Модуль3. Конструирование и расчет вагонов КР

Общие требования к выполнению курсовой работы

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

Пояснительная записка на курсовую работу оформляется на листах формата А4. Ее
объем не должен превышать 35–40 страниц. Нумерация страниц пояснительной записки
ведется с титульного листа (на титульном листе номер не ставится), далее располагается
содержание с соответствующими разделами.

Введение

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

Заключение

Список использованных источников

При выполнении расчетов должны быть учтены:

• а) ширина железнодорожной колеи;
• б) осевая нагрузка и статистическая нагрузка на 1 м пути;
• в) тара вагона (или коэффициент тары);
• г) высота автосцепки от головки рельса;
• д) наименьший расчетный радиус кривой;
• е) скорости движения: для грузовых вагонов до 33 м/с; для пассажирских до 45 м/с;
• ж) удельное давление ветра, равное 500 Н/м²;
• з) вертикальная динамическая нагрузка, равная произведению коэффициента
  вертикальной динамики на статическую нагрузку. Коэффициент вертикальной динамики
  определяется в зависимости от скорости движения вагона и вертикального
  статистического прогиба рессорного подвешивания.

При скорости движения свыше 15 м/с:

• _r, , 0,00036-(V-15)

^K g, = a + b------,

fст

где α – коэффициент, принимаемый: для элементов кузова 0,05; для обрессореных
частей тележки 0,10; для необрессоренных частей тележки (за исключением колесных
пар) 0,15;

, m + 2
b = ;

2 - m

• f_сm – статический прогиб рессорного комплекта под нагрузкой брутто, м;
• m – число осей в тележке;

• V – скорость движения вагона, м/с;

• и) продольная горизонтальная нагрузка: режим I – 3 МН, режим III – 1 МН;
• к) центробежная сила 0,075 Р_бр для грузовых и 0,1 Р_бр для пассажирских вагонов;
• л) сила инерции при плавном торможении 0,2 Рбр.

К пояснительной записке прилагается лист графической части формата А4 –
чертеж общего вида вагона в трех проекциях с основными размерами.

На чертеже следует сделать спецификацию основных частей вагона.

Во введении кратко описывается ситуация в вагоностроении нашей страны и
тенденции развития на ближайшие годы. В конце введения следует указать какой 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 курсовой проект

В конце раздела 1 приводится таблица с технико-экономическими параметрами
вагонов заданного типа (несколько моделей).

После таблицы необходимо указать какая модель выбрана за базовый вариант.

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» и «Перечень
параметров, обеспечивающих инновационность грузового подвижного состава»,

поскольку вагоны, попадающие под понятие «инновационный вагон», имеют льготы при
эксплуатации, которые введены, чтобы направлять развитие вагоностроения в
оптимальном направлении.

Технические параметры инновационности для разных типов грузовых вагонов
приведены ниже [7].

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,
контрейлерная 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 выполняются расчеты основных технико-
экономических параметров проектируемого вагона в соответствии с исходными
данными. Для грузовых вагонов исходные данные задаются преподавателем из таблиц 2
и 3. Для пассажирских вагонов исходными данными являются параметры вагонов нового
поколения производства ОАО «ТВЗ» соответствующего типа [6].

Таблица 2

Исходные данные для проектирования грузовых вагонов

Окончание табл.2

Исходные данные для проектирования цистерн

Таблица 3

Примеры расчета основных технико-экономических параметров основных типов
вагонов приведены в приложениях.

В конце раздела 3 приводится таблица с основными технико-экономическими
параметрами проектируемого вагона, которые были рассчитаны в этом разделе, а для

грузовых вагонов также делается вывод является ли спроектированный вагон
«инновационным», если нет – рекомендуются параметры, обеспечивающие
инновационность спроектированного грузового вагона.

В разделе 4 пояснительной записки производится вписывание спроектированного
вагона в габарит. Методика вписывания вагона в габарит приведена в [2, 3].

В заключении кратко описывается, что выполнено в каждом из разделов курсового
проекта и приводятся основные выводы по проведенным расчетам.

В списке использованных источников приводится вся литература, которая
использовалась при выполнении курсового проекта.

