Курсовая работа на тему «Проектирование пассажирского вагона»

В соответствии с заданием на проектирование наружная длина вагона равна 23,6 м[1]. Согласно паспортным данным вагон указанной длины имеет размеры:

Скачать пример Заказать работу Скачать пример Заказать работу

Содержание

1. Выбор основных параметров проектируемого вагона

.1 Планировка вагона

1.2 Населенность

.3 Массы кузова и вагона

1.4 Конструкционная скорость

. Проверка вписывания тележки в габарит

. Описание конструкции пассажирского вагона

. Расчёт на прочность надрессорной балки тележки пассажирского вагона

. Определение устойчивости вагона против схода с рельсов

. Расчёт экономической эффективности проектируемого пассажирского вагона

.1 Эксплуатационные показатели сравниваемых вагонов

.2 Расчет эксплуатационных расходов

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

.3 Определение капитальных вложений

.4 Оценка эффективности проектируемого вагона

Литература

1. Выбор основных параметров проектируемого вагона

.1 Планировка вагона

· длину по осям сцепления автосцепок — 24,537 м;

· базу — 17 м;

· длину консольной части — 3,75 м;

· наружную ширину -3,41 м;

· внутреннюю ширину — 2,826 м;

· высоту внутри салона от пола до потолка — 2,923 м;

· полную высоту — 4,377 м.

Минимальные размеры внутренней планировки и оборудования пассажирских вагонов определены нормами и составляют, мм:

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

а) ширина помещений:

— купе четырехместного — 1770;

— купе двухместного ~ 1350;

-отделения для проводника — 1230;

-туалета — 900;

-отделения отопления — 900;

— тамбура — 840.

б) ширина продольных проходов в вагонах:

— купейных — 750;

— спальных открытого типа — 560;

— межобластного сообщения — 600;

в) ширина просветов дверей:

— тамбурной створчатой боковой — 700;

— то же торцовой задвижной — 700;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

-створчатой из тамбура в пассажирское помещение — 640;

— задвижной в купе — 600;

— створчатых в коридорах, купе, служебных отделениях, туалетах — 560;высота створчатых и задвижных дверей — 1900.

г) ширина диванов и кресел в вагонах:

— жестких — 560;

— мягких — 600;

— межобластного сообщения — 470;

— ширина подъемной полки — 570;

— длина спального места в вагонах: купейных — 1820;

— открытого типа — 1700.

д) расстояния:

— от пола до сидения диванов — 340;

— от сидения дивана до нижней части подъемной полки в рабочем состоянии — 920;

— между креслами вагонов межобластного сообщения (шаг) — 975;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

— между диванами — 610;

е) размеры багажных полок: ширина — 580; высота от пола — 2000.

1.2 Населенность

Согласно планировке вагон длиной 23,6 м имеет 9 купе по 4 места, следовательно, его населенность составляет 36 мест для пассажиров и 2 места в отделении для отдыха проводников.

1.3 Массы кузова и вагона

Купейные вагоны длиной 23,6 м, выполненные из низколегированных и углеродистых сталей, поставляемых по импорту, имеют массу 52 т.

Масса брутто вагона

mбр=(Т+пmпас) (1)

где: Т — масса тары, Т =52 т;

п — расчетная населенность вагона, п =32;

m — средняя масса одного пассажира с багажом шпас = 0,1 т.

mбр = (52 + 36* 0,1) = 55,6 т.

Масса брутто кузова

mбркз= mбр-2 mт (2)

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

где: mт — масса тележки масса тележки КВЗ-ЦНИШ 7,2 т.[2]

mбркз=55,6-2*7,2=41,2т.

1.4 Конструкционная скорость

Конструкционная скорость вагона определена заданием на проектирование и составляет 45 м/с (160 км/ч).

1.5 Выбор основных параметров тележки

Тележка типа КВЗ-ЦНИИМ пассажирского вагона: наибольшая длина-3,9 м; наибольшая ширина по кронштейнам надрессорной балки — 3,06 м; длина консольной части — 0,75 м; база — 2,4 м; наименьшее расстояние от головки рельсов до наиболее выступающих частей (предохранительных стержней)- 130 мм; расстояние от головки рельсов до опорных скользунов — 990 мм;

2. Проверка вписывания тележки в габарит

Исходные данные :

База тележки 2,4м;

длина консольной части тележки 0,75м.

Ограничение полуширины Е0,Ес,Ен для элементов тележки в пределах верхнего очертания (для точек с координатами 1675,450мм) и всех вышерасположенных точек (смотреть рисунок 2.1) определим по формулам

Е0п=Евп=0,5(sn-d)+q+w; (3)

Енп=[0.5(sn-d)+q+w] ; (4)

где Е0п,Евп,Енп- ограничения полуширины соответственно для основного, внутреннего и наружного сечений в прямой, мм;

sn- максимальная ширина колеи в прямой, мм [3 таблица 2.1];

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

d- минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колёс, мм;

q- наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону рамы тележки относительно колёсной пары, мм [3 табл.2,2];

w- наибольшее возможное поперечное перемещение из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки, мм [3табл.2,2];

l-база вагона, м;расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до ближайшего основного сечения, м.

для обрессоренных частей:

)надрессорной балки и укреплённых на ней частей-

Есп=0,5(1526-1501)+51=63,5=64 мм.

