=Курсовая работа= Проектирование платформы для большегрузных контейнеров
Студенту-вагонникуЭтот раздел предназначен только для публикования готовых работ по направлению Вагоны и вагонное хозяйство. Темы с вопросами открывайте в разделе "Курсовое и дипломное проектирование"
Тема: Проектирование платформы для большегрузных контейнеров
Проектирование платформы для большегрузных контейнеров
Цитата:
Введение………………………………………………………………………..2
1. Технические требования к вагонам…………………………………………....3
2. Выбор технико-экономических параметров вагона………………………….13
3. Проверка вписывания вагона в габарит……………………………………….20
4. Расчет оси колесной пары вероятностным методом…………………………31
5. Расчет подшипников буксового узла………………………………………….44
6. Расчет рессорного подвешивания и
определение вертикальной жесткости…………………………………………...47
7. Проверка кинематических параметров автосцепного устройства…………..53
8. Оценка устойчивости колесной пары от вползания на головку рельса……..61
9. Расчет поглощающего аппарата…………………………………………….....70
10. Расчет хребтовой балки……………………………………………………….74
Заключение…………………………………………………………………...79
Список используемой литературы………………………………………….80
Введение
Железнодорожный транспорт занимает ведущее место среди всех видов транспорта. На его долю приходится около 50% всех грузовых и около 40% пассажирских перевозок.
Вагонный парк, являясь массовым и одним из важнейших технических средств, выполняет основное назначение железнодорожного транспорта- перевозку разнообразных грузов и пассажиров. Его характерная особенность- взаимодействие со всеми подразделениями и техническими средствами железных дорог и многими предприятиями народного хозяйства страны.
В данное время современный парк вагонов представляет собой многообразие типов и конструкций. Это необходимо для выполнения требований таких как: обеспечение комфорта пассажирам, сохранение скоропортящихся грузов, исключение повреждений хрупких грузов, защиты некоторых грузов от атмосферных осадков.
Большие задачи, поставленные перед железнодорожным транспортом по обеспечению народнохозяйственных перевозок, требуют от ученых, инженеров вагоностроения и вагонного хозяйства создания новых и модернизации существующих конструкций вагонов различных типов. Эти вагоны должны отличаться более прогрессивными технико-экономическими показателями и высокой надежностью в условиях возрастающих скоростей движения.
Вагон представляет собой сложную систему, включающую механические, электро-, теплотехнические и другие подсистемы. Поэтому в создании новых типов и конструкций вагонов принимают участие специалисты научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, заводов вагоностроительной, металлургической, электротехнической и других отраслей промышленности.
Создание новых типов и конструкций вагонов включает в себя этапы проектирования, производства, экспериментального исследования опытных образцов, освоение серийного выпуска с учетом корректировки рабочей документации по результатам испытаний и опытной эксплуатации. Проектирование вагонов является сложной инженерной задачей. На всех этапах проектирования и постройки учитывают требования, предъявляемые к грузовым вагонам Госстандартами и другими законодательными и нормативными документами.
Грузовые вагоны должны соответствовать «Типовым требованиям по технике безопасности и производственной санитарии для проектирования и постройки грузовых и пассажирских вагонов железнодорожного транспорта».
Основные требования.
Основными требованиями, предъявляемыми к грузовым вагонам, являются безопасность движения по рельсовому пути и сохранность перевозимого груза, также требования включают общие требования к материалам, надежности, климатическим условиям, пожарной безопасности и др. Нормами установлены расчетные схемы и методы расчетов, допускаемые нагрузки, действующие на элементы вагонов, условия механизированной погрузки и выгрузки грузов, прохода криволинейных участков пути минимального радиуса и сортировочных горок. В нормах также даны рекомендации по использованию основных материалов для изготовления вагонов, характеристики ходовых частей, автосцепного устройства, тормозного оборудования и другие данные, обеспечивающие требуемую надежность в эксплуатации и качество работы оборудования. При этом проектируемые и поставляемые железнодорожному транспорту вагоны
должны быть удобными при техническом обслуживании и ремонте, иметь устройства и условия для обеспечения правил техники безопасности, противопожарных требований, санитарно-гигиенических норм для пассажиров и обслуживаемого персонала, отвечать требованиям экологии при изготовлении и в эксплуатации.
