Вписывание вагона – аналога в габарит подвижного состава

 

При проверке вписывания проектируемого грузового вагона в габарит подвижного состава нужно произвести уменьшение горизонтальных размеров этого габарита на величину зазоров и износов ходовых частей вагона в кривых (рисунок 1), а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона.

 

Рисунок 1 – Схема для определения смещений (выносов) частей вагона в кривом участке пути.

 

На рисунке 1.а изображено расположение расчетных поперечных сечений по длине вагона I-I – основное сечение; II -II – внутреннее сечение; III-III – наружное сечение; 1.б смещения (выносы) частей вагона в кривом участке пути.

Горизонтальные размеры. Максимально допустимые горизонтальные размеры вагона получаются путем уменьшения поперечных размеров соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины ограничений E ₀, E_В, E_Н поперечных смещений вагона при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых износов и зазоров деталей его ходовых частей (рисунок 2). Величины Е определяют для различных сечений по длине вагона: основных I-I, внутренних II -II и наружных III-III (рисунок 1). Это связано с тем, что в кривых участках пути радиуса R указанные сечения вагона получают различные смещения относительно оси пути. Поперечные сечения, проведенные через точки, получаемые в пересечении продольной оси кузова вагона и средней линии пути, называют направляющими или пятниковыми (E ₀), независимо от наличия пятников в вагоне. Расстояние между направляющими сечениями соответствует базе вагона. Все сечения вагона, расположенные между направляющими смещающиеся с оси пути внутрь кривой, называются внутренними (E_В), а расположенные в консольных частях вагона – наружу и называются наружными (E_Н).

Тогда максимально допускаемая ширина вагона 2 В_i на некоторой высоте Н от уровня головки рельса определяется по формуле:

, (13)

где В ₀ − полуширина соответствующего габарита подвижного состава на той же высоте, мм;

Е_i − одно из указанных выше ограничений, мм.

Для направляющих (по пятнику) поперечных сечений ограничение определяют (в мм) по формуле

 

. (14)

 

Для поперечных сечений вагона, расположенных между его направляющими сечениями, ограничение определяют (в мм) по формуле:

 

. (15)

 

Для поперечных сечений вагона, расположенных снаружи (по консоли) его направляющих сечений, ограничение определяют (в мм) по формуле

 

. (16)

В формулах обозначено:

2 S_K – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса (2S_K=1543), мм;

2 d_Г – минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары, мм;

q – суммарное наибольшее поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары, мм; q = 4 мм для 4-осных вагонов;

w – то же, но кузова относительно надрессорной балки тележки вследствие зазоров при максимальных износах, мм; w =31 мм для 4-осных вагонов,

2 l – расстояние между направляющими сечениями вагона (база вагона), м;

n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, м;

k – величина, на которую допускается выход вагона, проектируемого по габаритам: 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и для нижней зоны габарита 1-ВМ за очертание этих габаритов в кривой R = 250 м, мм;

k ₁ – величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса (R = 250 м – для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней зоны 1-ВМ (0-Т); R = 200 м – для габаритов Т, 1-Т и верхней зоны 1-ВМ, мм;

k ₂ – коэффициент, зависящий от величины расчетного радиуса кривой;

k ₃ – уширение габарита приближения строений в расчетной кривой.

Числовые значения максимального бокового смещения (разбег) предельно изношенной колесной пары (S_К − d_Г), для вагонов массовой постройки колеи 1520 мм в кривой расчетного радиуса определяют по формуле (рисунок 1):

(17)

 

 

где L – минимальное допустимое расстояние между внутренними гранями ободов колес колесной пары(L = 1437), мм;

– минимальная толщина гребня колеса ( =25), мм.

Рисунок 1 – Положение колесной пары в колее

Расчет ограничений Е_О, Е_В, Е_Н (с некоторыми допущениями) производим из условия вписывания в габарит на прямом участке пути по формулам:

 

, (18)

, (19)

 

где – ограничения полуширины соответствующих сечений в прямой, мм;

S_П −максимальная ширина колеи в прямой (S_П = 1528), мм.

Тогда допустимая ширина вагона будет равна

= 2050

= -114,861

=49,836

=1030

=14300

Рисунок 2 – Горизонтальная габаритная рамка

Вертикальные размеры. Для получения наименьшего допустимого возвышения кузова и укрепленных на нем частей над уровнем головки рельса необходимо к размерам по высоте соответствующей габаритной рамки (рисунок 3), прибавить величину возможного в эксплуатации понижения этих частей, т.е.

 

, (20)

 

где −сумма, ниже расшифрованных величин (таблица 2):

• уменьшение толщины обода колеса в результате обточек его при ремонтах, проката и наличия местных выбоин на поверхности катания. Итоговая величина этого понижения определяется как разность между проектной толщиной обода нового колеса и допустимой в эксплуатации наименьшей толщиной обода колеса;

• уменьшение радиуса колесного центра, допускаемого правилами переформирования колесных пар (для цельнокатанных колес его принимают равным нулю);

• понижение за счет износов опорных поверхностей, жестко опирающихся непосредственно на буксы частей (боковые рамы тележек, балансиры и т.п.);

• равномерной статической осадки надбуксового подвешивания не экипированного подвижного состава вследствие старения пружин;

• равномерного прогиба надбуксового подвешивания от расчетной нагрузки;

• равномерной статической осадки рессорных комплектов центрального подвешивания у порожнего подвижного состава вследствие старения пружин и рессор;

• равномерного прогиба центрального подвешивания от расчетной нагрузки;

• износа по толщине пятника и подпятника (или скользунов при опирании кузова на скользуны) и элементов подвески.

 

Таблица 3 – Величины возможных перемещений элементов вагонов, оборудованных роликовыми подшипниками [1]

 

Виды возможных перемещений	Элемент вагона	Величина возможного перемещения элементов вагонов, мм
грузовых
четырехосные	шестиосные	восьмиосные
Понижения	Буксы рамы тележки кузова
Горизонтальные поперечные перемещения	Буксы рамы тележки кузова

Рисунок 3 – Нижнее очертание габарита 1 Т для обрессоренных частей кузова

 

Вывод: увеличив размеры вагона, а именно грузоподъемность, объем кузова и линейные размеры, был разработан четырехосный полувагон. Исходя из этого, появляется возможность допускать груз к перевозке с большей массой, что приводит к повышению производительности.