Литература

• 1 Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до
  2030 года.
• 2 Вагоны. Основы конструирования и экспертизы технических решений: учебное
  пособие для вузов ж.-д. транспорта / под ред. В.Н. Котуранова. – М.: Маршрут, 2005. –
  490с.
• 3 Вагоны (общий курс): методические указания к выполнению курсовой работы
  №1 для студентов специальности 190302 очной и заочной форм обучений [Текст] /
  составители: А.Н. Балалаев, В.А. Иванов, А.В. Клюканов, М.А. Паренюк. – Самара:
  СамГУПС, 2009. – 18с.
• 4 Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520
  мм (несамоходных). ВНИИЖТ – ГосНИИВ. –М.: 1996. – 286с.
• 5 Грузовые вагоны ж.-д. колеи 1520 мм: Альбом-справочник. – М.: ОАО «РЖД»,
  2009. – 260с.
• 6 http://www.tvz.ru
• 7 Перечень параметров, обеспечивающих инновационность грузового подвижного
  состава. – М.: ОАО «РЖД», 2014. – 8с.

Приложение 1

Выбор основных параметров универсального полувагона

Исходными данными для решения поставленной задачи являются осевая нагрузка,
осность вагона и габарит, установленные заданием на проектирование. Примем для
проектируемого полувагона осевую нагрузку Р₀ = 245 кН, К_т = 0,316, число осей = 4,
габарит 1-ВМ.

Грузоподъемность вагона

р₌ ^Ро m о

(1 + Кт)-g ’

где Р0 – осевая нагрузка, Р0 = 245 кН;

m0 – число осей вагона, m0 = 4;

Кт – коэффициент тары, Кт = 0,316;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

245-4

Р = у-------_г = 75,9 « 76

(1 + 0,316)-9,81 ^т.

(П.1.1)

Тара вагона

Т = К_т -Р

Т = 0,316 - 76 = 24 т.

(П.1.2)

Масса брутто вагона

тбр =Р + Т
т_бр = 76 + 24 = 100 т.

(П.1.3)

Масса брутто кузова

где mт

_–

масса тележки.

mlp = ^тбр ^{- 2} mТ

^,

Для вагона с осевой нагрузкой 245 кН принимается

тележка нового поколения массой m_т = 5 т.

m кз = 100 - 2 - 5 = 90 т

Масса кузова

m3 =^{Т-2 m} Т^- ma ^- mTO ,

(П.1.4)

где mа – масса автосцепного устройства, mа= 1,2 т;

mто – масса тормозного оборудования, mто = 0,50 т.

m_K3 = 24 - 2 - 5 -1,2 - 0,50 = 12,3 т.

Объем кузова

V = v

опт
уд

Р

^,

(П.1.5)

опт опт

где ^vуд – оптимальный удельный объем кузова вагона. Величина ^vуд для 4-осных

полувагонов равна 1,12 м³/т.

• V = 1,12 · 76 = 85,12 ≈ 85 м³.

С целью использования в проектируемом полувагоне типовых крышек люков
внутренние ширину 2Вв и длину 2Lв кузова, в также длину рамы 2Lр и базу 2l вагона
принимаем равными соответствующим размерам типового 4-осного полувагона (модель
12-757), т.е. 2Вв = 2,968 м, 2Lр= 12,800 м, 2l = 8,670 м.

Внутренняя высота кузова

=^V

Β 2Β ⋅2L . (П.1.6)

Полученная величина Н_В сравнивается с максимальной возможной Н_В для
заданного габарита. Если выполняется условие Η_Β ≤ Η _Β^max , то полученный размер НВ
принимается за окончательный. Если указанное условие не выполняется, то, приняв
Η_Β = Η _Β^max , необходимо скорректировать V, Рmax и Р0 или перейти к другому габариту с

необходимым значением Η _Β^max . Для габарита 1-ВМ Η _Β^max = 2,400 м, т.е. указанное
выше условие выполняется и расчетное значение НВ принимается за окончательное.

Наружная ширина кузова

2ВН =2ВΒ +2Δб, (П.1.7)

где Δ_б – расстояние от внутренней поверхности боковой стены до наиболее
выступающей части наружной ее поверхности. Для полувагона Δ_б = 0,126 м.

2В = 2,968 + 2 ⋅ 0,126 = 3,22

Н ^.

Длина консольной части

lΚ

2L -2l

Κ= 2 ,

12,800- 8,670

= 2,065 м.