Большое значение имеет рациональность конструкций вагонов и их технико-экономических показателей, определяющая удобство перевозок пассажиров , провозную способность железных дорог, возможность механизации и автоматизации при постройке и ремонте вагонов, а также в процессе их эксплуатации (формирование поездов, погрузо-разгрузочные операции и др.), себестоимость перевозок , размеры капитальных вложений, необходимых для изготовления и эксплуатации вагонов.
Основными критериями повышения эффективности является соответствие с действующими нормативными документами закащика и
прогнозами развития экономики в течении срока службы; возможность
модернизации в погрузке и выгрузке, что повышает производительность труда за счет сокращения затрат на обслуживание; экологическая безопасность, возможность утилизации после окончания срока службы, потерь груза через не плотности кузова и выветривание с открытой поверхности; уменьшение удельной металлоемкости на единицу грузоподъемности, объема кузова и площади пола. Параметры вагона подобраны таким образом, что при проектировании обеспечивается наиболее экономичная эксплуатация вагонов.
Грузовые вагоны проектируют для эксплуатации в тяжеловесных поездах со скоростями движения до 120 км/ч. Рефрижераторный подвижной состав для перевозки скоропортящихся грузов и платформы для перевозки контейнеров должны эксплуатироваться с повышенными скоростями до 140 км/ч. Регламентированы климатические условия эксплуатации вагонов, их агрегатов и узлов, габаритные размеры и основные технико-экономические
параметры.
Требования к климатическим условиям.
В эксплуатации, наряду с многочисленными механическими воздействиями, элементы вагона подвергаются температурным воздействиям. Это особенно существенно в связи с движением железнодорожного транспорта в различных климатических условиях.
Грузовые и пассажирские вагоны проектируют и изготовляют для условий эксплуатации при температуре окружающей среды в пределах от +55 до -55 С, при которой все их системы должны надежно работать.
Требования к коррозионной стойкости.
Долговечность и надежность вагонных конструкции зависят от коррозионной стойкости элементов кузова и других частей вагона. Поэтому при проектировании особое внимание уделяют выбору материала, для изготовления применяют низколигированные и нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, пластмассы и другие новые материалы, а также более стойкие защитные покрытия. Учитывают также повышенные требования к технологии изготовления вагонов, отдельных узлов и деталей, использование прогрессивных экологически чистых технологий.
Для защиты основных элементов от коррозии используют защитные покрытия. Защитные покрытия – это такой слой неметаллических веществ или не коррозионных материалов, искусственно создаваемых на поверхности металла, который предохраняет от коррозии путем изоляции поверхности от окружающей среды.
Также используют легирование металлов, устраняют или снимают контактную коррозию за счет применения в конструкциях совместных металлов.
Тележки, подвагонное оборудование и автосцепное устройство
окрашивают в черный цвет эмалями, масляными или алкидными красками по
грунту, в один слой, без грунта- в два.
Требования к погрузо-разгрузочным операциям.
Общие требования к погрузочно-разгрузочным операциям установлены соответствующим стандартом, где регламентированы: температура нагрева узлов и вагона в целом при производстве работ; пределы влажности насыпных грузов при перевозках зимой с целью предотвращению их смерзания; условия погрузки и выгрузки грузов для основных типов вагонов; требования к устройствам взаимодействующими с вагонами - грузоподъёмным машинам, вагоноопрокидывателям, вибрационным (штыревые рыхлители, виброрыхлители - разгрузчики, бурорыхлители и др.) и самоходным устройствам, предназначенным для работы внутри кузова.
1.2 Выбор унифицированных частей вагона
К унифицированным частям относятся:
1. Кузов и рама вагона
2. Ударно-тяговые приборы
3. Ходовые части
4. Тормозное оборудование
1.2.1 Выбор кузова и рамы вагона
Платформы предназначены для перевозки длинномерных грузов (пиломатериалов, проката, строительных материалов), контейнеров, машин, оборудования и некоторых сыпучих грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков. Они делятся на универсальные и специальные. Основным достоинством универсальных вагонов перед специальными является меньший порожний пробег.
Кузов вагона предназначен для размещения пассажиров и грузов. Рама кузова опирается на ходовые части , на ней размещены ударно-тяговые приборы и часть тормозного оборудования.
