Контрольная работа: Железнодорожный транспорт Украины

В процессе проектирования железнодорожный вагон рассчитывают на прочность и устойчивость при движении в поездах большой массы с высокими скоростями, учитывая их длительный срок службы. Вагон в целом и его отдельные части в процессе эксплуатации подвергаются действию разнообразных нагрузок. Часть этих нагрузок имеет вполне определенные характер воздействия и величину, а остальные нагрузки или силы являются переменными во времени по величине и знаку, а иногда имеют вероятностную природу.

К постоянным во времени нагрузкам относят собственный вес вагона (тара) и действующий на вагон в течение весьма длительного периода его эксплуатации вес находящегося в нем груза или пассажиров. Действие этих вполне определенных сил обусловлено конструкцией вагона.

Оценка прочности элементов вагона включает в себя определение расчетных сил, действующих на исследуемый элемент; величины и характера напряжений, возникающих в сечениях элемента от действия на него расчетных сил; допустимости возникающих в элементе напряжений для его безопасной и надежной работы в пределах установленного срока эксплуатации.

При расчетах вагонов и их частей на прочность нормами предлагается учитывать следующие виды нагрузок:

полезную нагрузку (вес перевозимых грузов или пассажиров) и тару (собственный вес конструкции);

силы взаимодействия между вагонами при движении поезда или маневровой работе;

силы, возникающие при торможении поезда;

силы инерции, вызванные ускорениями при колебаниях от неровностей пути и изменении скорости движения вагона;

силы, возникающие при вписывании вагона в кривые и переходные участки пути;

силы давления ветра;

силы распора жидких, сыпучих и других навальных грузов; внутреннее давление или разрежение в резервуарах;

силы, возникающие при механизированной погрузке и раз-грузке вагона;

силы, прикладываемые к вагону при его ремонте;

силы, возникающие при работе механизмов, установленных на вагоне;

силы, вызванные технологическими факторами при изготовлении.

Перечисленные нагрузки приводятся к следующим основным видам по направлению их действия:

вертикальные;

боковые;

продольные;

группы самоуравновешенных сил — вертикальных кососим-метричных, горизонтальных от распора сыпучих грузов и другие.

5. Общее устройство грузовых и пассажирских вагонов

Все вагоны состоят из следующих основных узлов; кузова с рамой, ходовых частей, автосцепных устройств и тормозного оборудования.

Кузов служит для размещения в вагоне пассажиров или грузов. Конструкция кузова зависит от назначения загона. Так, каркас кузова грузовых крытых вагонов состоит из металлических стоек, дуг и балок фасонного профиля. Стены кузова обшиты стальными листами. Если стены обшиваются досками, то каркас кузова дополнительно имеет металлические раскосы. Потолочные дуги и фрамуги покрыты стальными листами, сваренными в стыках и образующими цельнометаллическую крышу. Раньше крыша грузового вагона покрывалась кровельной сталью, делалась без загрузочных люков и была менее прочной и недолговечной. Кузов имеет по две (или по одной) задвижной цельнометаллической двери с обеих сторон и по два люка на каждой продольной стене.

Каркас кузова цельнометаллического пассажирского вагона представляет единую сварную металлическую несущую конструкцию, состоящую из поперечных и продольных балок и стоек, а также дуг крыши. Наружная обшивка и крыша выполнены из стальных гофрированных листов, привариваемых к каркасу. Такой кузов обладает большой прочностью и меньшей массой, приходящейся на одно пассажирское место. Внутренние перегородки, а также внутренняя обшивка стен выполнены из дерева, древесноволокнистых плит и полимерных материалов.

Основание кузова — рама воспринимает продольные ударно-тяговые силы, действующие на вагон, и массу груза. Хребтовая балка рамы современных грузовых вагонов состоит из двух мощных стальных прокатных швеллерных или 2-образных балок, расположенных одна от другой на расстоянии, обеспечивающем размещение устройств автосцепки. Обе балки скреплены между собой стальными листами и образуют единую мощную конструкцию. К хребтовой балке прикреплены концевые (буферные) балки, поперечные и шкворневые балки, скрепленные боковыми продольными балками. Конструкция рамы полувагона или цистерны позволяет закрепить разгрузочные люки или котел.

Кузов опирается на ходовые части, которые передают на рельсы массу вагона с грузом.

К ходовым частям вагона относятся колесные пары, буксы с подшипниками, рессорное подвешивание. В четырехосных и многоосных вагонах все эти элементы объединяются в тележки, которые и обеспечивают более легкое прохождение вагонов на кривых участках пути и более плавный ход.

Основной тип тележки грузовых вагонов — двухосная тележка ЦНИИ-ХЗ с одинарным рессорным подвешиванием. Она состоит из двух литых боковин, в которых имеется средний проем (окно) для размещения пружин рессорных комплектов. В пазы боковых проемов вставлены корпуса букс колесных пар. Литая надрессорная балка тележки представляет собой брус коробчатого сечения, воспринимающий нагрузку от вагона через пятниковое соединение. Концы балки опираются на клиновые амортизаторы и через них на комплекты пружин. Клинья амортизаторов размещены в особых углублениях и соприкасаются своими вертикальными плоскостями со стальными сменными планками, укрепленными на боковинах. В зависимости от массы груза вагона каждый рессорный комплект тележки состоит из пяти — семи двухрядных пружин. Колесные пары для этой тележки имеют диаметр по кругу катания 950 мм.

На кронштейнах боковин валиками укреплены подвески триангелей с тормозными колодками. Триангели соединены с вертикальными рычагами, а последние — с распорной тягой при помощи валиков, шайб и шплинтов.