=Курсовая работа= Проектирование крытого вагона повышенной грузоподьемности

[Admin]

Проектирование крытого вагона повышенной грузоподьемности

Курсовой проект

Скачать

Введение

В курсовой работе, в соответствии с заданием на проектирование, был произведен выбор основных параметров универсального крытого вагона 11-217, была выполнена проверка вписывания вагона в габарит 1-BM которая показала, что вагон соответствует требованиям эксплуатации проектируемого вагона в данном габарите.
В проекте было проведено аналитическое описание конструкции вагона данного типа и был выполнен расчет оси колесной пары универсального четырехосного полувагона с осевой нагрузкой в 217 кН. Данный расчет был выполнен с использованием ЭВМ, что значительно снизило трудоемкость. Анализ результатов расчета свидетельствует о том, что данная конструкция оси колесной пары соответствует условиям статической и усталостной прочностей и условию надежности.. В процессе проектирования вагона расчет оси колесной пары относится к наиболее трудоемким и должен выполнятся с применением вероятностного метода. Недостаточная прочность оси колесной пары создает реальную угрозу безопасности движения.
Также был произведен расчет устойчивости вагона против схода с рельс и расчет себестоимости изготовления тележки грузового вагона.
Вагон спроектирован по габариту 1-BM и удовлетворяет условиям устойчивости против схода с рельс при скорости в 120 км/ч.
Повышение прочности, надежности и долговечности вагонов необходимо осуществлять при возможно меньшей затрате металла и других материалов, поскольку вагоностроение является одним из крупных потребителей металла в стране, а перевозка излишней тары вагонов приводит к непроизводительным эксплуатационным расходам железных дорог. В связи с этим совершенствование методов оценки прочности и надежности вагонов имеет весьма большое значение. За последнее десятилетие значительное развитие получили методы оценки надежности частей вагонов и расширилось использование современной вычислительной техники при расчетах вагонов.
Применение ЭВМ позволяет не только значительно уменьшить трудоемкость расчетов, но и существенно улучшить качество проектирования вследствие отказа от некоторых упрощающих предпосылок, часто принимаемых при расчетах, выполняемых без использования ЭВМ, и возможности просчета многих вариантов конструкции для выбора наилучшего.








3 Техническое описание конструкции крытого вагона
3.1 Описание конструкции кузова
В крытых вагонах перевозят штучные, тарно-штучные пакетированные и насыпные грузы, требующие укрытия и защиты от воздействия атмосферных осадков. Конструкции кузовов этих типов вагонов имеют раму, боковые и торцовые стены, крышу и двери или люки для загрузки и выгрузки грузов. По своему назначению крытые вагоны разделяются на два типа: универсальные и специализированные. Отличительная особенность кузовов универсальных крытых вагонов — наличие боковых дверей, настенного несъемного оборудования и люков с вентиляционными решетками на боковых стенах. Технические требования на универсальные крытые вагоны определены государственным стандартом.
Сконструированный крытый вагон (рисунок 3.1) спроектирован по габариту
1-ВМ, ГОСТ 9238—83 и предназначен для эксплуатации по железным дорогам колеи 1520 мм. Он может также эксплуатироваться по реконструированным линиям железных дорог стран — участниц СЭВ колеи 1435 мм после соответствующей замены ходовых частей. Кузов таких вагонов имеет металлическую наружную обшивку и деревянную внутреннюю облицовку, а также оборудован двустворчатыми дверями, имеющими увеличенную ширину дверного проема. Применение металлической обшивки кузова повышает его надежность работы в эксплуатации. Увеличение ширины дверного проема обеспечивает более быстрый процесс погрузки и выгрузки, а следовательно, сокращение простоя под грузовыми операциями и ускорение оборота вагона.
Вагон загружают через двери З и люки в крыше 2 и боковых стенах 1. Уширенный дверной проем усилен, повышена прочность пола кузова из расчета работы автопогрузчиков с осевой нагрузкой до 43 кН.
Все несущие элементы рамы, стен 1 и 4 и крыши 2 изготовлены из стали 10Г2БД с более высокими механическими характеристиками, взамен низколегированной стали 09Г2Д, а обшивка торцовых 4 стен и крыши из низколегированной стали 10ХНДП.