Кузов четырехосной универсальной платформы состоит из рамы, оборудованной 8 продольными боковыми и 2-мя торцевыми бортами. Рама сварная, снабжена мощной хребтовой балкой, состоящей из 2-х двутавров переменной высоты, уменьшенным к консольным частям. Боковые продольные балки - из двутавров, а шкворневые- замкнутого поперечного сечения. В месте пересечения хребтовой балки и шкворневой установлены
пятники. В консольных частях хребтовой балки укреплены задние и передние упорные кронштейны, объединенные ударной розеткой автосцепного устройства, также установлены предохранительные планки, предохраняющие от истирания верхние части двутавров. На нижнем листе шкворневой балки установлены скользуны, над которыми расположены усиленные ребра. На концевой балке укреплены кронштейны, служащие опорой для торцевых бортов в открытом положении. На концевой балке укреплен рычаг расцепного привода автосцепного устройства. Основание
поперечной балки рамы переменное по высоте, а промежуточные – постоянного двутаврового сечения. Верхняя плоскость поперечной балки расположена ниже уровня пола, на высоте продольных балок. Настил пола комбинированный, металлический в средней части, деревянный по бокам. Доски пола одним концом заводятся в S-образную балку, а другой их конец прикреплен к продольным боковым балкам. На боковых продольных балках укреплены литые скобы, кронштейны шарниров, клиновые запоры. Торцевые борта в вертикальном положении фиксируются клиновыми запорами.
Несущие элементы платформы выполнены из низколигированной стали 10Г2БД. Применение стали 10Г2БД (ГОСТ 19282-73), содержащей ниобий, позволяет снизить массу рамы на 700кг за счет уменьшения профиля
хребтовой балки. Настил пола выполняется из досок толщиной 55 мм.
Боковые борта высотой 500мм выполнены из стального гнутого профиля толщиной 3 мм с широким продольным гофром высотой 50мм, обеспечивающим необходимую жесткость. Торцевые борта высотой 400мм имеют толщину 4мм.
1.2.2 Выбор ударно-тяговых приборов
Рисунок 1.2
Ударно-тяговые приборы предназначены для сцепления вагонов между собой и с локомотивом, для передачи и смягчения действия растягивающих и сжимающих усилий от локомотива и от одного вагона к другому. Современным ударно-тяговым прибором является автосцепное устройство, выполняющее основные функции ударных (буфера) и тяговых(сцепка) приборов.
Для данной платформы выберем автосцепку СА-3. Эта автосцепка относится к нежестким. Для повышения прочности корпусов и других частей автосцепного устройства применяют стали с улучшенными механическими свойствами. Поэтому для изготовления СА-3 применим марганцовисто-ванадиевую сталь 20ГФЛ.
Рисунок 1.3
Примем поглощающий аппарат Ш-6-ТО-4. Для деталей поглощающего аппарата применяют сталь с повышенным содержанием углерода или легированную сталь 32Х06Л, которая подвергается закалке и отпуску до HB 207-277. Ш-2-В имеет энергоемкость 60 кДж, силу сопротивления при сжатии 2 МН и ход 90мм.
Тяговый хомут также изготовлен из низколигированной стали.
Упорная плита и предохранитель замка от саморасцепа автосцепки изготовлены штамповкой из стали 38ХС (ГОСТ 4543-71).
Центрирующая балочка и кронштейны расцепного привода отлиты из углеродистой стали 20ГЛ-Б.
По мере возрастания интенсивности эксплуатации вагонов( увеличение массы поездов, мощности локомотивов, скорости маневровых операции) фактический запас прочности частей автосцепного устройства соответственно уменьшается и чаще появляются разрушения в эксплуатации.
Прочность корпусов и других частей автосцепного устройства можно
повысить за счет увеличения их размеров или применения сталей с улучшенными механическими свойствами. Последнее предпочтительно, так как при увеличении размеров деталей не только возрастает тара вагона, но и затрудняется взаимозаменяемость усиленных частей с существующими.
1.2.3 Выбор ходовых частей вагона
Ходовые части предназначены для безопасного движения вагона по рельсовому пути, с необходимой плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению.
