ВСТУП

Програмою розвитку залізничного транспорту передбачено створення високошвидкісних вантажних вагонів нового покоління.

Разом із підвищенням швидкості руху вантажених вагонів, повинна бути забезпечена висока надійність цих вагонів в експлуатації , а також безпечність руху. В наслідок того що вантажний візок є головним показником надійності і безпеки перевезень вантажів, то до нього приділяється особлива увага. Модернізація візка для вантажних вагонів є головним напрямком в розробці вантажних вагонів з підвищеними швидкостями руху. Збільшення швидкості руху вантажних вагонів збільшить пропускну можливість залізниць, зменшить собівартість перевезень вантажу.

В даному дипломному проекті розглянуто питання створення вантажного візка для високошвидкісного руху. В завданні була дана умова, що візок призначається для підкочування під вантажені вагони колії 1520мм або 1435мм після заміни колісних пар. Візок повинен забезпечувати експлуатацію вагонів в будь-яку пору року при любих температурних умовах в інтервалі температур від + 45⁰ С до – 50⁰ С. Конструкція візка повинна забезпечувати проходження одиничного вагона кривої радіусом 60м і сортувальних гірок.

За еталон було взято візок двовісний моделі 18-781. В процесі дослідження було вивчено всі основні недоліки цього візка, а також його позитивні частини. Також було розглянуто основні напрямки роботи дослідних інститутів і нововведення які пройшли випробування, а також ті, що знаходяться на стадії розробки.

В наслідок цього мною запропоновано деякі нововведення, які повинні підвищити надійність руху вантаженого вагона, а також швидкість і безпечність руху.

В розрахунковій частині наведено розрахунки, які підтверджують правильність вибраних деталей, їх матеріалів і конструкції. Приведено креслення як загального виду цих одиниць, так і окремі розрахунки, епюри, графіки тощо. Креслення наглядно показують і підтверджують правильність розрахунків.

Також приведено економічний розрахунок, який обґрунтовує використання нововведень з економічної точки зору.

А в розділі охорони праці, до якої приділяється дуже велика увага, показано основні вимоги до робітників для забезпечення безпечних умов праці.

1. КОНСТРУКЦІЯ ВІЗКА

Візок складається з трьохелементної рами, яка включає в себе дві литі бокові рами, зварну надресорну балку, обладнану пласким підп’ятником і жорсткими ковзунами з зазором, центрального ресорного підвішування, що складається з пружин і фрикційних клинів, обладнаних пружними в’язями з надресорною балкою; буксових опірних перехідників (адаптерів), котрі мають пружні в’язі з боковими рамами; колісних пар, обладнаних конічними підшипниками касетного типу, важільної гальмівної передачі, балкою опорною, що встановлюється на одному з візків вагона, обладнаного автоматичним регулятором режимів гальмування.

Бокова рама візка представляє собою литу конструкцію, виготовлену зі сталі 09Г2С за ГОСТ 19281-89. В центральній частині бокової рами розташовано проєм для пружин ресорного комплекту. На вертикальних стінках проєму за допомогою клепок встановлені фрикційні планки. Бокова рама обладнана кронштейнами підвішування тріангелів і кріплення гумометалевих елементів.

Надресорна балка представляє собою штампозварну конструкцію, виготовлену з листової сталі 09Г2С за ГОСТ 19281-89. Товщина нижнього листа – 18 мм, верхнього листа – 16 мм, поперечних ребер – 14 мм, товщина вертикальних листів – 14 мм. До верхнього листа в середній частині приварюється підп’ятник. В середній частині підп’ятника виконана виїмка з висотою бурта 10 мм. Для збільшення жорсткості верхнього листа до нього на відстані 170 мм від центра підп’ятника приварені два поперечні ребра. На відстані 762 мм від осі надресорної балки приварені два кронштейна ковзанів. Висота балки в середній частині складає 408 мм, ширина – 320 мм, відстань по центрам посадки фрикційних клинів – 2036 мм.

Ресорне підвішування візка складається з двох ресорних комплектів, встановлених в центральних проймах бокових рам. Ресорний комплект візка складається з п’яти дворядних пружин з білінійною силовою характеристикою, розташованими під надресорною балкою, і двох дворядних під клинових пружин з лінійною силовою характеристикою. Таке компонування забезпечує необхідне зусилля підтиснення клина в порожньому стані, що запобігає його відриву від планок бокових рам, і необхідні розрахункові коефіцієнти тертя для порожнього і завантаженого вагонів.

Центральне підвішування обладнується клиновими фрикційними гасниками коливань просторової дії, обладнаних пружними поліуретановими накладками і спроможні гасити не тільки горизонтальні і вертикальні коливання, але й виляння обресорених мас візка. Кут ухилу клинової поверхні складає 45⁰.

