Пассажирский межобластной вагон

Курсовой проект

Средний возраст вагонного парка России в целом достиг 26 лет, а его износ составляет более чем 60%. При этом парк всех дочерних обществ ОАО «РЖД» имеет возраст 22,1 года, в целом вагоны достигли 80% износа. В таких обстоятельствах перевозчики испытывают острую потребность в новых вагонах.

Между тем уже сегодня компаниям, чей основной поставщик — ОАО «НПК «Уралвагонзавод», приходится сталкиваться с рядом сложностей, связанных с резким ростом стоимости нового подвижного состава.

Российские вагоностроители постепенно увеличивают предложение. Достаточно отметить, что прирост полувагонов на сети российских железных дорог составил в 2011-м порядка 60 тыс. ед. Вместе с тем новых вагоностроительных мощностей в России в прошлом году введено не было.

По мнению большинства экспертов, спрос на полувагоны сдерживается высокими ценами, зато по мере насыщения рынка произойдет оптимизация стоимости универсальных вагонов. Ожидается, что в 2014-2015 гг. уровень цен будет иметь тенденцию к снижению в связи с усилением конкуренции после выхода на проектную мощность Тихвинского вагоностроительного завода, ЗАО «Промтрактор-Вагон» и новой сборочной площадки «Уралвагонзавода» в Омске, а также ликвидацией дефицита крупного вагонного литья. Рыночная стоимость полувагона, по оценкам аналитиков, сократится до уровня 2,05-2,1 млн руб. (в настоящее время — 2,3 млн).

Эксперты не исключают, что с 2014 года рынок вагоностроения России и СНГ станет профицитным, что, в свою очередь, будет стимулировать вагоностроителей к снижению цен, диверсификации производств и поиску новых форм поддержки спроса.

В данной курсовой работе требуется спроектировать пассажирский межобластной вагон нового поколения. Количество сидячих мест для пассажиров 60, 1 спальное место в купе проводника и 1 место для сидения проводника. Длина вагона по осям сцепления автосцепок 25,5 м, база вагона 17 м, имеет наружную ширину 3,05 и внутреннюю ширину 2,826


При оценке технико-экономических показателей пассажирских вагонов необходимо учитывать уровень их комфортабельности, обеспечения эргономических, санитарных и эстетических требований. Естественно, например, что вес тары и стоимость вагона с кондиционированием воздуха будет выше, чем те же параметры вагона с обычной вентиляцией. Однако и проезд в таком вагоне значительно удобнее. Возникают определенные трудности при количественной оценке экономической эффективности мероприятий по совершенствованию конструкции пассажирских вагонов, направленных на улучшение комфортно-санитарных условий проезда, увеличение его скорости и безопасности движения. Поэтому во многих случаях пока не удается получить абсолютную технико-экономическую характеристику новой конструкции в конкретной форме народнохозяйственного эффекта и строго экономически обосновать выбор оптимальных параметров пассажирских вагонов. Исследования по разработке более совершенных методов оценки экономической эффективности пассажирских вагонов проводятся во ВНИИВ и других организациях.

5 стр., 2062 слов

Анализ производственно-хозяйственной деятельности ОАО «Федеральная ...

... компания, ориентированная на увеличение акционерной стоимости [5]. ОАО «ФПК» с полным основанием заявляет, что она видит себя: 1. Национальным перевозчиком, осуществляющим пассажирские перевозки по России ... по следующим основным направлениям: а) Обеспечение экономической безопасности и контроля корпоративны связей; б) ... всей страны; 2. Замена плацкартных вагонов вагонами с местами для сидения на ...

Таблица 1. Технические показатели межобластного вагона.

Кузов

с плоско-гофрированной обшивкой наружных боковых и плоской обшивкой торцевых стен.

Длина вагона по осям сцепления с автосцепкой

25500±20

Масса тары вагона: с обшивкой и каркасом кузова из углеродистой стали

59,6

— с обшивкой и каркасом кузова из коррозионно-инертной стали

58,6

Количество мест для сидения: Для вагона со стандартным интерьером Для вагона с улучшенным интерьером

60

40

База вагона

1700 мм

Конструкционная скорость

160 км/ч

Пассажирский вагон открытого типа с креслами для сидения предназначен для выполнения массовых перевозок пассажиров по магистральным путям МПС колеи 1520 мм с длительностью пребывания в пути не более 12 часов. Пассажирский салон кузова (рис. 2.1) оборудован 30 двухместными стационарными креслами с подножками; поперечными выгородками, разделяющими пассажирское помещение на две части; откидными столами у поперечной выгородки, телевизорами. Окна в салоне оснащены опускными рамами с двойным остеклением, два из которых являются аварийными выходами, используемыми при экстремальных ситуациях. Все окна имеют занавески и светомаскировочные шторы. Отопительная система — водяная, нагрев воды в котле осуществляется электронагревателями или твердым топливом.

