![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
При экспертных оценках грузовых вагонов необходимо учитывать ряд обязательных ограничений. Прежде всего, к ним относятся допустимые уровни осевых и погонных нагрузок, но не менее важно такое ограничение, как габарит подвижного состава.
Для оценки эффективности использования кузовом вагона погрузочных возможностей рассмотрим три его конструктивных исполнения: для номинальных линейных размеров (длина вагона по осям сцепления автосцепок такая же как у вагона-прототипа) и два варианта с измененной длиной (2LсцI + 0,5 м и 2LсцI – 0,5 м).
Таким образом, 2LсцII =12,52 м, 2LсцIII =11,52 м.
Для пересчета линейных размеров вагона с увеличенной и уменьшенной длинной воспользуемся следующими формулами:
Длина вагона по раме:
2Lк = 2Lсц – 2· аа.
2LкII = 11,3 м, 2LкIII = 10,3 м.
-10-
Длина базы вагона:
2ℓII = 8 м, 2ℓIII = 7,28 м.
1.2.1 Вписывание вагона в габарит
Линейные размеры вагона и габарит подвижного состава, требованиям которых должен удовлетворять каждый вагон, вновь проектируемый и находящийся в эксплуатации, взаимосвязаны между собой. Габариты накладывают ограничения на линейные размеры вагона, от которых зависит его производительность.
При вписывании вагона в габарит определяется наибольшая ширина строительного очертания вагона на высоте Н от уровня головок рельсов.
Ограничение полуширины вагона для любого поперечного сечения, расположенного между направляющими (шкворневыми) сечениями:
Ев = Sк – dг + q + w + [k2(l2 – x2) + k1 – k3] – k, (1.1)
где: Sк –максимальная полуширина колеи в кривой расчётного радиуса, мм;
dг – половина минимального расстояния между наружными гранями предельно изношенных гребней колёс, мм;
-11-
Sк – dг – максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами, мм; Sк – dг = 27мм;
q + w –горизонтальные поперечные смещения из-за износов и зазоров между отдельными узлами вагона, мм; для тележки модели 18-100: q + w = 31мм;
2 l – база вагона, м;
x – расстояние от поперечной оси симметрии вагона (центр вагона) до рассматриваемого сечения, м; наибольшей величиной выносов обладают сечения с координатами х = 0 (для Ев) и х = Lк (для Ен);
мм – величина дополнительного поперечного смещения, из-за выносов подпятника надрессорной балки тележки в кривой;
k2 – коэффициент, зависящий от расчётного радиуса кривой и обусловленный переводом размеров в метрах к выносам в миллиметрах;
k3 – величина уширения габарита для Т, 1-Т, Тц, Тпр и 1-ВМ на кривом участке пути, определяемая по выносам расчетного вагона в кривых участках пути R = 200 м, мм, мм; k3 = 180 мм (используется только для отечественных габаритов подвижного состава);
-12-
k – величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам 0-ВМ, 02-ВМ и 03-ВМ за очертания этих габаритов в кривых участках пути R = 250 м, мм; k = 75 мм (используется только для международных габаритов подвижного состава);
Если при расчетах по формулам (1.1÷1.3) отдельно взятая величина в квадратных скобках [ ] окажется отрицательной, то она не учитывается, то есть принимается равной нулю.
мм.
мм.
мм.
Ограничение полуширины вагона для поперечного сечения, расположенного в консольной части вагона:
(1.2)
Ограничение полуширины вагона для направляющих сечений вагона:
-13-
(1.3)
мм.
Вычислив ограничения полуширины вагона, получили наибольшую ширину строительного очертания, вписываемого в габарит вагона на рассматриваемой высоте от уровня верха головок рельсов:
2 B = 2·(Bг – max(Eв, Ен, Е0)), (1.4)
где Bг – полуширина габарита подвижного состава, мм.