Длина вагона по осям сцепления автосцепок

2L =2L +2Δ

об Ρ a ,

где Δ_a – вылет автосцепки, Δ_a = 0,56 м.

2L_об=12,800+2⋅0,56=13,92 м.

Статическая нагрузка на вагон

(П.1.8)

(П.1.9)

ΡСТ =Ρλg,

(П.1.10)

где λ – средний коэффициент использования грузоподъемности, λ = 0,93
Ρ = 76⋅0,93⋅9,81= 693,3 кН.

Погонная нагрузка нетто:

q ₌Ρ⋅g

^{Η 2L}об ^,

_ 76 • 9,81 _

q^н HQ? ⁵³,⁵⁶ кН/м;

,

Погонная нагрузка брутто:

_ m • g
qбр ,

2L_об

W 9,81
q6p = =^70,47 кН/м.

,

(П.1.12)

Приложение 2

Выбор основных параметров универсальной платформы

Исходные данные: осевая нагрузка Р₀ = 245 кН, осность вагона m₀ = 4, габарит
1-ВМ, Кт = 0,396.

Грузоподъемность вагона определяется по формуле (П.1.1)

245-4

Р = ----г = 71,5

(1 + 0,396) • 9,81

Массы кузова и вагона определяются по формулам (П.1.2) и (П.1.4). В этих
формулах для платформы применяются m_т = 5 т (для Р₀≥245 кН) и m_т = 4,8 т (для Р₀<
245 кН); mа= 1,2 т; mто = 0,6 т (для Р0≥245 кН) и mто= 0,5 т (для Р0<245 кН). Тогда

Т = 0,396 • 71,5 = 28,3 т;

m

m

бр

кз
бр

= 71,5 + 28,3 = 99,8 т;

= 99,8 - 2 • 5 = 89,8

;

m_K3 = 28,3 - 2 • 5 -1,2 - 0,6 = 16,5 т.

кз

Площадь пола платформы

F = F^o_yg^m •Р,

опт опт

где Fуд – оптимальная удельная площадь пола платформы, Fуд

(П.2.1)

= 0,7…0,8 м²/т.

Для существующих моделей платформ значения F_уд приведены в [5].

F = 0,7 • 71,5 = 50,05 м².

Внутреннюю ширину кузова платформы 2Вв с целью обеспечения возможно
большей погонной нагрузки принимают максимальной в пределах заданного габарита
подвижного состава. Для платформы, спроектированной по габариту 1-ВМ (модель 13-
941), 2Вв = 2,87 м.

Внутренняя длина кузова

2 L_B = —

^В 2Вв

Наружная ширина кузова определяется по формуле (П.1.7), в которой Δб = 0,15 м
(для Р0≥245 кН) и Δб= 0,19 м (для Р0<245 кН):

где А_т - расстояние от внутренней поверхности торцевого борта до концевой

Длина консольной части

Длина вагона по осям сцепления автосцепок определяется по формуле (П.1.9), в

Статическая и погонная нагрузки вычисляются по формулам (П1.10) – (П1.12), в

Приложение 3

Выбор основных параметров специализированной платформы для
большегрузных контейнеров

Исходные данные: грузоподъемность Р = 60 т, осность вагона m0 = 4, габарит
0-ВМ, Кт = 0,356.

Грузоподъемность вагона установлена заданием на проектирование и составляет
60 т (она должна быть кратна 10).

Массы кузова и вагона определяются по формулам (П.1.2) – (П.1.4). В этих
формулах принимаются: m_т= 4,8 т, m_а= 1,2 т, m_то= 0,6 т.

Т = 0,356 • 60 = 21,36 т;

тбр = 21,36 + 60 = 81,36 т;

ткз = 81,36 - 2 • 4,88 = 71,6 т

т_кз = 21,36 - 2 • 4,88 -1,2 - 0,6 = 9,8 т.

Линейные размеры рамы платформы должны быть увязаны с размерами
перевозимых контейнеров.

Наружная ширина рамы 2Вн, исходя из условия размещения контейнера шириной
2,438 м и упоров для его крепления, принимается равной 2,500 м.