Пассажирский межобластной вагон 1

Рис.2.1 Схема планировки вагона

1 — тамбур тормозного конца вагона. 2 — кладовая, 3 — служебное отделение, 4 — купе проводников, 5 — пассажирское помещение, 6 — туалет I, 7 — туалет II, 8 — тамбур нетормозного конца вагона, 9 — коридор нетормозного конца вагона, 10 — коридор тормозного конца вагона, 11 — тамбур тормозного конца вагона.

В данном вагоне применена двухосная безлюлечная тележка мод. 68-4095 (68-4096) предназначенной для подкатки под пассажирские вагоны дорог колеи 1520 мм, для скоростей движения вагона до 160 км/час.

Вагон оснащен беззазорным сцепным устройством БСУ-3. Соединение хвостовика автосцепки с тяговым хомутом, осуществляемое типовым клином, выполняет только крепежные функции, а поворот сцепки в горизонтальной и вертикальной плоскостях обеспечивается специальным шарниром в виде шаровой опоры. В сцепном устройстве БСУ-3 используется поглощающий аппарат Р-5П.

Обшивка кузова выполнена из нержавеющей стали Х14Г14НЗТ, а элементы, подкрепляющие обшивку, — из низколегированной стали 10ХНДП. Такие кузова имеют массу, на 3 т меньшую, чем кузова, изготовленные из углеродистых сталей. Достигнуто это за счет уменьшения толщины обшивки и подкрепляющих элементов в среднем на 1 мм.

Настил пола, обшивка надоконного пояса и средней части крыши выполнены из листов толщиной 1 мм, подоконного пояса, боковых стен и межоконных простенков — из листов толщиной 1,5 мм, а скаты крыши — 2 мм.

Пассажирский межобластной вагон 2

Кузов вагона состоит из рамы 5, боковых 2 и торцовых 3 стен, крыши 1 и пола 4. Основными несущими элементами кузова являются каркас и обшивка, выполненные из прессованных и холодноштампованных профилей (алюминиевые сплавы 1915 Т — для каркаса и АМгбМ — для обшивки), соединенных между собой аргонодуговой сваркой.

Обшивка изготовлена из гофрированных листов. Из условий динамического вписывания в очертание габарита и для уменьшения аэродинамического сопротивления боковые стены кузова наклонены к вертикальной оси под углом 2°, подвагонное пространство на длине 8,3 м в средней части кузова перекрыто кожухом-обтекателем.

На остальной части кузова поставлены откидные фальшборты, служащие для улучшения аэродинамики вагона и одновременно обеспечивающие доступ для технического обслуживания подвагонного оборудования и автотормоза. Кожух одновременно является несущим элементом конструкции и повышает ее изгибную жесткость.

Наличие несущего кожуха-обтекателя позволяет также понизить центр тяжести вагона, что повышает его поперечную устойчивость при вписывании в кривых участках пути с увеличенными скоростями движения.

Кузов спроектирован без подножек, так как рассчитан на эксплуатацию по участкам железных дорог, оборудованным высокими посадочными платформами.

Рама кузова выполнена без хребтовой балки, с усиленной консольной частью. Хребтовая балка 5 в консольных частях состоит из двух швеллеров 300X80X14 мм, перекрытых верхним (6 мм) и нижним (14 мм) горизонтальными листами.

Концевые балки П-образной формы сварены из листов толщиной 10 мм. Шкворневые балки замкнутого сечения из вертикальных листов толщиной 14 мм и горизонтальных — 10 мм. Между шкворневыми балками рамы расположены поперечные балки пола (швеллер 150X70X5 мм).

В местах установки подвагонного оборудования эти балки имеют замкнутое поперечное сечение. Раскосы рамы переменной высоты по длине сварены в форме двутавра из вертикальных листов толщиной 14 мм и горизонтальных-10 мм.

