Конструирование и расчет вагонов - часть 9

 

35

рассматриваемой высоте Н, мм; 

В

0

 – полуширина габарита подвижного состава 1-Т на той же высоте,  

В

0

=1700мм; 

 Е – ограничения  полуширины  кузова  вагона  для  одного  из  рассматриваемых 

сечений – направляющего, внутреннего или наружного, мм. 

 

1.  Рассчитаем  ограничения  полуширины  габарита  для  кузова  вагона.  Ограничения 

полуширины для сечений кузова в миллиметрах: 

направляющего 
 

Е

0

 = 0,5·(s – d) + q + w + [К

1

 – К

3

], 

 

внутреннего, расположенного посередине базы, 
 

Е

в

 = 0,5·(S – d) + q + w + [К

2

 (2l – n) n + К

1

 – К

3

], 

 

наружного, расположенного в конце кузова, 
 

(

)

(

)

(

)

[

]

3

1

2

2

2

2

2

5

,

0

Κ

−

Κ

−

+

⋅

Κ

+

+

+

+

−

=

Η

n

n

l

l

l

n

w

q

d

S

Е

. 

 

В формулах: 
S – максимальная  ширина  колеи  в  прямом  S

пр

  или  кривом  S

кр

  участке  пути 

расчетного радиуса, S

пр

=1526 мм; S

кр

=1541 мм; 

d – минимальное  расстояние  между  наружными  гранями  предельно  изношенных 

гребней колес, d=1489 мм; 

q – наибольшее  возможное  поперечное  перемещение  в  направляющем  сечении  из 

центрального положения в одну сторону рамы тележки относительно колесной 
пары  вследствие  зазоров  при  максимальных  износах  в  буксовом  узле.  Для 
буксового узла с роликовыми подшипниками q=3 мм; 

w – наибольшее  возможное  поперечное  перемещение  в  направляющем  сечении  из 

центрального  положения  в  одну  сторону  кузова  относительно  рамы  тележки 
вследствие  зазоров  при  максимальных  износах  и  упругих  колебаний  в  узле 
сочленения кузова и рамы тележки.  Для  четырехосной тележки,  состоящей из 
двух тележек модели 18-100, w=32 мм; 

2l – расстояние между направляющими сечениями вагона – база вагона, м; 
n – расстояние  от  рассматриваемого  поперечного  сечения  кузова  до  ближайшего 

направляющего  сечения  вагона.  Для  концевого  сечения  восьмиосного 
полувагона n

к

=3,52 м, для среднего n

с

=6,035 м; 

К

1

 – дополнительное поперечное смещение в кривой расчетного радиуса R  

тележечного  подвижного  состава.  Для  четырехосной  тележки  восьмиосного 
полувагона при R=200 м 
 

(

)

(

)

5

,

8

85

,

1

2

,

3

625

,

0

625

,

0

2

2

2

2

2

1

1

=

+

=

+

=

р

р

К

 мм; 

 

К

2

 – коэффициент, зависящий от расчетного радиуса кривой R. Для габарита 1-Т при 

R=200 м К

2

=2,5; 

 

36

К

3

 – половина  принятого  на  железных  дорогах  РФ  льготного  уширения  габарита 

подвижного  состава  в  кривых  участках  пути.  Для  габарита 1-Т  при R=200 м 
К

3

=180 мм. 

 
Подставляя в формулы цифровые данные, получим для кузова вагона Е

0

, Е

В

 и Е

Н

 для 

верхнего очертания габарита 1-Т: 

 

Е

0

 = 0,5·(1541 – 1489) + 3 + 32 + [8,5 – 180] = 61+[–171,5] мм; 

 

Е

в

 = 0,5·(1541 – 1489) + 3 + 32 + [2,5 (12,07 – 6,035) 6,035 + 8,5 – 180] = 61 + [–80,5] мм; 

 

(

)

(

)

(

)

[

]

[

]

3

,

51

4

,

96

180

5

,

8

52

,

3

52

,

3

07

,

12

5

,

2

07

,

12

52

,

3

2

07

,

12

32

3

1489

1541

5

,

0

−

+

=

−

−

⋅

+

⋅

+

⋅

+

+

+

−

⋅

=

Η

Е

мм. 

Следует  отметить,  что  отрицательная  величина,  стоящая  в  квадратных  скобках,  в 

данном случае не учитывается, т.е. принимается равной нулю. Отрицательное значение 
скобки  свидетельствует  о  том,  что  льготное  уширение  габарита  в  кривом  участке  пути 
недоиспользуется. 

В общем случае величина, заключенная в квадратных скобках формул учитывается, 

если  результат  их  подсчета  получается  положительным  или  отрицательным,  но  по 
абсолютному значению не превышающим 8 мм или 

l

l

n

2

2

2

8

+

 мм. При несоблюдении этих 

условий  квадратные  скобки  принимаются  равными  нулю,  а  вписывание  вагона 
производится в габарит прямого участка пути, как это требуется в данном примере, т.е. 

 

Е

опр

 = Е

впр

 = 0,5·(1526–1489) + 3 + 32 = 54 мм; 

 

(

)

(

)

85

07

,

12

07

,

12

52

,

3

2

32

3

1489

1526

5

,

0

=

+

⋅

+

+

−

⋅

=

ΗΠΡ

Е

 мм. 

 

Таким  образом,  окончательное  ограничение  полуширины  кузова  восьмиосного 

полувагона составляет: 

 

Е

0

=54 мм; Е

В

=54 мм; Е

Н

=85 мм. 