Длина рамы платформы

2L_р= nL + (n -1)S_к+ 2S, (П.3.1)

где n – число контейнеров типа 1D массой брутто 10 т, перевозимых в

проектируемой платформе, n = ^ ;

L – длина контейнера типа 1D массой брутто 10 т, L=2,991 м;

S_к – зазор между двумя соседними контейнерами, необходимый при перегрузке
крупнотоннажных контейнеров автоматическими захватами, Sк=0,078 м;

S – расстояние между крайним контейнером и торцом концевой балки рамы,
S=0,032 м.

n =

60

— = 6

10 ^;

2 L_p = 6 • 2,991 + (6 -1)- 0,078 + 2 • 0,032 = 18,40 м.

База вагона 2l и длина консольной части l_К определяются по формулам (П.2.4) –
(П.2.5).

21 =

18,40

1,41

= 13,05 м;

18,40 -13,05

l =------------= 2,675

^к 2 ’

м.

Длина вагона по осям сцепления автосцепок рассчитывается по формуле (П.1.9),
где Δа= 0,61 м.

2 L_o6 = 18,40 + 2 • 0,61 = 19,62 м.

Статическая и погонная нагрузки определяются по формулам (П1.10) – (П1.12), где
Л = 0,85.

Р_ст = 60 • 0,85 • 9,81 = 500,31 кН;

_ 60 • 9,81

q ^н= 1QA9 =³⁰ кН/м;

,

^q6p

81,36 • 9,81

19,62

= 44,18 _кН/м.

Приложение 4

Выбор основных параметров универсального крытого грузового вагона

Исходные данные: осевая нагрузка Р0 = 245 кН, осность вагона m0 = 4, габарит
1-ВМ, Кт = 0,384.

Грузоподъемность вагона определяется по формуле (П.1.1)

Р =

245 • 4

(1 + 0,384) • 9,81

= 72,18 « 72 _т.

Массы кузова и вагона определяются по формулам (П.1.2) и (П.1.4). В этих
формулах mт = 5 т (для Р0≥245 кН) и mт = 4,8 т (для Р0<245 кН); mа = 1,2 т; mто = 0,6 т (для
Р0≥245 кН) и mто = 0,5 т (для Р0<245 кН).

Т = 0,3 84 • 72 = 27,65 т;

т_бр = 72 + 27,65 = 99,65 т;

т™ = 99,65 - 2 • 5 = 89,65 т;

т_кз = 27,65 - 2 • 5 -1,2 - 0,6 = 15,85 т.

Объем кузова рассчитывается по формуле (П.1.5), где ^v у^од^пт = 2,0 м³/т

V = 2,0 • 72 = 144 м³.

Внутреннюю ширину 2Вв крытого вагона, исходя из возможности размещения
существующего съемного оборудования для людских перевозок, принимают равной
2,77 м.

Внутреннюю высоту Н_в с целью обеспечения возможно большей погонной
нагрузки принимают максимальной в пределах заданного габарита подвижного состава.
Она рассчитывается по формуле

где

Н_в - внутренняя высота кузова по осевому сечению;

Н_в - высота внутри кузова по боковой стене;

Н_в - внутренняя высота крыши по осевому сечению.

Величину Н_в принимаем равной аналогичной величине модели 11 -260, т.е.

Н_в = 0,323 м. Варьируем только величиной Н_в . Для габарита 1-ВМ ее можно
принимать равной 2,925 м.

Тогда

Н_в = 2,925 + 0,323 = 3,248 м.

Внутренняя длина кузова

2 L в =

V

F

где F_K - площадь поперечного сечения кузова.

Fk = Fct + Fkp = 2Вв • Нbi + Fkp , (П.4.2)

где F_CT, F_kp - соответственно площадь поперечного сечения прямоугольной части
кузова (по стенам) и крыши. Величину F_kp принимаем равной соответствующей
величине модели 11-260, т.е. F_kp = 0,61 м².

Тогда

F_k = 2,77 • 2,925 + 0,61 = 8,712 м²;

144

2 L_B = = 16,529

^В 8,712

м.

Наружная ширина кузова 2В_Н определяется по формуле (П.1.7), где Л_б= 0,245 м.

2 В_н = 2,77 + 2 • 0,245 = 3,26 м.