З метою створення пружних сил при поворотах надресорної балки в різних площинах і зменшення зношування деталей візка поміж надресорною балкою й клином на похилій поверхні клину введено пружній елемент у виді двох поліуретанових накладок, рознесених і розташованих одна відносно другої під кутом 90⁰.

Колісна пара складається з осі і двох напресованих на підматочинні частини коліс. На шийки колісних пар напресовуються касетні роликові підшипники закритого типу, що базуються на дворядних конічних роликових підшипниках. Дворядний конічний роликовий підшипник складається з двох внутрішніх кілець, які запресовуються на шийку осі, розділених дистанційним кільцем, двох блоків сепараторів з роликами і подвійного зовнішнього кільця.

Рами візка установлюється на касетні підшипники колісних пар через адаптери (напівбукси), і гумометалеві елементи.

Пружній зв’язок бокових рам і адаптерів забезпечує паралельність осей колісних пар на прямих ділянках шляху і можливість їх самоустановлення при проходженні кривих ділянок шляху. Гасіння коливань забезпечується за рахунок дисипації в резині.

Жорсткість пружної в’язі на одну буксу в повздовжньому, поперечному, і вертикальному напрямках вибрана з умови забезпечення необхідної стійкості руху вагона, показників ходових якостей і величин рамних сил при вписуванні в криву.

Адаптер, закріплений на зовнішньому кільці підшипника, виконує не тільки функцію передачі навантаження від гумометалевого елемента на підшипник, але й обмежує пружні повздовжні і поперечні переміщення букси відносно бокової рами.

Рама візка допускає кутові переміщення бокових рам в вертикальній площині, забезпечує рівномірний розподіл навантажень по колесам і полегшує проходження одиничних нерівностей шляху в виді односторонніх просідань.

Передача вертикальних і горизонтальних навантажень на візок і центрування її по відношенню до кузова здійснюється п’ятнико-шворневим пристроєм з пласкою опорною поверхнею. Поверхні підп’ятника обладнані змінними зносостійкими елементами з умови безремонтної роботи між плановими ремонтами.

Гальмівна важелеві передача забезпечує одностороннє натиснення тріангелів на колісні пари і складається з двох тріангелів, вертикальних важелів, серги мертвої точки, затяжку вертикальних важелів, скоби для попередження від падіння на колію затяжки вертикальних важелів, осей з шайбами і шплінтами в шарнірних з’єднаннях.

Вертикальні важелі і затяжка вертикальних важелів містять зносостійкі втулки.

Осі шарнірних з’єднань у вертикальних важелях і підвісках тріангелів містять додаткові шплінти.

Серга мертвої точки і затяжка вертикальних важелів мають додаткові отвори для регулювання гальмівної важільної передачі в залежності від товщини застосовуємих колодок і величини зносу коліс в експлуатації.

Тріангель складається з балки, струни з привареними двома вставками, розпірки, скоби, закладки тріангеля, неповоротних башмаків гальмівних колодок, чеки, литих наконечників, що кріпляться за допомогою гайки з шайбами і шплінтами, підвіски з гумовими шайбами в отворах, осі з шайбами і шплінтами.

Відстань між внутрішніми гранями башмаків і гальмівних колодок складає 1517 мм для тріангеля колії 1520 мм. Переобладнання тріангеля на колію 1435 мм, з відстанню між внутрішніми гранями башмаків 1447 мм, досягається встановленням закладок тріангеля з зовнішньої сторони башмаків і поворотом підвісок на 180⁰ навколо своєї осі.

Таблиця 1.1 – Технічна характеристика візка

2. РОЗРАХУНОК КОЛІСНОЇ ПАРИ ЙМОВІРНОСНИМ МЕТОДОМ

Розрахунок нової осі колісної пари при її проектуванні згідно „Норм...” [2] повинен виконуватися ймовірностним методом на опір утоми з урахуванням ймовірностного розсіювання міцностних характеристик осі і діючих на неї навантажень. Схема прикладення зусиль, діючих на колісну пару, приведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема розрахункових зусиль, що діють на колісну пару

Оцінка міцності осі ймовірностним методом виконується за наступними розрахунковими перерізами:

I-I – шийки по внутрішній кромці заднього підшипника;

II-II – шийки на відстані від торця предматочинної частини, для осей з галтелями за ГОСТ 22780-17 рекомендується приймати мм;

III-III – маточинної частини в площині круга катання колеса;

IV-IV – по середині осі;

V-V – середньої частини осі на відстані 2/3 довжини ділянки від кінця маточинної частини до лінії спряження галтелі зі середньою частиною.

Розрахункова схема осі наведена на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 – Розрахункова схема осі

Значення геометричних параметрів на рисунках 2.1 і 2.2 вказані у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1– Геометричні параметри осі

2.1 Розрахунок навантажень