Таблица 1.2
Обозначение габарита | Т | Тц, 1-Т | Тпр | 1-ВМ | 0-ВМ | 02-ВМ, 03-ВМ |
Полуширина габарита, мм |
2 BI = 2·(1575 – 31,5) = 3087 мм.
2 BII = 2·(1575 – 37,1) = 3075,8 мм.
2 BIII = 2·(1575 – 31,9) = 3086,2 мм.
-14-
Вывод:
Проектное очертание вагона получают изменением размеров строительного очертания на величину допускаемых при постройке технологических отклонений. Ширина рассматриваемого вагона с учетом стандартного внутреннего диаметра котла 3000 мм, толщин его цилиндрической части и допускаемых технологических отклонений равна 3040 мм. Отсюда следует, что вагон может использоваться в рамках габарита 02-ВМ, т.к. полученная в результате расчетов по формуле (1.4) его допустимая ширина составляет 3075,8 мм ≥ 3040 мм.
Рассмотрение стандартного диаметра котла характерно только для вагонов-цистерн, причем диаметр котла при этом меняется с шагом в 200 мм, т.е. (2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200 мм), что обусловлено особенностями изготовления котлов вагонов-цистерн. Для остальных вагонов при дальнейших расчетах принимаются значения максимально допустимой ширины кузова 2 В.
-15-
1.2.2 Технико-экономические характеристики, связанные с оценкой оптимальности линейных размеров
К ним относятся средняя статическая нагрузка для вагона, в котором перевозятся различные грузы. Она рассчитывается по формуле:
, (1.5)
где: – доля i -го груза в общем объеме, %;
Рci – статическая нагрузка i -го груза, тс;
, (1.6)
где vi – удельный объем i -того груза.
Для полувагона и крытого вагона объем кузова может быть вычислен по формуле:
где Н – внутренняя высота кузова полувагона или внутренняя высота боковой стены крытого вагона (без учета высоты его крыши).
Для цистерны объем котла может быть вычислен по формуле:
-16-
где Dв – внутренний диаметр котла цистерны; Dв = 3,0 м;
Lкот – половина длины котла; LкотI = 5,385 м, LкотII = 5,635 м, LкотIII = 5,135 м;
hд – высота эллиптического днища, hд =0,61 м.
Для платформы формула (1.6) примет вид:
, (1.7)
где si – удельная площадь, занимаемая i -тым грузом;
– общая площадь пола платформы.
Таким образом, по формулам (1.6) или (1.7) вычислены максимальные возможные величины загрузки вагона из условия полного заполнения объема его кузова тем или иным i -тым грузом. Однако, следует учитывать такое ограничение, накладываемое на конструкцию вагона, как допустимое значение осевой нагрузки.
-17-
Из условия не превышения допустимого уровня осевой нагрузки запишем выражение для вычисления максимальной грузоподъемности конструкции вагона рассматриваемой длины:
Pmax=qo·m – Т, (1.8)
где qo – максимальная допустимая осевая нагрузка (наиболее распространенная в настоящее время тележка модели 18-100 имеет допустимый уровень осевой нагрузки qo = 23,5 тс/ось, но для возможности сопоставления с характеристиками вагона-прототипа выберем уровнем осевой нагрузки qo = 21,0 тс/ось);
m – количество осей в вагоне (рассматриваемая цистерна – четырехосная);
Т – тара вагона (зависит от длины вагона).
Тара вагона может быть вычислена по формуле:
Т=а0+а1·2Lк, (1.9)
где а0 – условно постоянный коэффициент тары вагона;
а1 – переменный коэффициент тары вагона;
а0 = mт·nт+mуд·nуд+mтор·nтор,
где mт = 5т, mуд = 0,9 т, mтор = 0,5 т, соответственно, массы одной тележки, одного комплекта ударно-тяговых устройств и торцевых частей кузова (в данном случае эллиптических днищ котла);
-18-
nт = 2; mуд = 2, nтор = 2, соответственно, количество тележек, комплектов ударно-тяговых устройств и торцевых частей кузова.