К параметрам пассажирского вагона, определяющим его технико-экономические показатели, относятся населенность, масса тары, линейные размеры и конструктивная скорость. Поскольку пассажирские вагоны проектируются на базе типовых кузовов длиной 23,6м и 26,5м, то задача расчетчика сводится к разработке планировки внутреннего помещения для выбранного или заданного варианта кузова и на основе ее определения населенности, массы кузова и вагона. Пусть требуется спроектировать некупейный межобластной пассажирский вагон длиной 23,6м, кузов которого выполнен из нержавеющей стали Х14Г14НЗТ (нижний пояс) и низколегированной стали 10ХНДП (верхний пояс).

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

длину по осям сцепления автосцепок — 25,5м;

базу — 17м;

наружную ширину — 3,05м;

внутреннюю ширину — 2,826 м;

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

полную высоту — 4,377м.

Согласно планировке вагон длиной 23,6м имеет 30 сдвоенных сидений, следовательно, его населенность составляет 60 мест для пассажиров и 2 места в отделении для отдыха проводников.

ОАО33 «Тверской вагоностроительный завод» выпускает некупейные вагоны длиной 23,6м из тех же низколегированных и углеродистых сталей, но планирует перейти на изготовление кузовов из нержавеющих и низколегированных сталей. Если заложить эти материалы, то его масса снизится с 58,4 до 55,6 т, а при замене углеродистых сталей на низколегированные в рамах и надрессорных балках тележек и внедрении пустотелых осей в колесных парах масса вагона снизится до 55 т. Принимаем массу тары вагона Т равной 55т.

Масса брутто вагона

Пассажирский межобластной вагон 3,

Где

T — масса тары, Т=55т;

n — расчетная населенность вагона, n=62

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

Пассажирский межобластной вагон 4 т.

Масса брутто кузова

Пассажирский межобластной вагон 5,

Где Пассажирский межобластной вагон 6Пассажирский межобластной вагон 7 — масса тележки, т. Пассажирский межобластной вагон 8Пассажирский межобластной вагон 9 = 7,2 т.

Пассажирский межобластной вагон 10 т.

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

На процессы взаимодействия колёс с рельсами и безопасность движения поездов существенно влияет профиль поверхности катания. Стандартный профиль поверхности обода колеса (рис. 1.1., а) распространяется на колёса для колёсных пар грузовых и пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов электро — и дизель-поездов, а также путевых машин. Объединённый профиль поверхности обода колеса (рис. 1.1., б) применяется для обработки колёсных пар пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч, а колёса вагонов промышленного транспорта обрабатывают, используя специальный криволинейный профиль (рис. 1.1., в).

Профиль поверхности катания обода для колёсных пар пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч (см. рис. 1.1., б), имеет горизонтальную площадку между размерами от 60,7 до 70 мм, а далее конусности 1: 50; 1: 10; 1: 3,5 — и фаску 6 мм-Х 45°. Наружная грань гребня составляет 65° к горизонтали вместо 60°, как это предусмотрено в стандартном профиле (см. рис. 1.1., а), переходные радиусы закруглений также изменены. Цилиндрическая часть катания, обработанная в соответствие с горизонтальной частью профиля, исключает извилистое движение колёсной пары. Вместе с уменьшенной конусностью до 1: 50 рабочей части колеса она не допускает ухудшения плавности хода вагона. Увеличение угла наклона наружной грани гребня совместно с изменением профиля рабочей части поверхности катания колеса улучшает устойчивость движения колёсной пары, способствует уменьшению износа гребня, повышает безопасность движения вагонов скоростных поездов, который является одним из мер комплексных организационных и технических мероприятий направленных на защиту жизни и здоровья граждан, создание условий безаварийной работы организаций железнодорожного транспорта, содержание в исправном состоянии железнодорожных путей, подвижного состава.

Несоблюдение мер безопасности на железнодорожном транспорте могут привести следующим последствиям:

крушению, аварии, особому случаю брака в работе, затруднению в работе, к прочим нарушениям безопасности движения.

Кроме стандартных, разработаны два типа профилей вагонного колеса, один из которых (рис. 1.2., а) предназначен для колёсных пар вагонов российских дорог с выходом их на дороги западноевропейских стран, а другой (рис. 1.2., б) — для западноевропейских вагонов.