)предохранительного стержня, серёг и поддона-

Есп=0,5(1526-1501)+30=42,5=43 мм;

)рамы тележки и укреплённых на ней частей-

Е0п=Есп=0,5(1526-1501)+8=20,5=21 мм;

Енп=[0,5(1526-1501)+8]

для необрессоренных частей-

) буксы —

Е0п=0,5(1526-1501)+1=13,5=14 мм;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

) колёсной пары-

Е0п=0,5(1526-1501)+0=12,5=13 мм.

Ограничения полуширины Е0,Ес,Ен для элементов тележки в пределах нижнего очертания [3]

Е0=0,5(s-d)+q+w-K (5)c=0.5(s-d)+q+w+2(2l-n)n-K (6)н=[0.5(s-d)+q+w] (7)

Где К-величина, на которую допускается выход подвижного состава за очертание габарита.

А) для точек с координатами 1575,430

для обрессоренных частей:

)надрессорной балки и жёстко укрепленных на ней частей-

Ес=0,5(1465-1410)+51+2(2,4-1,2)*1,2-75=6,38=7мм;

)предохранительного стержня, серёг и поддона —

Ес=0,5(1465-1410)+30+2(2,4-1,2)-75=-14,62мм;

)рамы тележки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=0,5(1465-1410)+8-75=-39,5мм;

Ес=0,5(1465-1410)+8+2(2,4-1,2)*1,2-75=-36,52 мм;

Ен=(0,5(1465-1410)+8)

для необрессоренных частей:

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

)буксы -Е0=0,5(1465-1410)+1-75=-46,5 мм;

)колёсной пары-Е0=0,5(1465-1410)+0-75=-47,5 мм;

Б) для точек с координатами 1520,430 мм. и точек, расположенных на расстояниях 1215-1225 мм. от оси пути определим по формулам [3]

для обрессоренных частей :

)надрессорной балки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=0,5(1465-1410)+51+2(2,4-1,2)*1,2-25=57 мм;

)предохранительного стержня, серёг и поддона-

Ес=0,5(1465-1410)+30+2(2,4-1,2)*1,2-25=36 мм;

)рамы тележки и жёстко укрепленных на ней частей-

Е0=0,5(1465-1410)+8-25=11 мм;

Ес=0,5(1465-1410)+8+2(2,4-1,2)*1,2-25=14 мм;

Ен=(0,5(1465-1410)+8)

для необрессоренных частей:

)буксы-

Е0=0,5(1465-1410)+1-25=4 мм

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

)колёсной пары

Е0=0,5(1465-1410)+0-25=3 мм

В) для точек, расположенных на расстояниях 115,540,960 мм.от оси пути[3]

Е0=Ев=q+0.5w; (8)

Ен=(10+q+0.5w) (9)

для обрессоренных частей :

) надрессорной балки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=8+0,5*43=29,5=30мм;

)предохранительного болта, серёг и поддона-

Ес=8+0,5*22=19мм;

)рамы и укреплённых на ней частей-

Е0=Ес=8+0,5*0=8мм;

Ен=((10+8+0,5*0))

для необоессоренных частей-

)буксы-Е0=1+0,5*0=1мм;

)колёсной пары-Ес=0+0,5*0=0.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Для точек, расположенных на расстоянии 871,5(831,5) и 718,5(678,5) мм. от оси пути, ограничения полуширины определим по формулам [3]

Е0=q+w+K1 (10)

Ев=q+w+K2(2l-n)n+K1 (11)

Ен=0.5(s-d); (12)

Где К1- величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчётного радиуса, мм;

К2-коэффициент, зависящий от величины расчётного радиуса кривой.

для обрессоренных частей:

) надрессорной балки и жёстко укреплённых на ней частей-

Ес=8+43+2(2,4-1,2)*1,2=54 мм;

) предохранительного болта, серёг и поддона-

Ес=8+22+2(2,4-1,2)*1,2=33мм;

) рамы тележки и укреплённых на ней частей-

Е0=8+0=8мм;

Ес=8+0+2(2,4-1,2)1,2=11 мм;

Ен=0,5(1465-1410)

-для необрессоренных частей:

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

1)буксы Е0=1+0=1 мм;

2)колёсной пары Е0=0+0=0.

Рисунок 2.1-Нижнее очертание габарита 0-Т — для пассажирского вагона.

Наименьшие вертикальные размеры строительного очертания Нi определим по формуле

Нi=Hio+δ (13)

Где δ — суммарное статическое параллельное понижение для соответствующего элемента вагона, мм, таблица 2,3 [3]

Исходные данные для определения Нi взяты из таблиц 2,3 и 2,5 [3]

Суммарные понижения:

— надрессорной балки и укреплённых на ней частей-

δ=70+0,5Рэкλт=70+0,5*0,083*858=106 мм.

где Рэк=0,083мН-расчётная нагрузка на вагон

λт=858 мм/мН-гибкость подвешивания тележки.

-серёг и поддона —

δ=60+0,5*0,083*189=68мм.

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

-рамы тележки и укреплённых на ней частей-

δ=50+0,5*0,083*189=58мм.

-буксы и колёсной пары -45мм.

Результаты расчёта Е и δ сведены в таблицу 2,1

По результатам расчётов построены горизонтальные (рис.2,2) и вертикальные (рис. 2,3 и 2,4) габаритные рамки проектного очертания тележки и её частей.