Длина рамы 2L_р, база 21, длина консольной части l_к и длина вагона по осям
сцепления автосцепок 2L_o6 рассчитываются соответственно по формулам (П.2.3) -
(П.2.5) и (П.1.9), в которых

А_т = - 0,165 м (для модели 11 -260),

А_т = 0,013 м (для модели 11-217);
А а = 0,61 м (для модели 11-260),
А а = 0,43 м (для модели 11-217).

Тогда

2 L_p = 16,529 + 2 •(- 0,165) = 16,199 м;

21 = 16,199 = _п,49
1,41 м^;

, _ 16,199 -11,49 _

lк = 2 = ²,3⁵⁵ м;

2 L_o6 = 16,199 + 2 • 0,61 = 17,419 м.

Статическая и погонная нагрузки вычисляются по формулам (П.1.10) – (П.1.12),
где Л =0,81.

Р_ст = 72 • 0,81-9,81 = 572,12 кН;

72 • 9,81

q ^h=iw=4⁰,⁵⁵ кН/м;

_ 99,65 • 9,81

q6P = 17 419 = ⁵6,1² кН/м.

Приложение 5

Выбор основных параметров специализированных крытых
вагонов-хопперов

Исходные данные: цементовоз, осевая нагрузка Р0 = 214 кН, осность вагона m0 = 4,

габарит 1-ВМ, Кт = 0,265.

Грузоподъемность вагона определяется по формуле (П.1.1)

Р =

214 • 4

(1 + 0,265)- 9,81

= 69

т.

Массы кузова и вагона определяются по формулам (П.1.2) и (П.1.4). В этих
формулах mт = 5 т (для Р0≥245 кН) и mт = 4,8 т (для Р0<245 кН); mа = 1,2 т; mто = 0,6 т (для
Р0≥245 кН) и mто = 0,5 т (для Р0<245 кН).

Т = 0,265 • 69 = 18,3 т;

тбр = 69 +18,3 = 87,3 т;

т^ккр = 87,3 - 2 • 5 = 77,3 т;

т_кз = 18,3 - 2 • 5 -1,2 - 0,6 = 6,5 т

Объем кузова рассчитывается по формуле (П.1.5), где ^vу^од^пт определяется по
формуле

опт 1

vуд = м /т,

Г • Ф ,

(П.5.1)

где У - объемная масса груза; для зерна 0,8 т/м³, для минеральных удобрений
1,19 т/м³, для цемента 1,37 т/м³;

Ф - коэффициент использования геометрического объема кузова; для зерновоза
0,95, для минераловоза и цементовоза 0,9.

опт _ ¹ = 3

уд 1,37 • 0,9 , ^м/т;

V = 0,8 • 69 = 55,2 м³.

Наружная ширина кузова определяется по формуле (П.1.7), причем для вагонов-
хопперов внутренняя ширина кузова 2 ВВ = 3,034 м, а A б = 0,1 м.

2В„ = 3,034 + 2 • 0,1 = 3,234 _м.

Н.

Наружная длина кузова определяется по формуле

2 L_H = 2 L + 2 a ,

(П.5.2)

где 2L_в - внутренняя длина кузова; для хопперов с четырьмя разгрузочными
бункерами принимается 7,5 – 8,5 м, с шестью разгрузочными бункерами принимается
10,5 – 11,5 м; в данном примере для цементовоза с четырьмя разгрузочными бункерами
примем 2 L _в = 7,908 м;

a_T - расстояние от внутренней поверхности до наиболее выступающей части
торцевой стены, для хопперов принимается 0,106 м.

2 L_H = 7,908 + 2 • 0,106 = 8,12 м.

Длина рамы по концевым балкам определяется по формуле

2 L_p = 2 L_H + 2 a ,

(П.5.3)

где a_Р - расстояние от наружной поверхности торцевой стены до концевой балки,
для зерновоза принимается 1,3 м, для минераловоза и цементовоза принимается 1,29 м.

2 L_p = 8,12 + 2 ^1,29 = 10,7 м.

Длина вагона по осям сцепления автосцепок рассчитывается по формуле (П.1.9),
вылет автосцепки для хопперов A a = 0,61 м.

2 L_o6 = 10,7 + 2 • 0,61 = 11,92 м.

База вагона рассчитывается по формуле (П.2.4)

10,7

²l 1,41 ^{7,6 м.}

Длина консольной части рассчитывается по формуле (П.2.5)

lк =

10,7 - 7,6

2

= 1,55 м.

