147856 (Розрахунок вагон-цистерни)

1. Вибір основних параметрів вагона

Визначення оптимальних параметрів конструкції вагона являється першим етапом при проектуванні, тому саме вірний вибір основних геометричних параметрів вагона впливає на основні показники: тару вагона, об’єм кузова, вантажопідйомність, середнє статичне навантаження, середнє динамічне навантаження, середнє погонне навантаження, середній навантажувальний коефіцієнт тари та середнє фактичне навантаження на вісь брутто.

1.1 Розрахункова схема вагона і визначення параметрів вагона по довжині

Керуючись досвідом конструкторів, при проектуванні вагон-цистерн вибираю схему вагона у якого відстань по горизонталі між полюсом днища і торцем кінцевої балки рами ∆₃ = 0,015м; схематична модель проектного вагону зображена на рисунку 1.1

Рисунок 1.1 – Розрахункова схема вагон-цистерни

Довжина вагон-цистерни по осям зчеплення автозчепів визначається за наступною формулою:

, (1.1)

де - норма осьового навантаження; - кількість осей; - норма погонного навантаження.

Довжина рами вагон-цистерни розраховується за формулою:

, (1.2)

де - виліт автозчепу.

Мінімально допустима внутрішня довжина котла вагон-цистерни розраховується за наступною формулою:

, (1.3)

де - відстань між зовнішньою лінією горизонтальної проекції торцевої стіни і торцем кінцевої балки рами.

Мінімально можливий виліт днища визначається з виразу:

, (1.4)

де - ширина габариту;

- максимально можливе огородження на півширини кузова;

- коефіцієнт вильоту днища.

максимально допустима база вагон-цистерни буде обчислюватись за формулою:

, (1.5)

де - номінальний діаметр колеса за вершинами гребнів;

- база двохосьового візка;

- база чотиривісного візка;

- відстань по горизонталі між гребнем зовнішнього колеса і торцем кінцевої балки рами.

Мінімальна допустима база вагон-цистерни визначається з наступного виразу:

, (1.6)

Для визначення оптимального значення бази та відповідного їй оптимального значення обмеження радіусу циліндричної частини котла вагон-цистерни Е_опт використовуємо програму GABARIT, в якій виконується розрахунок для десяти груп з рівним інтервалом розрахункового діапазону в одинадцять значень, при умові поступового збільшення мінімальної бази проектного вагона 2l_min на певний крок. В таблиці 1.1 наведені вхідні дані для розрахунку на ПК.

Результат розрахунку, графіки визначення оптимального значення баз вагона та оптимального обмеження Е_опт наведений в додатку А.

Радіус циліндричної частини котла визначається за формулою:

, (1.7)

де В₀ – напівширина габариту;

Е_опт - оптимальне значення обмеження радіусу циліндричної частини котла;

- технологічний допуск на ширину кузова;

- висота виступаючих частин відносно внутрішньої лінії горизонтальної прекції обшивки в і-му поперечному перетині.

Результат розрахунку основних параметрів вагону зводжу до таблиці 1.2

Таблиця 1.1 – Вхідні дані для розрахунку в програмі GABARIT

Таблиця 1.2 – Результати розрахунку параметрів вагон-цистерни

1.2 Визначення внутрішньої ширини вагона

Радіус циліндричної частини котла (показаний на рисунку 2.1) визначається за формулою:

, (1.7)

де В₀ – напівширина габариту;

Е_опт - оптимальне значення обмеження радіусу циліндричної частини котла;

- технологічний допуск на ширину кузова;

- висота виступаючих частин відносно внутрішньої лінії горизонтальної проекції обшивки в і-му поперечному перетині.

Рисунок 1.2

Величини обмежень , та (поперечних зміщень вагон-цистерни при вписуванні в криву розрахункового радіуса з урахуванням найбільш допустимих розбігів і зношень деталей його ходових частин), визначаються по формулам

- обмеження направляючих поперечних перетинів вагон-цистерни:

, (1.8)

внутрішнє обмеження поперечних перетинів вагон-цистерни, розташованих між його направляючими перетинами:

, (1.9)

зовнішнє обмеження поперечних перетинів вагон-цистерни, розташованих зовні його направляючих перетинів:

, (1.10)

де - максимальна ширина колії в кривій розрахункового радіусу;

- мінімальна відстань зовнішніми гранями гранично зношених гребнів коліс;

- горизонтальне поперечне зміщення рами візка відносно колісної пари;

- горизонтальне поперечне зміщення котла відносно рами;

- відстань від розглянутого поперечного перетину вагон-цистерни до його направляючого перетину;

- величина додаткового поперечного зміщення в кривих ділянках колії розрахункового радіусу візкового рухомого складу;

- коефіцієнт розмірності, що залежить від величини розрахункового радіусу кривої;

- Величина, на яку допускається вихід рухомого складу, що проектується по габаритам Т, 1 – Т, Т_ц, Т_пр та 1 – ВМ (в верхній частині за окреслення цих габаритів в кривих ділянках колії =250 м ;

- Величина, на яку дозволяється вихід рухомого складу, що проектується по габаритам 0 – ВМ, 02 – ВМ, 03 – ВМ та 1 – ВМ (в нижній частині) за обриси цих габаритів в кривих ділянках колії =250 м

- Додаткові обмеження внутрішніх перетинів рухомого складу, що мають місце лише у значно подовженого рухомого складу, що визначаються з умови вписування в криву радіусу =150 м;

- Додаткові обмеження зовнішніх перетинів рухомого складу, що мають місце лише у значно подовженого рухомого складу, що визначаються з умови вписування в криву радіусу =150 м.