Рисунок 2.2 Горизонтальная габаритная рамка проектного очертания тележки пассажирского вагона.

Таблица 2.1-Величины ограничений, необходимые для определения строительного очертания тележки.

Наименование частей тележки	Ограничения полуширины габарита подвижного состава															Увеличение вертикальных размеров габарита подвижного состава понизу δмм
	Для точек с координатами 1675, 430 и всех вышерасположенных точек			Дял точек с координатами 1575, 410 мм			Для точек с координатами 1520, 540 мм			Для точек с координатами 115, 540, 910, 980 мм			Для точек с координатами 871,5, 718,5 мм
	Е0	Ес	Ен	Е0	Ес	Ен	Е0	Ес	Ен	Е0	Ес	Ен	Е0	Ес	Ен
надрессорной балки и укреплённых на ней частей	—	64	—	—	7	—	—	7	—	—	30	—	—	54	—	106
предохранительного болта, серёг и поддон	—	43	—	—	0	—	—	36	—	—	19	—	—	33	—	68
рамы тележки и укреплённых на ней частей	21	21	34	0	0	0	11	14	37	8	8	30	8	11	35	58
буксы	14	—	—	0	—	—	4	—	—	1	—	—	1	—	—	45
Колесные пары	13	—	—	0	—	—	3	—	—	0	—	—	0	—	—	45

Рисунок 2.3 — Вертикальная габаритная рамка проектного очертания рамы тележки в наружном сечении: 1-проектное очертание; 2-габарит подвижного состава.

Рисунок 2.4 Вертикальная габаритная рамка проектного очертания надрессорной балки тележки в среднем сечении: 1-проектное очертание,2-габарит подвижного состава.

3. Описание конструкции пассажирского вагона

Кузов пассажирских вагонов по конструкции и размерам основных типов унифицирован. Он выполняется цельнометаллическим, сварным, несущей конструкции типа замкнутой оболочки с оконными и дверными проёмами в стенах. Для несущих элементов конструкции кузова применяются низколегированные и углеродистые стали различных марок с широким использованием в качестве подкрепляющих элементов обшивки, рациональных форм гнутых профилей. Металлоконструкця кузова состоит из рамы, со сплошной хребтовой балкой и металлическим настилом пола, боковых и торцовых стен и крыши . В боковых стенах кузова предусмотрены проемы для окон и проемы для дверей, оборудованные подножками и поручнями . Под полом кузова размещен ящик для хранения постельного белья, бывшего в употреблении. На торцовых стенах кузова также имеются проемы для перехода пассажиров из вагона в вагон при движении поезда, которые со стороны тамбура закрывают дверями. Снаружи по контуру проема установлена металлическая рамка для крепления на ней уплотнительного элемента (суфле) упругой переходной площадки.

Для подъема на крышу на торцовой стене с котловой стороны вагона установлена откидывающаяся лестница. Для соединения кузова с тележками предусмотрены пятники. Естественная вентиляция помещения вагона осуществляется через дефлекторы Рама кузова образована хребтовой, двумя шкворневыми, двумя концевыми и тремя поперечными балками, размещенными между шкворневыми. Хребтовая балка состоит из трех частей: двух концевых — из швеллера № ЗОВ-1 с толщиной стенок 9,5 мм и средней — из швеллера № 30а с толщиной стенок 6,5 мм. Применение мощного в консолях и более легкого профиля в средней части хребтовой балки обусловлено тем, что продольные усилия, возникающие в поезде, непосредственно воспринимаются консольными частями, а в средней — частично, так как здесь в восприятии этих сил участвуют боковые стены и крыша кузова. Швеллеры средней части хребтовой балки на всей своей длине связаны между собой поперечными диафрагмами, а по концам они соединены задними и передними упорами автосцепки, объединенными с розеткой. Для ограничения перемещения тягового хомута вверх к хребтовой балке сверху приварены планки.

К вертикальным стенкам швеллеров хребтовой балки на участках между упорами и приклепаны планки, защищающие стенки швеллеров от истирания поглощающими аппаратами. На участке между задними упорами и шворневыми балками хребтовая балка усилена листом толщиной 10 мм. Шкворневая балка сварная, коробчатого сечения. Она состоит из двух вертикальных листов толщиной -8 мм, переменной высоты по длине нижнего фигурного листа толщиной 10 мм и верхнего горизонтального листа. К нижнему листу в пересечении с хребтовой балкой на болтах крепится пятник, а по бокам — скользуны. Зоны размещения скользунов шкворневой балки усилены двумя ребрами, а надпятниковая зона — крестовиной диафрагмами и ребрами .Концевая балка выполнена из двух швеллеров № 30, соединенных в середине с хребтовой балкой ударной розеткой / автосцепки.

С хребтовой балкой снизу она связана фигурным листом, имеющим отбортовку высотой 58 мм. Для придания достаточной жесткости концевым балкам в местах постановки на них буферов упругих площадок эти зоны усилены ребрами и планкой .Основные поперечные балки рамы выполнены из штампованных листов Г-образной формы переменной высоты по длине. Настил пола в консольных частях изготовлен из гладкого листа толщиной 3 мм, а на участках между шкворневыми балками — из гофрированного толщиной 2 мм. Соединенные сваркой концевые, шкворневые, хребтовая, основные и вспомогательные поперечные, а также боковые продольные балки с настилом пола и подкрепляющими его поперечными балками и образуют жесткую конструкцию, обеспечивающую необходимую прочность кузову при действии эксплуатационных нагрузок.