Погонная нагрузка нетто и брутто вычисляются по формулам (П.1.11) – (П.1.12):

• - 69• 9,81_.ай

qн 11 ап ⁵⁶,8 кН/м;

,

_ 87,3 • 9,81

q6P = 1 1 09 = 7¹,^{8 к}Н/м.

,

Приложение 6

Выбор основных параметров четырехосной цистерны

Исходные данные: осевая нагрузка Р0 = 245 кН, осность вагона m0 = 4, габарит
1-ВМ, коэффициент тары Кт = 0,384, удельный объем ^vуд = 1,08 м³/т, толщина днища δд =

0,010 м, высота днища Н_д= 0,5 м, внутренний диаметр котла D_В = 3 м, толщина среднего
листа котла 8_t = 0,009 м.

Грузоподъемность вагона определяется по формуле (П.1.1)

Р =

245-4

(1 + 0,384)- 9,81

= 72

т.

Массы кузова и вагона определяются по формулам (П.1.2 – П.1.4). В этих
формулах mт = 5 т (для Р0≥245 кН) и mт = 4,8 т (для Р0<245 кН); mа = 1,2 т; mто = 0,6 т (для
Р0≥245 кН) и mто = 0,5 т (для Р0<245 кН).

Т = 0,3 84 - 72 = 27,65 т;

тбр = 72 + 27,65 = 99,65 т;

т™ = 99,65 - 2 - 5 = 89,65 т

т_кз = 27,65 - 2 - 5 -1,2 - 0,6 = 15,85 т.

Объем котла рассчитывается по формуле

V = vуд-^Р,

(П.6.1)

где vуд – удельный объем котла, м³/т.

V = 1,08 - 72 = 77,76 м³.

Погрузочный объём кузова учитывает возможные температурные изменения
объема жидкого груза и рассчитывается по формуле

Vn = V - V, (П.6.2)

где V - коэффициент, учитывающий возможные температурные изменения объема
жидкого груза; для цистерн общего назначения V =0,98, для цистерн-цементовозов V =1.

V_n = 77,76 - 0,98 = 76,2 м³.

При проектировании новых конструкций цистерн длину вагонов по осям
сцепления автосцепок необходимо оставлять без изменения (12,02 м) для возможности
налива составов на эстакадах.

Длина рамы по концевым балкам рассчитывается по формуле

2Lр = 2Lоб - 2аа, (П.6.3)

где 2Lоб – длина вагона по осям сцепления автосцепок, м;

а_а – вылет автосцепки, для цистерн принимается а_а = 0,61 м.

2Lр = 12,02 - 2·0,61 = 10,8 м.

База вагона 2l и длина консольной части l_К определяются по формулам (П.2.4) –
(П.2.5).

10,8

2l _]4] ⁷⁶⁶ м;

j _ 10,8 - 7,66

• lк = 2 = 1,^5/ м.

Наружная длина котла рассчитывается по формуле

LHK = ²LP - ² ат , (П.6.4)

где ат – расстояние от наружной поверхности котла до лобового листа концевой
балки, для четырехосных цистерн а_т = 0,090…0,425 м.

Lнк = 10,8 - 2·0,1 = 10,6 м.

Внутренняя длина котла рассчитывается по формуле

L = Lhk - 28д, (П.6.5)

где δ_д – толщина днища, м.

Lк = 10,6 - 2·0,01 = 10,58 м.

Длина цилиндрической части котла рассчитывается по формуле

Lц = L -2Н, (П.6.6)

где Нд – высота днища, м.

Lц = 10,58 - 2·0,5 = 9,58 м.

Наружный диаметр котла цистерны рассчитывается по формуле

Dh = Db + 26с , (П.6.7)

где DВ – внутренний диаметр котла, м;

• 6 - толщина среднего листа котла, м.

D_H = 3 + 2 • 0,009=3,018 м.

Статическая и погонная нагрузки вычисляются по формулам (П1.10) – (П1.12), в
которых Л = 0,86.

Р_ст = 72 • 0,86 • 9,81 = 607,44 кН;

72 • 9,81

q^{н =}Л202~ ^{= 58,76} кН/м;

q6p =

99,65 • 9,81

12,02

= 81,33 кН/м.