Пассажирский межобластной вагон 11

Рис. 1.1 Профили поверхности катания колёс:

а — для грузовых и пассажирских вагонов локомотивной тяги, немоторных вагонов электро- и дизель-поездов, а также путевых машин; 6 — для пассажирских вагонов, эксплуатируемых со скоростями движения свыше 160 км/ч; в — вагонов промышленного транспорта

Поверхность катания указанных профилей — круголинейная, а угол наклона наружной грани гребня увеличен до 70°. В результате на 25% улучшается устойчивость движения колёсной пары, снижаются контактные напряжения, на 25% уменьшается износ гребня и на 50% увеличивается срок службы колёс. Плавность хода вагонов с колёсами, имеющими профили поверхности катания (см. рис. 1.2.) при повышенных скоростях движения поездов, значительно выше по сравнению со стандартным (см. рис. 1.1., а).

Каждый из приведенных профилей поверхности катания колеса имеет гребень, служащий для направления движения и предохранения от схода колёсной пары. Он имеет высоту 28 мм, измеряемую от его вершины до горизонтальной линии, проходящей через точку пересечения круга катания с профилем. Угол наклона наружной грани гребня оказывает влияние на безопасность движения: его увеличение повышает устойчивость колёсной пары на рельсах и уменьшает износ.

Технология изготовления стальных колёс основана на штамповано-катанном способе, включающем в себя процессы подготовки заготовок, их нагрева, горячей деформации, противофлоксной, термической и механической обработки, контроля и испытания.

Поверхность профиля катания колеса с конусностью 1: 3,5 гораздо реже катится по рельсу, поэтому она меньше изнашивается. Благодаря наличию этой конусности и фаски 6 мм х 45° наружная грань б приподнимается над головкой рельса даже при наличии допускаемого проката, наплыва металла и др. дефектов поверхности катания колёс, обеспечивая безопасный проход стрелочных переводов.

Устойчивость колёсной пары в рельсовой колее оценивается коэффициентом устойчивости колеса против схода с рельса, учитывающим соотношение вертикальных и горизонтальных составляющих сил, возникающих при движении вагона. При неблагоприятном сочетании вертикальных и горизонтальных сил, а также при нарушении условий загрузки и отклонении в состоянии вагона могут возникнуть случаи вползания гребня колеса на головку рельса, что приводит к сходу вагона с рельсов. Для предупреждения схода вагона в эксплуатации производится проверка устойчивости движения колеса по рельсу, для чего подсчитывается коэффициент по формуле:

Пассажирский межобластной вагон 12Пассажирский межобластной вагон 13,

Пассажирский межобластной вагон 14

Рисунок 1.2 Профили поверхности катания колес вагонов, разработанные стандартами железных дорог западноевропейских

где Пассажирский межобластной вагон 15 — угол наклона образующей гребня конусообразной поверхности колеса с горизонталью: для стандартного профиля (см. рис. 1.1., а) Пассажирский межобластной вагон 16 = 60°, для объединённого профиля (см. рис. 1.1., б) Пассажирский межобластной вагон 17 = 65°, для профилей железных дорог западноевропейских стран (см. рис.1.2.) Пассажирский межобластной вагон 18 =70°;

Пассажирский межобластной вагон 19 — коэффициент трения взаимодействующих поверхностей колёс и рельсов, принимается Пассажирский межобластной вагон 20 = 0,25;

P вl

Р б

Пассажирский межобластной вагон 21 (1.2.)

Пассажирский межобластной вагон 22 (1.3.)

Пассажирский межобластной вагон 23 (1.4.)

Р 0 , Ркп

= 0,75-к дв

Пассажирский межобластной вагон 24 — среднее значение коэффициента динамики боковой качки, приближённо Пассажирский межобластной вагон 25= 0,25*Пассажирский межобластной вагон 26;

Н р

b — половина расстояния между серединами шеек оси, для стандартных осей b = 1,018 м;

l — расстояние между точками контакта колёс с рельсами, l = 1,555 м;

а 2 =

r — радиус колеса, м.

Допустимое значение коэффициента запаса устойчивости колёсной пары от схода с рельсов:

[K VK ]

=

для грузовых вагонов — [кук ] = 1,4.


В результате разработки курсового проекта были решены основные задачи, такие как: вписывание в габарит вагона, расчет устойчивости колесной пары против схода с рельсов, рассмотрены существующие конструкции вагонов.

В первом разделе оценили технико-экономические показатели вагонов.

Во втором разделе была приведена общая характеристика межобластного вагона.

В третьем разделе выполнялись расчеты основных технико-экономических параметров, так же определили конструкционную скорость.

В четвертом разделе произвели вписывание спроектированного вагона в габарит.

В пятом разделе пояснительной записки выполнили расчет устойчивости колесной пары против схода с рельсов.

В результате решения этих задач были закреплены теоретические знания, полученные в теоретическом курсе.