Рама кузова (рисунок 3.2) состоит из хребтовой балки 2, двух боковых 3, двух концевых 1, двух шкворневых 4, двух основных 7 и семи промежуточных 5 поперечных балок, четырех раскосов 10, шести продольных балок 6 для поддержания пола, одной балки для крепления тормозного цилиндра и двух подножек. Хребтовая балка 2 сварена из двух Z-образных профилей №31. В концевых ее частях установлены задние упоры автосцепки, объединённые с надпятниковой отливкой шкворневого узла, а также розетки, отлитые заодно целое с передними упорами автосцепки. Боковые балки 3 выполнены из швеллеров №20. В зоне дверного проема к балкам 3 приварены пороги из специальных Z-образных профилей. Концевые балки 1 сварные П-образного сечения и выполнены из листов толщиной 6 мм. В месте постановки
розетки балка имеет нишу глубиной 180 мм, позволившую заглубить розетку и уменьшить вылет автосцепки с 610 до 430 мм. Такое решение позволило увеличить внутреннюю длину и повысить объем кузова без изменения размеров вагона по осям сцепления автосцепок, для безопасной работы составителей поездов на концевой балке установлены поручни. Шкворневые балки 4 сварные коробчатого сечения. Каждая из них состоит из двух вертикальных толщиной 6 мм, верхнего (8 мм) и нижнего (10 мм) горизонтальных листов. В местах пересечения шкворневых балок с хребтовой установлены стальные надпятниковые коробки 11, связывающие вертикальные стенки хребтовой балки, а также усиливающие пятниковый узел рамы. К нижним листам шкворневых балок приклепаны пятники 12 и скользуны 13. Основные поперечные балки 7 сварные двутаврового сечения, выполненные из листов толщиной 6 мм. Для обеспечения равнопрочности конструкции рамы концевые, шкворневые и основные поперечные балки имеют переменную высоту по своей длине. Раскосы 10 рамы изготовлены из швеллера №14, а поперечные 5 и продольные 6
вспомогательные балки для поддержания пола—из гнутых швеллеров 100х80х5 мм. Для передвижения вагонов лебедкой на каждом конце боковых балок рамы приварены специальные скобы. На раму настлан пол 9 из досок толщиной 55 мм, соединенных вчетверть. По периметру пол армирован уголком 8. В зоне дверного проема, где интенсивно работают автопогрузчики, деревянный настил пола покрыт металлическими листами толщиной 4 мм.
Боковая стена безраскосной конструкции. Стена имеет каркас и обшивку: металлическую наружную и деревянную внутреннюю. Для загрузки и выгрузки вагона в средней части стены расположены самоуплотняющиеся двери и два люка, снабженные вентиляционными решетками. Каркас стены включает обвязку, две шкворневые, шесть промежуточных и две дверные стойки. Верхняя обвязка выполнена из уголка 90х56х8 мм, шкворневые и промежуточные стойки — из гнутого омегаобразного профиля толщиной 6 мм, а дверные стойки — из Z-образного профиля размером 100х75х6,5 мм и направляющего уголка размером 75х50х6 мм. К раме стена приварена через продольную боковую балку рамы, а к торцовым стенам — через угловые стойки. Наружная обшивка стен изготовлена из гофрированных листов толщиной 3 мм снизу и 2,5 мм сверху, а внутренняя — из влагостойкой фанеры марки ФСФ толщиной 10 мм.
Внутренняя обшивка прикреплена к каркасу болтами и обрамлена в стыках уголком. В каждом дверном проеме шириной 3825 мм установлено по две створки двери, на одной из которой в нижней части имеется обезгруживающий люк. Механизм открывания этого люка сблокирован с механизмом открывания и закрывания створок дверей и исключает его случайное открывание. Герметизация и самоуплотнение створок дверей по стойкам обеспечиваются давлением сыпучего груза и резиновыми элементами, а между собой в створе — обвязкой левой двери специальной конфигурации, в паз которой заходит обвязка правой двери. Герметизация дверей снизу обеспечивается давлением груза и прижатием нижней обвязки к порогу дверного проема. Каждая и створок дверей состоит из каркаса, обшитого снаружи металлическими листами толщиной 1,4 мм, а изнутри — фанерой толщиной 8 мм. Створки двери перемещаются по прикрепленному над дверным проемом рельсу на роликах с шариковыми подшипниками. Каркасы створок дверей состоят из верхней, нижней и боковой обвязок. Верхние обвязки имеют Z-образный профиль, нижние — П-образный, боковые крайние — уголки. Средние обвязки соответственно на левой створке двери имеют специальный профиль, свариваемый из уголка и гнутого элёмента, внутрь которого для жесткости введены деревянные брусья, а на правой двери — П-образный профиль. для защиты правой створки двери от повреждений при резком открывании на второй от дверного проема стойке кузова установлен амортизатор. Крышки боковых люков с вентиляционной решеткой выполнены из штампованных стальных листов толщиной 2 мм и замков, обеспечивающих удержание крышек в закрытом положении. Замки открываются только изнутри вагона.
Торцовая стена изготовлена из каркаса, наружной металлической и внутренней деревянной обшивок, обрамленных по полу уголком. Каркас
состоит из двух угловых и двух промежуточных стоек, связанных верхней обвязкой. Наружная металлическая обшивка выполнена из гофрированных листов толщиной 3 мм снизу и 2,5 мм сверху, а внутренняя — из влагостойкой фанеры толщиной 10 мм. Угловые стойки изготовлены из гнутого уголка 80х80х6 мм, промежуточные стойки — из Ω-образного элемента 230х135х6 мм, а верхняя обвязка — из специального профиля толщиной 6 мм. Нижней обвязкой стены служит концевая балка рамы.
Крыша кузова — цельносварная с четырьмя загрузочными люками диаметром 400 мм и двумя типовыми печными разделками. К боковым и торцовым стенам кузова крыша крепится заклепками диаметром 10 мм и при ремонте может демонтироваться от кузова с меньшей трудоемкостью по сравнению с вагоном модели 11-066, у которого она крепится к стенам с помощью сварки. Печные разделки предусмотрены для установки труб печей отопления на случай людских перевозок. На крышу к загрузочным люкам и печным разделкам можно подняться по торцовой лестнице и подмосткам. Крыша имеет металлический каркас, обшитый снаружи гофрированными листами толщиной 1,5 мм, и две фрамуги, с по мощью которых она крепится к торцовым стенам.
Фрамуги выполнены из металлических листов толщиной 2 мм с выштамповками для жесткости и древесноволокнистой подшивки. Каркас крыши образован набором дуг, продольных элементов, расположенных в средней части, и двух боковых продольных обвязок. Дуги выполнены из гнутых швеллеров 60х50х3 мм, средние продольные элементы — из гнутого уголка 32х32х3 мм, а боковые обвязки — из двух уголков 56х56х5 мм. Листы наружной обшивки приварены к дугам, продольным элементам и верхней обвязке боковых стен. Между собой листы крыши сварены внахлестку и для большей жесткости выполнены с поперечно расположенными гофрами высотой 22 мм. Изнутри крыша подшита влагостойкой фанерой толщиной 4 мм в два слоя, которая плотно прилегает к листам кровли снизу, образуя потолок. Фанера прикреплена к обшивке уголками и скобами. Такое крепление подшивки практически исключает ее повреждение при погрузке и выгрузке вагона. В предшествующих вариантах подшивка крепилась к деревянным брускам с воздушной прослойкой, что приводило к частым повреждениям подшивки.
Крышки люков крыши двумя петлями крепят к листу и в закрытом положении фиксируют специальными замками, открывающимися изнутри вагона. Крышки печных разделок, установленных на крышках люков, удерживаются в закрытом положении винтами.