 

2.  Рассчитаем  ширину  строительного  очертания  кузова  восьмиосного  полувагона 

2В

с

 на некоторой высоте над уровнем верха головок рельсов: 

в направляющем и среднем сечениях 
 

2В

0

 = 2В

В

 = 2·(1700–54) = 3292 мм; 

 

в концевом сечении 
 

2В

Н

 = 2·(1700–85) = 3230 мм. 

 

По  полученным  значениям  строим  горизонтальную  габаритную  рамку 

строительного очертания вагона 

 

 

37

2L

p

=19110 

2L=12070 

h

в

=6035 

H

к

=3520 

E

0

=54 

E

в

=54 

2В

в

=3

29

2 

2В

0

=3

29

2 

2В

н

=3

230 

E

н

=85 

2В

0

=3

40

0 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1 Горизонтальная габаритная рамка строительного очертания вагона 

 

ВЫВОД:  таким  образом,  ни  одна  деталь,  расположенная  в  расчетных  точках 

рассмотренных  поперечных  сечений  кузова  проектируемой  конструкции  восьмиосного 
полувагона и груза, не выходит за пределы полученных размеров проектного очертания. 

 
В  разделе  5  пояснительной  записки  выполняется  расчет  в  соответствии  с 

индивидуальным заданием. 

При  расчете  на  прочность  вагонов  и  их  частей  должны  учитываться  следующие 

нагрузки: 

1)  вертикальные – тара вагона, полезная и вертикальная динамическая нагрузки; 
2)  боковые  (горизонтальные) – центробежная  сила  и  результирующая  давления 

ветра; 

3)  продольные (горизонтальные); 
4)  возникающие при торможении; 
5)  вертикальные кососимметричные; 
6)  усилия при вписывании вагона в кривую; 
7)  усилия распора сыпучих тел и других навалочных грузов; 
8)  внутреннее давление жидкостей и вакуум в котлах цистерн; 
9)  возникающие при механизированной погрузке грузов в вагоны и выгрузке их из 

вагонов; 

10) вызванные технологическими причинами при изготовлении узлов и деталей; 
11) возникающие в связи с принятыми способами ремонта вагонов; 
12) возникающие при работе механизмов вагонов (электрогенераторов и др.). 
 
В общем случае порядок выполнения прочностного расчета следующий: 
1.  Определяются усилия, действующие на элемент, Р

i

 [Н]. 

2.  Определяются моменты, возникающие от действия рассмотренных усилий 

М

i

 = Р

i

 

⋅ l

i

  [Н·мм], 

где l

i

 – плечо, мм. 

3.  Определяются напряжения, возникающие от действия рассмотренных моментов 

i

i

i

W

Μ

=

σ

 [Н/мм

2

=МПа], 

где W

i

 – момент сопротивления сечения, мм

3

. 

Если  усилия  определялись  в  кг,  а  плечо  подставлялось  в  см,  то  для  пересчета 

напряжения  из  кг/см

2

  в  МПа  надо  полученное  значение  разделить  на 10 (например, 

 

38

3000кг/см

2

=300МПа). 

4.  Сравнить полученные напряжения 

i

σ

 с допускаемыми значениями [σ], которые 

приведены  в  «Нормах  для  расчетов  на  прочность  и  проектирования 
механической части новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС 
РФ колеи 1520 мм (не самоходных)» должно соблюдаться условие 

i

σ

≤[

σ

]. 

5.  Сделать  вывод  по  проведенному  расчету:  прочность  элемента  считается 

обеспеченной если 

i

σ

≤[

σ

]. 

При  расчетах  на  продольные  нагрузки  величина  продольных  усилий  принимается 

для I расчетного режима. 

При  выполнении  раздела 5 для  проверки  правильности  расчетов  следует 

использовать ЭВМ. Перечень имеющихся программ приводится ниже. 

 
Klin.bas – расчет фрикционного клинового гасителя колебаний 
Kotel2.bas – расчет котла цистерны на прочность 
optimum2.bas – выбор оптимального варианта полувагона 
rac.bas – расчет кузова бункерного вагона на прочность 
rama.bas – расчет боковой рамы тележки 
rrpv.bas – расчет рессорного подвешивания 
rkpfa.bas – расчет корпуса пружинно-фрикционного поглощающего аппарата 
rpkpv.bas – расчет кузова пассажирского вагона 
rocp.bas – расчет оси колесной пары 
rolik_1.bas – расчет буксового узла с подшипниками качения 
 
В заключении кратко описывается, что выполнено в каждом из разделов курсового 

проекта и приводятся основные выводы по проведенным расчетам. 

В библиографическом списке приводится вся литература, которая использовалась 

при выполнении курсового проекта. 

 

Перечень тем индивидуальных заданий 

 

1.  Расчет надрессорной балки тележки грузового вагона. 
2.  Расчет надрессорной балки тележки пассажирского вагона. 
3.  Расчет боковой рамы тележки грузового вагона. 
4.  Расчет котла на внутреннее давление. 
5.  Расчет устойчивости цилиндрической оболочки котла. 
6.  Расчет цилиндрической части котла на вертикальные нагрузки. 
7.  Расчет котла на продольные силы. 
8.  Расчет на прочность элементов крепления котла к раме. 
9.  Расчет элементов рамы на вертикальные и продольные силы. 
10. Расчет  потребной  и  фактической  энергоемкости  пружинно-фрикционного 

поглощающего аппарата. 

11. Расчет  энергоемкости  поглощающего  аппарата  с  резино-металлическими 

элементами. 

12. Расчет корпуса пружинно-фрикционного аппарата. 
13. Расчет соединительной балки 8-ми осного вагона. 
14. Расчет кузова пассажирского вагона на вертикальную нагрузку. 
15. Расчет кузова пассажирского вагона на продольную нагрузку. 
16. Расчет 

рамы 

тележки 

пассажирского вагона.