а0 = 5·2+0,9·2+0,5·2 = 12,8 т.
Определим значение коэффициента а1 по формуле:
где Тв.п. – тара вагона прототипа (в данном случае вагоном-прототипом выступает цистерна модели 15-1443);
– длина по раме вагона-прототипа.
Подставив полученные значения в формулу (1.9), получим:
Для вагона-прототипа:
ТI=12,8+1,037·10,8=24 т.
Для вагона с длиной, увеличенной на 0,5 м:
ТII=12,8+1,037·11,3=24,52 т.
Для вагона с длиной, уменьшенной на 0,5 м:
ТIII=12,8+1,037·10,3=23,48 т.
Воспользовавшись формулой (1.8), получим:
PmaxI = 21·4 – 24 = 60 т.
PmaxII = 21·4 – 24,52 = 59,48 т.
-19-
PmaxIII = 21·4 – 23,48 = 60,52 т.
Для подсчета Pсi произведем отбор результатов по следующему критерию:
Pсi = min(Pi, Pmax), (1.10)
Полученные значения Pi и Pсi приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3
Длина вагона по раме, м | 2LкI = 10,8 м | 2LкII = 11,3 м | 2LкIII = 10,3 м | ||||||
Pi, т | 53,79 | 58,57 | 60,40 | 56,39 | 61,4 | 63,33 | 51,2 | 55,74 | 57,49 |
Pci, т | 53,79 | 58,57 | 60,0 | 56,39 | 59,48 | 59,48 | 51,2 | 55,74 | 57,49 |
Рассчитывается средняя статическая нагрузка:
Затем рассчитывается средняя динамическая нагрузка вагона :
-20-
(1.11)
где: li - среднее расстояние перевозки i -го груза, км.
Кроме того к относительным технико-экономическим показателям вагона относятся технический и погрузочный
коэффициенты тары вагона, от которых зависят расходы на перевозочный процесс.
Средний погрузочный коэффициент тары;
(1.12)
Технический коэффициент тары:
(1.13)
-21-
Принимается, что главным показателем эффективности вагона является величина средней погонной нагрузки нетто , т.к. этой нагрузкой определяются провозные способности железных дорог.
Средняя погонная нагрузка нетто:
(1.14)
Таким образом, при изменении длины вагона его погонная нагрузка нетто не увеличивается.
Вывод:
Из расчетов видно, что в случае перевозки вышеперечисленной номенклатуры грузов не происходит повышения средней погонной нагрузки вагона нетто при изменении его длины на ± 0,5 м. Повышение средней погонной нагрузки нетто при неизменной длине станционных путей позволяет увеличивать полезную массу поезда и, следовательно, повысить провозную способность железных дорог и отдалить затраты на развитие их пропускной способности.
-22-
Однако, следует отметить, что если бы в расчетах был принят уровень осевой нагрузки не 21,0 тс/ось, а общепринятый на сети железных дорог РФ 23,5 тс/ось или внедряемый в настоящее время уровень осевой нагрузки 25,0 тс/ось, то эффективная величина длины вагона по осям сцепления автосцепок для тех же грузов получается 13,27 м и 14,27 м соответственно.
Более точным вариантом решения приведенной выше задачи может быть программа, в которой по тем же зависимостям рассматривается не три значения длины вагона по осям сцепления автосцепок, а весь рациональный диапазон таких длин, рассматриваемых с заданным шагом между соседними значениями.
В Приложении представлен пример составления такой программы с использованием Microsoft Excel.
По результатам расчетов в этой программе наиболее эффективной длиной вагона по осям сцепления автосцепок, выведенной с учетом максимума погонной нагрузки вагона нетто является 2 Lсц = 12,02 м, что идентично результату, полученному выше.
-23-
Дата публикования: 2015-04-07; Прочитано: 678 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!