Проектирование восьмиосной цистерны модели 15-1500 (стр. 3 из 13)

где S_к – максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса, 1541мм.

d_r –минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных граней колес 1489мм;

Величину максимального бокового смещения предельно изношенной колесной пары (S_к – d_r) в кривой расчетного радиуса принимаем (S_к – d_r) = 52 мм.

q – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении рамы тележки относительно колесной пары вследствие наличия зазора при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, 3мм;

w – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы тележки, для четырехосной тележки, состоящей из двухосных модели 18-100, 32 мм;

Величину горизонтальных поперечных смещений (q+w) для рамы вагона и укрепленных на ней частей принимаем (q+w) = 35 мм;

n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения кузова до его ближайшего направляющего сечения вагона, для концевого сечения 3м (для среднего сечения 6,00);

к – величина на которую допускается выход подвижного состава за очертание данного габарита в кривой радиусом закругления 250 м. Для габарита 1-Т, к = 0;

(2.8)

где к₁ – величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса R=200м тележечного вагона, к₁ = 8.5 мм;

21_т – база вагона, 14,59 м;

к₂ – коэффициент, зависящий от расчетного радиуса, к₂ = 2.5 мм;

(2.9)

к₃ – величина геометрического смещения расчетного вагона в кривой R = 200 м, к₃ = 180;

21 – база вагона.

(2.10)

Е_н =

Сумма получившаяся в квадратных скобках оказалась отрицательной, принимаем ее равной нулю. Отрицательная сумма свидетельствует о недоиспользовании имеющего в кривой уширения габарита приближения к строению. В этом случае расположение вписывания вагона в кривой может не приводить к максимальному ограничению его ширины, поэтому в формулы для определения Е_в и Е₀ необходимо подставлять наибольшую ширину колей не кривого, а прямого участка. Максимальная ширина колеи в прямом участке, S = 1526мм.

Е_нпр = (0,5(S_к – d_r )+ q + w)

(1.10)

Е_опр = 0,5(S_к – d_г )+ q + w + [к₁ – к₃] (1.11)

Рассчитаем ширину строительного очертания котла восьмиосной цистерны на некоторой высоте над уровнем верха головок рельсов.

2В_с^нс = 2( В₀ – Е_опр ) (1.12)

2В = 2(1700 – 53.5) = 3293 мм.

где 2В_с^нс – ширина строительного очертания в направляющем и среднем сечении, мм;

В₀ - полуширина габарита подвижного состава 1-Т на рассматриваемой высоте, В₀=1700мм.

2В_с^к = 2( В₀ – Е_нпр ) (1.12)

2В = 2(1700 – 85.4) = 3229,2 мм.

где 2В_с^к – ширина строительного очертания в концевом сечении, мм;

Габаритная рамка восьмиосной цистерны модели 15-1500 с учетом ограничений полуширины кузова показана на рис.2.2.

Габаритная рамка вагона

Е_н=85,4мм Е_в=53,5мм

Рис. 2.1.

2.2. Выбор оптимальных параметров вагона.

К конструкции проектируемой цистерны применяются жесткие требования. Поэтому важной задачей, решаемой на стадии проектирования грузовых вагонов, является выбор основных оптимальных параметров, определяющих экономическую эффективность конструкции.

Выбор основных геометрических параметров: длина вагона по осям сцепления 2L_об, базы 2l, ширины 2В, высоты кузова Н, и других позволяет установить наилучшее для вагона величины грузоподъемность Р, тары Т, объема кузова V, средней статической

и динамической нагрузок, коэффициента использования грузоподъемности , погонной нагрузки .

При выборе типов и параметров вагонов особенно важными факторами являются объем и состав грузооборота, а также обеспечение сохраняемости грузов, безопасности движения поездов.

Критерием эффективности вагона обычно является приведенные затраты народного хозяйства С_пр. В условиях рыночных отношений ведущую роль занимает конкурентоспособность выпускаемой конструкции вагона.

Поэтому экономически наиболее выгодным будет вагон, постройка и эксплуатация которого обеспечивает минимум приведенных народнохозяйственных затрат при наиболее высоком уровне конкурентоспособности.

При выборе параметров грузовых вагонов, важно выбирать какой-либо из его размеров, от которого зависели бы все остальные. При оптимизации параметров в качестве аргумента целесообразно выбирать длину вагона по осям сцепления 2L_об.

При проектировании учитываются ограничения, накладываемые на вагон. Для данной цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов: допустимая осевая нагрузка Р = 22 тс/ось, допускаемая погонная нагрузка вагона q_п = 10,5 тс/м, габарит вагона 1-Т, число осей вагона m₀=8.

Минимально допустимая длина вагона.

(2.1)

где Р_о – осевая нагрузка, т/ось;

m_o – количество осей;

q_o – погонная нагрузка, (q_п =9,0 или 10,5 т/м).

т/ось,

где Т – тара вагона, Т=51т;

Р – грузоподъемность вагона, Р=125т.

м.

Основные размеры вагона.

Рис 2.2.

Наружная длина кузова вагона:

2L = 2L_об-2а_а. (2.2)

где 2а_а – расстояние от оси сцепления автосцепок до наружной поверхности торцевой стены вагона, 2а_а = 0,565 м.

2L = 16.76 - 0,565×2 = 15.63 м.

м,

где 2L_в – внутренняя длина кузова вагона;

аТ– толщина торцевой стенки котла цистерны, =0,01м.

Технико-экономические параметры вагона будут наилучшими, если при проектировании вагона использование габарита подвижного состава по ширине и высоте будет наиболее эффективным. Тогда основные параметры вагона могут быть выражены в виде функции одного аргумента внутренней длины кузова вагона 2L_в.

,

где Т – тара проектируемого вагона, т;

n_о – постоянная масса частей вагона, не зависящая от изменений длины кузова (масса тележек, автосцепного устройства, тормозного оборудования, днищ и колпаков цистерны), т;

n₁- вес одного метра изменяемой длины кузова вагона, n₁=1,3 т.

,

где n_Т – масса тележки модели 18-100, т;

n_а - масса автосцепного оборудования автосцепка

СА – 3М, n_а =1,5т;

n_торм - масса тормозного оборудования, n_торм =0,5т;

n_д - масса двух днищ и люков цистерны, n_д =3,0 т.

т

,

где Р – грузоподъемность проектируемой цистерны, т.

Р = 22×8-24,5-1,3×15,63 = 131,2т

,

где V – объем котла проектируемой цистерны, м³;

d₁ – внутренний диаметр котла, d₁= 3,2м;

V₂ – увеличение объема котла за счет днищ, V₂=0,06V, м³.