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

К вспомогательным балкам относятся: балка для крепления тормозного оборудования, для высоковольтного контакторного ящика, для бельевого ящика и др. Поддерживающие пол балки в средней части кузова выполнены из гнутых Z-образных профилей высотой 65 мм и толщиной 3 мм, а в местах расположения тамбурных перегородок — из Ω-образных профилей высотой 85 мм и толщиной 3 мм. Балки для крепления котла отопления изготовлены из Z-образных профилей высотой 85 мм и толщиной 3 мм. У продольной оси рамы они стыкуются с поддерживающими пол балками такого же профиля и размера, что и балки (Z № 6,5). Пол в тамбурах покрыт гладким фигурным листом с вырезами для размещения подножек. Пространство над подножками на уровне пола перекрывается откидывающимися крышками. Боковая стена кузова состоит из гофрированных листов, подкрепленных с внутренней стороны каркасом, вертикальными стойками и продольными обвязками. Обшивка надоконного пояса имеет толщину 2 мм, а подоконного и межоконных простенков — 2,5 мм.

Каркас стены образован набором стоек (Z 55X65X40X3 мм) и продольной верхней и нижней б обвязок, выполненных из Z-образных профилей размером соответственно 70X50X20X3 и 100X75X6 мм. Дверные стойки сварные из двух Z-образных профилей № 6,5 и планок, образуя Q-образный профиль размером 200X55X65X3 мм. По их высоте приварено по три коротких уголка, а над окнами к обшивке — по три Z-образных элемента для крепления деревянных брусьев. Торцовая стена котлового конца вагона изготовлена из двух крайних гофрированных листов толщиной,2 мм и среднего наддверного листа толщиной 1,4 мм. По высоте стены обшивка с внутренней стороны подкреплена ребрами толщиной 2 мм, кромки которых имеют отбортовку высотой 20 мм.

Сверху листы приварены к дуге уголкового профиля 60X50X2 мм, снизу — к обвязке (2 мм), а по краям к обшивке, подкрепленной стойками и Z-образного профиля (55X40X30X3 мм). В зоне дверного проема торцовая стена усилена двумя мощными противоударными стойками из двутавров № 26Б1. Стойки снизу приварены к концевой балке рамы, а — вверху — поперечной балке (швеллер № 30), образуя конструкцию, обеспечивающую жесткую связь стен, и крыши. К стойкам приварена П-образная рамка для крепления резинового суфле упругой площадки. Она состоит из стоек и балки. Над балкой расположен элемент, на который крепится козырек суфле. Балки выполнены из Z-образных профилей толщиной 4 мм. Наружная полка профиля стоек по высоте подкреплена ребрами.

Емкости для хранения угля в вагоне образованы пространством между наружной обшивкой, специальным листом, приваренным со стороны тамбура к элементам u и листу, образующим дно. Для размещения сигнальных фонарей в стене предусмотрено три выреза, а для безопасности подъема на крышу — поручни. Крыша состоит из металлического каркаса, обшитого снаружи в средней части гофрированными вдоль вагона листами толщиной1,5 мм, а по скатам — гладкими листами толщиной 2 мм. Каркас крыши сварен из боковых продольных обвязок уголкового профиля 56X56X3 мм и дуг Z-образного профиля 45X65x40X2,5 мм. По концам продольные обвязки соединены с попе речными балками, выполненными из швеллера № 30. Концевые дуги изготовлены из гнутых — уголков 60X50X2 мм.

В крыше предусмотрены отверстия с усиливающими армировками для дефлекторов, а также армированные люки для монтажа и демонтажа котла отопления, калориферов, бака для воды и вентиляционного агрегата. Рама с настилом пола, боковые стены и крыша свариваются в замкнутую оболочку так, что подкрепляющие пол поперечные балки, стойки стен и дуги крыши располагаются в одной плоскости, образуя шпангоуты. Такое соединение обеспечивает наибольшую работоспособность металлоконструкции кузова при минимальной массе.

4. Расчёт на прочность надрессорной балки тележки пассажирского вагона

Рисунок 4.1 Надрессорноя балка тележки пассажирского вагона и приложенные к ней силы.

Основными расчётными силами при проектировании надрессорной балки тележки пассажирского вагона являются:

— в вертикальной плоскости:

Силы Р1 и Р2, действующие на скользуны, расположенные соответственно со стороны наружного и внутреннего рельсов

Р1=Рст+Рд+Рб+Ри (14)

Р2= Рст+Рд-Рб+Ри (15)

— горизонтальной плоскости:

продольная сила инерции Ти, возникающая при торможении и приложенная к шкворню;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Силы трения F1 и F2 между скользунами кузова и тележки

F1=μP1 F2=μP2 (16)

Сила F, приложенная к шкворню

F=F1-F2. (17)

Где Рст- вертикальная статическая сила;

Рд- вертикальная динамическая сила

Рб- вертикальная составляющая от боковых сил

Ри- вертикальная составляющая от продольных сил инерции при торможении;

μ=0,2-коэффициент трения в скользунах.