Рисунок 3.2 – Рама универсального крытого вагона






3.2 Описание конструкции тележки

Тележка состоит из двух колесных пар с четырьмя буксами, двух литых рам, двух комплектов центрального рессорного подвешивания, надрессорной балки и тормозной рычажной передачи. Тормоз тележки колодочный с односторонним нажатием колодок.
Боковая рама тележки отлита из низколегированной стали 20ФЛ или 20ГФЛ. Рама имеет пояса и колонки, которые в середине образуют проем для
центрального рессорного подвешивания, а по концам – буксовые проемы. По бокам среднего проема расположены направляющие, ограничивающие поперечные перемещения фрикционных клиньев, а внизу сделана опорная поверхность с бонками и буртами для размещения и фиксирования пружин рессорного комплекта. С внутренней стороны этой поверхности имеются полки, являющиеся опорами для наконечников и удержания триангеля в случае обрыва подвесок. В местах расположения фрикционных клиньев в каждой колонке рамы приклепано по одной планке. На внутренней плоскости наклонного пояса рамы отлиты пять шишек, часть которых срубается при сборке тележек, подбирая боковины в зависимости от расстояния между наружными челюстями буксовых проемов. На верхнем поясе боковой рамы расположены кронштейны для крепления подвесок тормозных башмаков. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми рама опирается на буксы, а по бокам – челюсти.
Тележка показана на рисунке 3.3. Надрессорная балка отлита из стали 20ФЛ или 20ГФЛ в виде бруса равного сопротивления изгибу. Она имеет замкнутое коробчатое сечение и изготовляется вместе с подпятником, полкой для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза, опорами для скользунов, выемками для размещения фрикционных клиньев, буртами, ограничивающими смещение внутренних пружин рессорного комплекта и выступами, удерживающими наружные пружины от смещения при движении тележки. Каждый скользун состоит из опоры, отлитой заодно с надрессорной балкой, колпака, надетого на опору, прокладок для регулировки зазоров между скользунами рамы вагона и тележки, болта, предохраняющего колпак от падения. Через подпятник кузов непосредственно опирается на тележку. Для прочности он усилен колонкой, в которой размещен поддон, являющийся опорой шкворня.






ЛИТЕРАТУРА

1. Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны: Учебник для техникумов ж.-д. трансп./ Под ред. В.В. Лукина .- м.: Транспорт, 1988-280с.
2. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В.Проверка вписывания проектируемого вагона в габарит: Учеб. пособие. Гомель, 1991.–18с.
3. Невзорова Н.Н., Пастухов И.Ф. Расчет на прочность кузовов грузовых вагонов: Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования по конструкции вагонов. БелИИЖТ,1975-54с.
4. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Расчет оси колесной пары с помощью эвм: Учеб. пособие. Гомель, 1991.–11с.
5. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) 1996 г.