭЖс-17б3)

Вариант 0

4-осный полувагон с глухим кузовом, модель 12-295Н

Нагрузка :

рельсов, мм :

статическая осевая, кН(тс) 230,3 (23,5)

погонная, кН/м (тс/м) 57,6 (5,88)

Объем кузова, м³ : 85,2

Скорость конструкционная, км/ч 120

максимальная

до нижней обвязки
Количество осей, шт.

3295

1032

4

Вариант 1

4-осная платформа для перевозки крупнотоннажных
контейнеров и металлоконструкций, модель 13-2116-02

Назначение : для перевозки крупнотоннажных контейнеров и металлоконструкций

Вариант 2

4-осная цистерна для вязких нефтепродуктов, модель 15-156-02

Назначение: для перевозки вязких нефтепродуктов

4600

Номер проекта 156.00.00.000

Технические условия ТУ 3182-011-07518941-95

Модель вагона 15-156-02

Тип вагона-

Изготовитель ФГУП «ПО УВЗ»

ЗАО «МогилёвТрансВагон»

Грузоподъемность, т65

Масса тары вагона, т28,5

Нагрузка :

статическая осевая, кН(тс) 230 (23,5)

погонная, кН/м (тс/м) 78,9 (8,0)

Объем котла, м375,5

Скорость конструкционная, км/ч120

Габарит02-ВМ (02-Т) База вагона, мм 7800

Длина, мм: по осям сцепления автосцепок
12020 по концевым балкам рамы 10800

Высота от уровня верха головок
рельсов максимальная, мм 4600

Вариант 3

4-осная цистерна для бензина с переходной площадкой, модель
15-1427

Назначение: для перевозки бензина и других светлых нефтепродуктов

Вариант 4

4-осная цистерна для бензина и других светлых
нефтепродуктов, модель 15-1566-02

Номер проекта 1566.00.000

Технические условия ТУ 24.00.1285-82

Модель вагона 15-1566-02

Тип вагона

Изготовитель ОАО «МЗТМ»

Грузоподъемность, т 60

Масса тары вагона, т 23,2

Нагрузка :

статическая осевая, кН(тс) 204 (20,8)

погонная, кН/м (тс/м) 67,8 (6,92)

Объем котла, м373,1

Скорость конструкционная, км/ч120
Габарит1-ВМ (0-Т) База вагона, мм

7800 Длина, мм: по осям сцепления
автосцепок 12020 по концевым

балкам рамы 10800

Вариант 5

4-осный цельнометаллический полувагон для технологической
щепы, модель 22-478

Назначение : для перевозки технологической щепы и короткомерной древесины

Вариант 6

4-осная платформа для тяжеловесной обрези, модель 23-4052

Назначение : для перевозки тяжеловесной обрези, блюмсов, слябов чушкового чугуна

3150

6500 I
10000

Номер проекта

4052.00.000 Скорость движения, км/ч:

Технические условия

ТУ 24.05.4052-91 по магистральным путям

Модель вагона

Тип вагона

23-4052

в порожнем состоянии 100

по путям промышленных

Вариант 7

4-осный вагон-самосвал, модель 31-676

Назначение: для перевозки и механизированной погрузки и выгрузки сыпучих и кусковых грузов.

ш

Номер проекта 676.00.000

Технические условия ТУ 24.05.944-91

Модель вагона 31-676

Тип вагона -

Изготовитель Калининградский ВСЗ

Грузоподъемность, т 67 Масса тары

вагона, т 26,7 Нагрузка: статическая осевая,

кН (тс) 230,3 (23,5) погонная, кН/м (тс/м)

73,52 (7,5)

Скорость конструкционная, км/ч 120

Габарит 1-Т

База вагона 7500

Длина, мм: по осям сцепления

автосцепок 12450 по концевым

балкам рамы 11230

Вариант 8

4-осный с полувагон, модель 12-1295

Назначение : для перевозки грузов не требующих защиты от атмосферных осадков

Вариант 9

4-осная цистерна для вязких нефтепродуктов, оборудованная
системой разогрева грузов

«Юни-Темп», модели 15-1443, 15-011, 15-021 и 15-031.

Назначение: для перевозки вязких нефтепродуктов

4615

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования

"РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (РУТ (МИИТ)»

Кафедра «Нетяговый подвижной состав»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Нетяговый подвижной состав»

Тема контрольной работы:

Описание типов вагонов, их узлов и деталей. Тенденции и
перспективы их развития, а также совершенствование конструкций

«Bариант № (три последних цифры шифра)»

(отметка о зачете)

Рецензент:.

Студент:

(Фамилия И.О.)

(Фамилия И.О.)

Подпись

дата

Подпись

дата

Москва 202 г.