Вертикальная статическая сила на скользун надрессорной балки

Рст= (18)

Рбр- вес вагона брутто

Рбр=(Т+ппасmпас)g (19)

Т- масса пассажирского вагона с экипировкой,

ппас- расчётная максимальная населённость вагона

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

mпас=0,1т.-средняя масса одного пассажира с багажом

Рбр=(52+36*0,1)*9,81=545кН

Рч- вес частей тележки, через которые передаётся на рельсы статическая нагрузка он надрессорной балки

Рч=(2mкп+4mб+mр+2mрп)g; (20)

mкп- масса колёсной пары;

mб- масса буксового узла;

mр- масса рамы тележки,1,2т;

mрк- масса рессорного подвешивания одной стороны тележки.0,415т.

Рч=(1,456*2+4*0,101+1,2+2*0,415)*9,81=52кН;

Рст=

Вертикальная динамическая сила на скользун надрессорной балки

Рд=РстКд; (21)

Где Кд — коэффициент вертикальной динамики

Кд=; (22)

β — 1,0 параметр функции распределения

Кд — средний коэффициент вертикальной динамики;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Р. (Кд)=0,97 — доверительная вероятность.

Кд=а+3,6*10-4b(υ-15)/fст=0,2+3,6*10-4(45-15)/0,052=0,408

а- коэффициент, равный 0,2 для рамы тележки;

b= (m0+2)/2 m0-коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке;

υ=33м/с-скорость движения вагона;

Кд=2,114*0,408=0,861

Рд=110*0,861=95кН

Вертикальная составляющая от боковых сил на скользун надрессорной балки

Рб=; (23)

Где Нц- центробежная сила от веса брутто вагона

Нц=ηц(Рбр-2Рч)

ηц=0,1-коэффициент, учитывающий действие центробежной силы.

Нц=0,1(545-2*52)=44кН

Нв- сила давления ветра

Нв=ω2LнНкз; (24)

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Где ω=0,5кН/м- удельное давление ветра;

Lн- длина кузова по концевым балкам;

Нкз- наружная высота кузова.

Нв=0,5*23,6*3,41=40кН.

hц,hв- вертикальное расстояние от точки приложения силы Рб до точек приложения сил Нц Нв соответственно hц=1,145 м, hв=1,804м.

=2- число параллельно нагруженных надрессорных балок вагона

b=1,518м-расстояние между точками приложения сил Рб дополнительного загружения и разгружения надрессорных балок тележки

Рб=

Вертикальная составляющая от продольных сил инерции при торможении на скользун надрессорной балки

Ри=; (25)

2l-база вагона,

h=hц -вертикальное расстояние от центра тяжести вагона до точки приложения силы Р

Ти — продольная сила инерции кузова вагона

Ти=0,2Рст=0,2*110=22кН

Ри=

Р1=110+95+40+0,8=245,8кН

Р2=110+95-40+0,8=165,8кН

F1=0,2*245,8=49кН

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

F2=0,2*165,8=33кН

F=49-33=16кН

Расчётная схема надрессорной балки представляет собой статически определимую балку. Рассматриваются 3 расчётные схемы:

в вертикальной плоскости от сил Р1 и Р2(рис.а)

в горизонтальной плоскости — от силы Ти (рис.б) и от сил F1 F2 (рис.в)

Расчётными сечениями надрессорной балки являются сечения

-1-по середине балкиl1=1.018 м;

-2-возле подшипника l2=0.818 м;

-3-возле скользуна l3=0.375 м;

-4- посередине скользуна l4=0.259 м;

-5-по вертикальной опоре а=0,270 м.

В вертикальной плоскости-

Мв1=Rаl1-P1(l1-l4)=236*1,018-245,8(1,018-0,259)=54Кн*м

Mв2=Ral2-P1(l2-l4)=236*0,818-245,8(0,818-0,259)=56кН*мв3=Ral3-P1(l3-l4)=236*0,375-245,8(0,375-0,259)=60кН*мв4=Ral4=236*0,259=61кН*мв5=0

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Рис. 4.2 Изгибающие моменты в расчётных сечениях балки

Горизонтальной плоскости:

Мг1=[Tc(a+l1)]+[Fc(a+l1)-F1(l1-l4)]=(11(0,27+1,018)+24(0,27+1,018)-49(1,018-0,259)=8кН*м;г2=[Tc(a+l2]+[Fc(a+l2)-F1(l2-l4)]=11(0,27+0,818)+24(0,27+0,818)-49(0,818-0,259)=11кН*м;г3=[Tc(a+l3]+[Fc(a+l3)-F1(l3-l4)]=11(0,27+0,375)+24(0,27+0,375)-49(0,375-0,259)=17кН*м;г4==[Tc(a+l4]+[Fc(a+l4)]=11(0,27+0,259)+24(0,27+0,259)=19кН*м;г5=[Tca]+[Fca]=11*0,27+24*0,27=10кН*м;

Где Ra- вертикальная реакция в опоре А балки со стороны рессорного комплекта, определяемая из условия равновесия балки в вертикальной плоскости;

Ra=

Tc Fc-горизонтальные реакции в опоре балки со стороны продольного поводка соответственно от силы Ти и сил трения :

Тс=0,5Ти=0,5*22=11кН,

а Fc определяется из условия равновесия балки в горизонтальной плоскости

Суммарные напряжения в расчётных сечениях балки для верхних левых и нижних правых волокон