К проектируемой платформе подкатим тележку 18-100 (ГОСТ 9246-79), со статическим прогибом рессорного подвешивания равным 50мм и гибкостью 125мм/мН. Основными узлами являются: колесные пары с буксами, две боковины, надрессорная балка, рессорный комплект из семи двухрядных пружин и клиновые гасители колебаний на каждой боковине тележки. Боковые рамы и надрессорные балки тележек 18-100 отлиты из низколигированной стали 20ГФЛ, имеющей предел прочности 500МПа, предел текучести не менее 300 МПа, относительное удлинение не менее 18%, поперечное сечение не менее 25%, ударную вязкость при +20 град.С не менее 0,5 МДж/ квадр.м, при -60 град. С не менее 0,25 МДж/квадр.м.
Масса тележки 4880 кг.
База 1850 мм.
Расстояние между осями рессорных комплектов 2036мм.
Расстояние между осями скользунов 1524мм.
Гибкость рессорного подвешивания 0,125 м/МН.
В данной тележке применяется клиновый гаситель колебаний. Клинья отлиты из стали и подвергнуты нормализации.
Для проектируемой платформы используется колесная пара РУ 1-950. Ось колесной пары изготавливают из углеродистой стали марки Ос В, которая согласно ГОСТ 4728-79 имеет следующий химический состав (в %) : углерода- 0,40-0,48; марганца-0,55-0,85; кремния-0,15-0,35; фосфора- не более 0,04; серы- не более 0,045; хрома- не более 0,3; никеля- не более 0,3;меди- не более 0,25.
Применим буксовый узел кассетного типа. Компактность конструкции, уменьшенная масса, возможность реализации скоростей движения более 200 км/ч, повышенная ремонтопригодность, увеличенная эксплуатационная надежность за счет снижения числа отказов по торцевому креплению износом и разрушения сепараторов, повышение эксплуатации(8-10 лет), уменьшение площади колесно-рамных производственных участков более чем в 2 раза и сокращение обслуживающего персонала, все это преимущества такого буксового узла. Буксовый узел кассетного типа имеет габариты 130*230*150 мм.
1.2.4 Выбор тормозного оборудования
Тормоз предназначен для создания искусственного сопротивления движению поезда или отдельного вагона с целью регулирования скорости движения или остановки, а также для удержания их на месте.
Для данной платформы выберем автоматические тормоза, которые состоят из тормозной и питательной магистралей, воздухораспределителя, запасного резервуара и тормозного цилиндра.
Автотормозное оборудование вагонов должно соответствовать установленным нормам безопасности движения и управляемости тормозов в эксплуатации, устойчиво работать при температурах от +55 до -55 град. С и сохранять работоспособность при кратковременных повышенных температурах до +80 град.С и понижениях до -60 град. С.
Тип воздухораспределителя 483.
Заключение
В курсовом проекте была рассчитана платформа для крупнотоннажных контейнеров.
Приведены расчеты линейных размеров и технико-экономических параметров вагона. Выбраны оптимальные технико-экономические параметры. Проектируемый вагон вписался в габарит подвижного состава 0-ВМ. Рассчитанная консольная часть проектируемого вагона удовлетворяет условию. Долговечность подшипников обеспечена, т.к. рассчитанная долговечность превышает допускаемую (4.95>1.5). Жесткость рессорного подвешивания Свк=7373000 Н/м. Данное рессорное подвешивание удовлетворяет условиям прочности. Энергоемкость поглощающего аппарата Ш-6-ТО-4. Расчеты колесной пары показали, что для каждого сечения коэффициент усталостной прочности больше допускаемого, соответственно колесная пара выдержит все циклы нагружения и проработает весь срок службы. Проверка кинематических параметров автосцепного устройства показала, что обеспечивается сцеп проектируемого вагона с эталонным, проверка прохождения S-образной кривой двумя проектируемыми вагонами и проектируемого вагона в сцепе с эталонным на участке прямой и кривой. Данный вагон пройдет сортировочную горку без саморасцепа. При оценке устойчивости колесной пары от вползания на головку рельса видно, что колесная пара устойчива на всем спектре при порожнем режиме и устойчива при скорости до 28 м/с при груженном режиме. Расчёт хребтовой балки показал что напряжения возникающие при различных схемах нагружения на превышают допускаемые (305МПа<325МПа).
07.09.2011, 21:45
Похожие темы
Почта