Приложение 7

Выбор основных параметров пассажирского вагона

К параметрам пассажирского вагона, определяющим его технико-экономические
показатели, относятся населенность, масса тары, линейные размеры и конструктивная
скорость. Согласно передовому опыту отечественного пассажирского вагоностроения
пассажирские вагоны проектируются на базе типовых кузовов. Оптимальная длина
одноэтажного вагона по осям сцепления автосцепок составляет 25,5 м (база 17 м),
двухэтажного – 26,232 м (база 19 м). Задача проектировщика сводится к разработке
планировки внутреннего помещения для выбранного или заданного варианта кузова и на
ее основе определению населенности, массы кузова и вагона.

Пусть требуется спроектировать одноэтажный купейный пассажирский вагон
длиной 25,5 м, кузов которого выполнен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

В соответствии с заданием на проектирование наружная длина кузова вагона равна
24,6 м. Согласно паспортным данным вагон указанной длины имеет следующие размеры:

• а) длину по осям сцепления автосцепок – 25,5 м;
• б) базу – 17 м;
• в) длину консольной части – 3,8 м;
• г) наружную ширину – 3,05 м;
• д) внутреннюю ширину – 2,826 м;
• е) высоту внутри салона от пола до потолка – 2,923 м;
• ж) полную высоту – 4,377 м.

Минимальные размеры внутренней планировки и оборудования пассажирских
вагонов определены нормами для расчетов на прочность и проектирования новых и
модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) [4].

Ширина помещений, мм:

купе четырехместного – 1777; купе двухместного – 1350; отделения для

проводника – 1230; туалета – 900; отделения отопления – 900; тамбура – 840.

Ширина продольных проходов в вагонах, мм:

купейных – 750; спальных открытого типа – 560; межобластного сообщения – 600.

Ширина просветов дверей, мм:

тамбурной створчатой боковой – 700; тамбурной торцовой задвижной – 700;
створчатой из тамбура в пассажирское помещение – 640; задвижной в купе – 600;
створчатых в коридорах, купе, служебных отделениях, туалетах – 560; высота

створчатых и задвижных дверей – 1900.

Ширина диванов и кресел в вагонах, мм:

жестких – 580; мягких – 600; межобластного сообщения – 470; ширина подъемной
полки – 570.

Длина спального места в вагонах, мм:

купейных – 1820; открытого типа – 1700.

Расстояния, мм:

от пола до сидения диванов – 340;

от сидения диванов до нижней части подъемной полки в рабочем состоянии – 920;

между креслами вагонов межобластного сообщения (шаг) – 975;

между диванами – 610.

Размеры багажных полок, мм:

ширина – 580; высота от пола – 2000.

Руководствуясь указанными нормативами, студент делает планировку вагона и
оформляет это либо рисунком в записке, либо видом на чертеже.

Согласно планировке вагон длиной 25,5 м имеет 9 купе по 4 места, следовательно,
его населенность составляет 36 мест для пассажиров и 1 место в отделении для отдыха
проводников.

Пассажирские вагоны должны иметь все необходимое оборудование для
обеспечения высокого уровня комфорта пассажиров и безопасности движения. Поэтому
массу проектируемого вагона можно принимать равной массе типового вагона. В нашем
случае принимаем тару вагона Т, равную 60,5 т (тара вагона модели 61-4440).

Масса брутто пассажирского вагона общего назначения рассчитывается по
формуле

m6p = n • mnac + Т, (П.7.1)

где Т – тара вагона, Т = 60,5 т;

n – расчетная населенность вагона, n = 37;

mпас – средняя масса одного пассажира с багажом. Для вагонов дальнего
следования mпас = 0,1 т.

тбр = 60,5 + 37 • 0,1 = 64,2 т.

При определении массы брутто почтовых, багажных или почтово-багажных
вагонов в формулу (П.7.1) необходимо прибавить грузоподъемность типового
проектируемого вагона.

Масса брутто кузова рассчитывается по формуле

mP = ^тбр - ^2тт, (П.7.2)

где mТ – масса тележки, mТ ~ 7 т.

т™ = 64,2 - 2 • 7 = 50,2 т.

Конструкционная скорость вагона определена заданием на проектирование и
составляет 45 м/с (160 км/ч).

Для остальных типов пассажирских вагонов указанные параметры определяются
аналогичным образом.