σi=σвi(в) н+σгiл (п); (26)

где σвi(в) н-нормальные напряжения от вертикальных сил

σвi(в)=-Мвi/Wyiв σвiн=+ Мвi/Wyiн

σгiл (п) — нормальные напряжения от горизонтальной силы для левых и правых волокон соответственно

σгiл= — Мгi/Wyiл σгiп= Мгi/Wyi п

Условие прочности

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

σi ≤[σ] ; (27)

где [σ] — допускаемые напряжения материала надрессорной балки. Для стали марки ВСт3сп6-155МПа; 09Г2Д, 10ХНДП, 15ХСНД-180МПа, 10Г2БД-195 МПа

Таблица 4.1 Напряжения в балке

сечение	Мв кН м	Мг кНм	Wв 10-6 м3	Wн 10-6 м3	Wл 10-6 м3	Wп 10-6 м3	σвв МПа	σвн МПа	σгл МПа	σгп МПа	σ МПа	σ МПа
1-1	54	8	1875	1717	1390	1390	29	31	6	6	35	37
2-2	56	11	1650	1650	1289	1289	34	34	9	9	43	43
3-3	60	17	911	1296	1548	1548	66	46	11	11	77	57
4-4	61	19	928	802	1960	1960	66	76	10	10	76	86
5-5	0	10	936	192	2252	2252	0	0	4	4	4	4

тележка вагон габарит надрессорный

5. Определение устойчивости вагона против схода с рельсов

Оценку устойчивости против схода с рельса колёсной пары, производим по коэффициенту запаса устойчивости.

Коэффициент устойчивости колёсной пары против схода рельса определяется зависимостью

; (28)

где угол наклона образующей конусообразной поверхности гребня колеса с горизонталью=600;

=0,25-коэффициент трения поверхностей колёс и рельсов;

Рв — вертикальная нагрузка от набегающего колеса на рельс;

Рб — боковое усилие взаимодействия гребня набегающего колеса и головки рельса;

[Кус]=1,4-допускаемое значение коэффициента запаса устойчивости.

Вертикальная нагрузка равна

Рв=2Qcnш; (29)

Боковая сила равна

Рб=Нр+; (30)

где Qстш — сила тяжести обрессоренных частей вагона, действующих на шейку оси;

gкп — сила тяжести необрессоренных частей;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

— расчётное значение коэффициента вертикальной динамики

— расчётное значение коэффициента динамики боковой качки

— расчётное значение рамной силы;

b=2,036 м.- расстояние между серединами шеек оси.

l=1.58 м.- среднее расстояние между точками контакта колёс с рельсами;

а1 и а2- расчётные расстояния о точек контакта до середин шеек: а1=0,25 м, а2=0,22м.;

r=0.45м. — радиус среднеизношенного колеса.

Сила тяжести обрессоренных частей вагона на шейку оси

Qстш=; (31)

где mбр- масса брутто вагона

mт- масса тележки

mн/б- масса надрессорной балки

mрп- масса рессорного подвешивания тележки

пш- число шеек осей колёсных пар в вагоне

g=9.81м/с2

Qстш=

Сила тяжести необрессоренных частей на одну колёсную пару

gкп=(mкп+mр)g; (32)

где mкп- масса колёсной пары с буксовыми узлами;

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

mр- масса боковой рамы

gкп=(1,456+1,2)*9,81=19 кН

Коэффициент вертикальной динамики

=0,75Кдв; (33)

Кдв=а+3,6*10-4b1; (34)

где а- коэффициент, равный для обресоренных частей тележки 0,1;

b1- коэффициент, учитывающий влияние числа осей=(2+пт)/2пт

пт- число осей в тележке

v=45м/с- конструктивная скорость

fст=0,2м.-статический прогиб рессорного подвешивания

Кдв=0,1+3,6*10-4*1*(45-15)/0,2=0,154

=0,75*0,154=0,1155

Коэффициент динамики боковой качки

=0,25* Кдв=0,25*0,154=0,0385

Рамная сила

=Р0b1(5+V) ; (35)

где Р0-расчётная статическая осевая нагрузка

b1=1

=0,003-коэффициент, учитывающий тип ходовых частей вагона

=1,99>1.4

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

Устойчивость колёсной пары против схода с рельса обеспечивается.

6. Расчёт экономической эффективности проектируемого пассажирского вагона

Экономическая эффективность внедрения проектируемого вагона оценивается сравнением совокупных затрат базового и вновь создаваемого. Сравнительная характеристика обеих вагонов приведена в таблице 6.1

Таблица 6.1 — Технико-экономическая характеристика базового и проектируемого вагонов.

