Полувагон с глухим кузовом для перевозки медной руды

    1. Сведения о вагонах схожих с проектируемым по назначению 

    Четырехосный полувагон с глухим кузовом для перевозки сыпучих грузов, модель 12-197-02

    Специализированный  четырехосный полувагон модели 12-197-02 (рис.1) грузоподъемностью 76т. имеет цельнометаллический сварной кузов, боковые стенки которого состоят из каркаса, включающего в себя верхнюю обвязку из гнутого профиля толщиной 6 мм, нижнюю обвязку из горячекатаного уголка 160×100×9 мм, шесть вертикальных стоек специального омегообразного профиля и две угловые стойки сварной конструкции из листа толщиной 8 мм. Каркас стены перекрыт гладкой обшивкой.

    Торцевые  стены состоят из верхней обвязки  гнутого профиля, двух боковых швеллеров  №14, двух горизонтальных поясов жесткости из гладкой листовой стали толщиной 4мм.

    Рама  кузова состоит из хребтовой балки, сваренной из двух типовых зетовых профилей № 31, двух шкворневых балок коробчатого сечения, двух концевых, четырех поперечных промежуточных балок двутаврового типа и двух продольных поддерживающих балок.

    

Рис.1 Четырехосный полувагон с глухим кузовом, модель 12-197-02 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Техническая характеристика

Модель вагона                                                                                     12-197-02

Изготовитель                                                                                       Уралвагонзавод ГПО

Грузоподъемность, т                                                                            76

Масса вагона (тара), т                                                                          23,5

Нагрузка:

   От оси колесной пары на рельс, тс                                                   24,5

Скорость конструкционная, км/ч                                                        120

Габарит                                                                                                   1-ВМ

База вагона, мм                                                                                      8 650

Длина, мм:

   по осям  сцепления автосцепок                                                         13 920

Ширина максимальная, мм                                                                 3 165

Высота от уровня верха головок рельсов максимальная, мм           3 810

Количество осей, шт.                                                                            4

Модель 2-осной  тележки                                                                      18-194-1

Тип автосцепки                                                                                      СА-3

Объем кузова, м³                                                                                   90

Внутренние размеры  кузова, мм:

   ширина                                                                                                 3013

   длина                                                                                                    12 442

   высота                                                                                                  2573

Удельный объем, м³/т                                                                           1,18

Материал кузова                                                                                   сталь 10ХНДП

Год постановки на серийное производство                                        2003 
 
 

2. Определение основных параметров проектируемого вагона 

    2.1 находим коэффициент тары вагона-аналога

    

                                                                                                                                

где Т– тара вагона-аналога; Р– грузоподъемность

      Коэффициент тары аналогичных типов вагонов изменяется в узких пределах. Поэтому для проектируемого вагона можно принять коэффициент тары вагона-аналога, уменьшенный на 0,01 в связи с усовершенствованием конструкции и возможным снижением металлоемкости. 

    2.2 Определяем в первом приближении грузоподъемность проектируемого вагона по формуле

    

                  
 

где n – заданное число осей; q₀ – заданная осевая нагрузка

    Уточненное  определение грузоподъемности проектируемого вагона Р' по данным вагона-аналога  можно провести, если в качестве постоянной величины принять соотношение

           

       

где Т_V – переменная часть тары вагона, зависящая от его длины и определяемая выражением 

                 T_V  = T – 2T_тел – Т_ав – Т_по – 2Т_тс = Т – ∆Т                             

Здесь T_тел – вес тележки; Т_ав – вес комплекта автосцепного оборудования и ударно-тяговых устройств; Т_по – вес подвагонного оборудования, включая элементы тормозной системы; Т_тс– вес торцевой стены кузова. 

T_V  = 23,5–9,2–1,1–0,5–2∙0,45 = 23,5–11,7 = 11,8 т 

    Тогда грузоподъемность проектируемого вагона будет равна

                  

    В качестве расчетной величины грузоподъемности вагона принимают Р'. 

    2.3 Определяем требуемый объем кузова  вагона, позволяющий реализовать  расчетную грузоподъемность.

         Исходя  из   

V_пр = V_уд ∙ Р_пр = 1,18 ∙ 76,6 = 90,5 м³ 

4. Определяем длину кузова проектируемого вагона.

 

    V = F ∙ L_вн

                  

где V_пр – объем кузова проектируемого вагона; L_вн.ан – внутренняя длина кузова вагона-аналога. 

L_р.пр = L_вн.пр + 2b 

где L_р.пр  – длина по концевым балкам рамы проектируемого вагона ; b-толщина стен с учётом стоек(принимаем как у вагона аналога)

    L_р.пр = 12,5 +0,032  = 12,6 м 

    L_а.пр = L_р.пр + 2a 

где   L_а.пр – длина проектируемого вагона по осям сцепления автосцепок; L_р.пр – длинапо концевым балкам рамы проектируемого вагона; а- расстояние от оси сцепления автосцепки до концевой балки. 

L_а.пр =12,6 + 1,188=14,8 м 

5. Определяем  ширину кузова проектируемого вагона.                     

 

где B_вн.пр – внутренняя ширина кузова проектируемого вагона; B_вн.ан – внутренняя ширина кузова вагона-аналога. 

6.  Определяем  высоту кузова проектируемого вагона.        

где H_вн.пр – внутренняя высота кузова проектируемого вагона; H_вн.ан – внутренняя высота кузова вагона-аналога. 

2.7  Определяем максимальную тару проектируемого вагона. 

    Q_бр – P_пр = Т_пр = 25 ∙ 4 – 76,6 = 23,4 т 

8.   Определяем тару проектируемого вагона.

                                 
 

      
 
 

    2.9 Общую длину проверяют на минимальное значение, обеспечивающие ограничение средней погонной нагрузки брутто вагона допускаемой величиной 

                         

    [q_п] = 10,5 т/м для основных типов вагонов общесетевого обращения по железным дорогам России.

      
 
 

    

    

Техническая характеристика проектируемого вагона

Ширина  колеи, мм     .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .         1520

Грузоподъемность, т     .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .          76,6

Масса вагона (тара), т    .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .         23,4

Объем кузова, м³    .  .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .         90,5

База, мм:

            вагона .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .         8900

            тележки  .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .          1850

Длина, мм:

            по осям сцепления  автосцепок    .  .   .   .   .   .          14800

            по концевым балкам рамы       .   .  .   .   .   .   .         12600

Ширина  кузова, максимальная, мм          .   .   .   .   .   .   .   .        3270

Размеры кузова внутренние, мм:

            длина .   .   .   . .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .        12500

            ширина    .   .   .   .   .   . .   .   .   . .   .   .   .   .   .   .         3030

            высота     .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .         2585

Высота от уровня верха головок рельсов максимальная, мм     3 825 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Проверка габаритных размеров кузова вагона по условию вписывания в заданный габарит

      

     Когда вагон входит в кривую, средняя  часть кузова вагона и его концы отклоняются от оси пути, ширина вагона как бы увеличивается. Кроме того, возможны отклонения кузова вагона от оси пути за счет зазоров и износов ходовых частей (гребней колес, элементов тележек, пятникового узла). Эти отклонения являются основными для расчета вписывания кузова вагона в заданный габарит по ширине.

     Желательно, чтобы отклонения середины и концов вагона были одинаковыми, что достигается, если отношение ,  

где L – длина кузова; ℓ_б – база вагона (расстояние между осями пятников).

     Поскольку L известно, можно приближенно найти