Показатель	Вагон
	Базовый	Проектируемый
Населённость	36	40
Масса тары без экипировки Т,т.	52	56
Длина вагона по осям сцепления 2Lоб,м.	24,537	27,43
База вагона 2l,м.	17	19,25
Ширина кузова наружная 2Вн,м.	3,105	3,1
Высота оси автосцепки hв,м.	1,06	1,06
Конструкционная скорость V,м/с.	160	160
Габарит	1-ВМ	1-ВМ
Цена вагона, Ц, тыс.руб.	4000	4470
Цена капитального ремонта, тыс. руб.	155,36	174
-первого объёма(КР-1)	440	493
-второго объёма (КР-2)Расходы на деповской ремонт, тыс.руб.	23	25,8
Расходы на выполнение технических обслуживаний (ТО) и текущих ремонтов (ТР) в расчёте на вагон в год, тыс.руб.	75,1	84,2
Срок службы вагона, годы.	28	28
Срок службы вагона с учётом морального износа Ю-годы.	20	20

6.1 Эксплуатационные показатели сравниваемых вагонов

Коэффициент использования вместимости вагона в среднем за год Ки = 0,94, а в месяц интенсивных перевозок Kим = 0,98. Средняя населенность вагона:

· базового — Рнс = КиРн = 0,94*36 = 33,84

· проектируемого — Рнс= 0,94*40 = 37,6 . Средний состав поезда по годам расчетного периода

mi= (1+rв)/(PнсlвN)

где ΣPln — пассажирооборот в году t расчетного периода, ΣPln= 548*10 6 пас*км

Рнс- средняя за год населенность вагона;

lв- среднее расстояние оборота пассажирского поезда, lв= 650 км;

N — число отправляемых поездов за год, N = 3250;

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

rв — коэффициент, представляющий собой отношение количества вагонов других типов к среднему количеству вагонов рассматриваемого типа, rв = 1,43 :

· базового — mi= 548.106(l + 1,43)/(33,84*650*3250) = 19 ;

· проектируемого — mi = 548*106(l + 1,43)/(37,6*650*3250) = 17.

Остальные показатели, необходимые для расчета эксплуатационных расходов, приняты на среднесетевом уровне по СНГ (табл.6.9)[1]

4.2 Расчет эксплуатационных расходов

Расчет эксплуатационных расходов выполнен методом расходных ста вон (табл.6.10)[1]

Расходная ставка на 1 ваг-ч

Евч=(Цкр1пкр1+Цкр2пкр2+Сдпд)/(Тсл*365*24)

Где Цкр1, Цкр2 — соответственно цены капитальных ремонтов 1-го и 2-го обьемов:

Сд- стоимость деповского ремонта;

пкр1, пкр2 соответственно число капитальных ремонтов 1-го в 2-го объемов и деповских ремонтов за срок службы вагона.

Расходная ставка на 1 ваг*ч:

базового вагона —

евч = (155360*4 + 440000*1+ 23000*22)/(28*365*24)= 6,39 руб.;

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

проектируемого вагона —

евч = (174000*4 + 493000*1 + 258000*22)/(28*365*24) = 7,16 руб.

Калькуляционные измерители на 1000 пас*км.

При перевозке в базовом вагоне:

вагоно-километры — ΣnS = 1000/Рнс =1000/33,В4 = 29,55;

вагоно-часы -ΣпН = 24*ΣпS/SB= 24*29,55/650 = 1,09;

локомотиво-километры в голове поездов (поездо-километры)

ΣNS =ΣnS/mi =29.55/19= 1,555;

локомотиво-километры с учетом вспомогательного пробега

ΣMS =ΣNS(1+β)=1.555(1 + 0,0791) = 1,678;

локомотиво-километры при движении локомотива в голове поезда и одиночном следовании

ΣMSго= ΣMS(1+β)=1,555(1+0,0201)=1,586;

тонно-километры брутто вагонов и локомотивов

ΣPlбр=ΣnS(q+0,1РН)+Pл(l+βл)=29,55(52+0,1*33,84)+172*1,555(1+0,047)= =1916,5;

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

-бригадо-часы локомотивных бригад

ΣБtч= ΣMS(l + βл )(1/Vуч+ψ л )=1,555(1 + 0,0257) (1/78 + 0,0071) =0.0318;

проводников

ΣЧtп=Кпγп *ΣnS(1+γвсп)/γм=2*0,5*29,55(1+0,17)/74=0,4672;

Электромеханика

ΣЧtм= γм ΣNS (1+γвсм)/γм =0,5*1,555*1,17/74=0,0123;

начальника поезда

ΣЧtн= γн ΣNS (1+γвсн)/γн =0,5*1,555*1,17/74=0,0123

локомотиво-часы маневровой работы

ΣМtм = ΣnS *β м/1000=29,55*0,195/1000 =0,00576;

киловатт-часы электроэнергии

ΣЭд = авΣРlбрв/104= 142,1*[29,55(52 + 0,1 *33,84) ]104=23,334;

отправлено:

пассажиров

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

ΣР = 1000/1п = 1000/640 = 1,563;

-вагонов

Σn = ΣnS/lв= 29.55/650 = 0,0455 .

При перевозке в проектируемом вагоне:

вагоно-кнлометры — ΣnS = 1000/37,6 = 26,6;

вагоно-часы — ΣnН = 24*26,6/650 = 0,983;

локомотиво-километры в голове поездов (поездо- километры)

ΣNS = 26,6/17 = 1,56;

локомотиво-километры с учетом вспомогательного пробега

ΣМS= 1,56(1 + 0,0791) = 1,68

локомотиво-километры при движении локомотива в голове поезда в одиночном следовании — ΣМS го= 1,56(1 + 0,0201) = l,59

тонно-километры брутто вагонов и локомотивов -•

ΣРlбр = 26,6(56 + 0.1*37.6) + 172*1,56(1 + 0,0467) =1841;

бригадо-часы локомотивных бригад

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

ΣБtч = 1,56(1+ 0,0257) (l/78 +0,0071)= 0,0316;

человеко-часы:

-проводников — ΣЧtп= 2*0,5*26,6(1+0,17)/74=0,42;

электромеханика — ΣЧtм=0,5*1,56*1,17/74=0,0123 ;

начальника поезда — ΣЧtн=0,5*1,56*1,17/74=0,0123;

локомотиво-часы.маневровой работы — ΣМtм =26,6*0,195/1000=0,00518;

киловатт-часы электроэнергии —

ΣЭЛ = 142,1*26,6(56 + 0,1*37,6)/104 = 22,2;

отправлено:

пассажиров -ΣР =1000/640 1,563:

вагонов — Σn = 26,6/650 = 0,0408.

Для определения эксплуатационных расходов найденные затраты измерителя умножают на расходные ставки и результаты суммируют.

Издержки на освоение прогнозируемого объема пассажирских перевозок составляют:

базового вагона Ибt= ΣРltИt /1000= 548*106*140,23/1000 = 78*106 руб.;

Нужна помощь в написании курсовой?

Подробнее

проектируемого — Ипt = 548*106*131,78/1000 = 72,2-106 руб.,

где ΣРlt- пассажирооборот в году т, пас*км; Иt — текущие издержки на 1000 пассажиро-километров, руб.

.3 Определение капитальных вложений

Цена нового вагона

Потребный парк пассажирских перевозок в году на прогнозируемый пассажирооборот

;

где α- коэффициент месячной неравномерности пассажирских перевозок для рассматриваемого направления, α-=0,94;

РНМ — населенность вагона в месяц максимальных перевозок,

РНМ = РНКИМ;

для базового вагона

;

для проектируемого вагона

;

SВ- средне суточный пробег вагона, SВ=650км;

КВ- коэффициент, учитывающий резервный парк вагонов.

Потребный парк вагонов:

базовых

Нужна помощь в написании курсовой?

Заказать курсовую

-проектируемых

Таблица 6.2 Эксплуатационные расходы на 1000 пос.км

Измеритель	Обозначение измерителя	Расходная ставка, коп.		Величина измерителя		Текущие издержки, коп/1000 пас.км, при эксплуатации вагона
		базового	проект.	базового	проект.	базового	Проект.
Вагоно-километры	nS65,1565,1529,5526,61925,21730
Вагоно-часы	nH6,397,161,090,9836,9657,03
Локомотиво-километры с учетом вспомогательного пробега	MS962,5962,51,6781,681615,11617
Локомотиво-километры при движении в голове поезда в одиночном следовании	MSго285,5285,51,5861,59452,87455
Тонно-километры брутто вагонов и локомотивов	Plбр0,8150,8151916,518411561,981500
Бригадо-часы локомотивных бригад	Бtч26790267900,03180,0318850850
Человеко-часы
— проводников	Чtп861586150,46720,424253620
— электромеханика	Чtм11120111200,01230,0123136136
— начальника поезда	Чtн12930129300,01230,0123159159
Локомотиво-часы маневровой работы	Mtм59595595950,0057620,00518343,385309
Киловатт-часы электроэнергии	Эл82,282,223,33422,21918,111825
Отправлено:
— пассажиров	P2822821,5631,563440440
— вагонов	n12975129750,045460,0408589,56530

-для проектных вагонов

Потребный парк маневровых локомотивов

где Мtм-затраты маневровых локомотиво-часов на 1000 пассожиро-километров

-для проектируемых

Принимаем для обоих случаев =1

Капитальные вложения на подвижной состав

для базового варианта

для проектного

Капитальные вложения в развитие ремонтной базы

для базового варианта

для проектного

Капитальные вложения в развитие ремонтной базы локомотивов

для базового варианта

для проектного

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

Суммарные капитальные вложения для базового варианта

для проектируемого варианта

Суммарные капитальные вложения, приходящиеся на 1 год эксплуатации вагона:

для базового варианта

для проектируемого варианта

;

где Тt- срок службы вагона учётом морального износа, годы.

.4 Оценка эффективности проектируемого вагона

Совокупные издержки за 20-летний срок службы:

для базового варианта

для проектируемого

где — коэффициент приведения затрат года t к расчетному году.

Экономия средств при внедрении новых вагонов

среднегодовая экономия средств

Литература

1. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Вагоны. Методически указания к курсовому и дипломному проектированию и для выполнения самостоятельных работ студентам всех форм обучения. Гомель 1992. 52с.

2. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В.Расчёт элементов ходовых частей и автосцепного устройства вагона. Часть 1. Гомель 1988.32с.

Нужна помощь в написании курсовой?

Цена курсовой

. Невзорова Н.Н., Пастухов И.Ф. Пигунов В.В. Проверка вписывания проектируемого вагона в габарит Ч .1. Гомель 1983 32с.

. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Проверка вписывания проектируемого вагона в габарит Ч2. Гомель 1984. 34с.

. Пастухоа И.Ф., Лукин В.В. Жуков Н.И. Вагоны Москва «Транспорт» 1988. 280с.

. Пастухов И.Ф., Пигунов В.В. Расчёт элементов ходовых частей и автосцепного устройства вагона Часть 2. Гомель 1988 . с32.

Предыдущий пример

Следующий пример