Пассажирский вагон купейного типа

РОСЖЕЛДОР

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Ростовский государственный университет путей сообщений”

(РГУПС)

Кафедра: ” Вагоны и вагонное хозяйство” 
 
 
 
 

ПАССАЖИРСКИЙ  ВАГОН КУПЕЙНОГО ТИПА 

Пояснительная записка

к курсовому  проекту по  дисциплине

‘‘Конструирование и расчет вагонов” 
 
 
 
 
 
 
 
 

Проект защищен_____________________с  оценкой___________________ 

Руков. проекта

доц.           _______________________________________Ю.Я.Бутенко 
 

Студент группы

ВУ-4-008   _______________________________________  И.В.Белоусов

2011 
 

Реферат 
 
 
 
 

     Проект  содержит пояснительную записку 28 с., 3 рис., 3  источника,

3 чертежа графического  материала 
 
 
 
 
 
 
 

ПАССАЖИРСКИЙ  ВАГОН, ПРОТОТИП, ПРОЕКТ, ТАРА, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, КОНСТРУКЦИОННАЯ СКОРОСТЬ, ГАБАРИТ. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Определены технико-экономические параметры пассажирского вагона купейного типа. Произведен расчет вписывания вагона в габарит 1-ВМ (Т). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………5

1. Назначение  пассажирских вагонов………………………………………….7

2 Определение технико-экономических параметров вагона…………………10

     2.1  Технические требования, предъявляемые к пассажирским

вагонам. Общие требования…………………………………………………….10

     2.2Требования безопасности и комфорта……………………………….12

     2.3 Требования к параметрам вагона…………………………………….12

3 Вписывание вагона в габарит…………………………………………………15

4 Конструкция пассажирского вагона………………………………………….19

     4.1 Тележки пассажирских вагонов……………………………………...20

          4.2. Автосцепное устройство. Назначение автосцепных устройств…...24

Заключение……………………………………………………………………….27

Список использованных источников…………………………………………..28          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение

     Проектирование  вагонов является сложной инженерной задачей, обеспечивающей безопасность движения поездов. В значительной мере оно влияет на технико - экономические  показатели всех подразделений железных дорог и многих отраслей народного  хозяйства и населения страны, пользующихся услугами железнодорожного транспорта. Вагон представляет собой.

     Вагонный  парк, являясь массовым и одним  из важнейших технических средств, выполняет основное назначение железнодорожного транспорта – перевозку разнообразных  грузов и пассажиров. Его характерная особенность – взаимодействие со всеми подразделениями и техническими средствами железных дорог и многими предприятиями народного хозяйства страны. Кроме того, сложность оборудования вагонов и работа их в экстремальных условиях накладывает на процесс проектирования особую важность и высокие требования к специалистам, принимающим участие в создании новых типов этого подвижного состава.

     Создание  новых типов и конструкций  вагонов включает в себя этапы  проектирования, производства, экспериментальных исследований опытных образцов, освоения серийного выпуска с учетом корректировки рабочей документации по результатам испытаний и опытной эксплуатации. На всех этапах проектирования и постройки учитываются требования, предъявляемые к подвижному составу Госстандартам и другим законодательным и нормативным документам.

      Проектирование  вагонов включает в себя разработку проектной, конструкторской, технологической  и других видов документации, предназначенной  для создания новых, более совершенных  типов и конструкций вагонов. Методы проектирования, а также основные требования к конструкциям вагонов и их системам вырабатывались десятилетиями при участии большого числа исследователей и изобретателей. В результате выделилась самостоятельная наука о вагоне, включающая результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленных на повышение прочности и надежности вагонных конструкций, динамических качеств ходовых частей, безопасности движения поездов, технико-экономической эффективности новых типов подвижного состава в современных и перспективных условиях эксплуатации.

     Целью выполнения данного курсового проекта  является конструирование и расчет пассажирского вагона купейного  типа. Прототипом по заданию является вагон модели 61-820К. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Назначение  пассажирских вагонов

     Вагоны  пассажирского парка подразделяют на вагоны для перевозки пассажиров, почтовый, багажные, вагоны-рестораны  и вагоны специального назначения. Вагоны дальнего следования приспособлены  для продолжительного пребывания в них пассажиров. Такие вагоны бывают купейными с мягкими, жесткими или полужесткими местами для лежания и некупейные (открытые) с жесткими пли полужесткими местами.

     Вагоны  местного (межобластного) и пригородного сообщения предназначены для  перевозки пассажиров на короткие расстояния. В них имеются жесткие или мягкие (постоянные или откидные) места для сидения. Вагоны-рестораны курсируют в пассажирских поездах дальнего следования.

     Пассажирские  вагоны всех типов строят четырехосные с цельнометаллическим кузовом длиной 23,6 м. В каждом купе вагона дальнего следования расположено по четыре мягких пли полужестких спальных места, некупейные вагоны оборудованы местами для лежания в общем салоне. В вагонах местного и пригородного сообщений установлены диваны (кресла) для сидения и настенные полки для ручного багажа. Все цельнометаллические пассажирские вагоны оборудованы принудительной вентиляцией,   благодаря   чему внутрь вагона подается очищенный, а зимой и подогретый воздух. Еще больший комфорт в вагонах создают установки кондиционирования   воздуха, которые обеспечивают постоянную температуру и влажность воздуха в вагоне автоматически зимой и летом практически па заданном уровне. Все пассажирские вагоны имеют электрическое освещенные с приводом  генератора от торца шейки оси или от средней части оси. Получаемая энергия используется для кипятильников, обогрева водоналивных головок, подогрева воды для умывальников.

     Имеются пассажирские вагоны, оснащенные приборами  электрического отопления от магистрали напряжением 3000 В. Возрастает количество пассажирских вагонов, имеющих комбинированное отопление, в которых котлы водяного отопления на электрифицированных участках в качестве теплового источника используют электроэнергию, а на неэлектрифицированных участках — твердое топливо. Большая часть пассажирских вагонов имеет водяное индивидуальное отопление с котлом, работающий на твердом топливе (каменный уголь).

     В багажном вагоне имеются отделения  для багажа с полками, служебное  отделение и боковые двери  для погрузочно-разгрузочных операций, В почтовых вагонах оборудованы отделения для посылок, газет, сортировки, хранения почты и для сопровождающих вагон работников связи. В вагонах-ресторанах имеется кухня и салон для приема пищи. К пассажирским вагонам специального назначения относятся вагоны-лаборатории, клубы, санитарные и другие вагоны служебно-технического назначения.

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

     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.

     Тележка двухосная КВЗ-ЦНИИ — наиболее совершенный  тип тележки пассажирского вагона. Сварная рама тележки опирается на надбуксовые цилиндрические рессоры и через них на опоры роликовых букс колесных пар. Тележка имеет центральное рессорное подвешивание, состоящее из четырех трехрядных пружин, двух люлечных балок, четырех люлечных подвесок и боковых гидравлических гасителей колебаний. Тележки для вагонов массой брутто до 70 т имеют по одному с каждой стороны гидравлическому гасителю колебаний, а для вагонов массой брутто выше 70 т — по два гасителя.

     Тележка цельнометаллических пассажирских вагонов прежних выпусков имеет центральное люлечное подвешивание, снабженное эллиптическими рессорами без гидравлических гасителей колебаний.

     Вагоны  с такими тележками могут быть использованы для скоростей движения до 120 км/ч.

           2 Определение технико-экономических параметров вагона 

     Показателями  экономичности пассажирских вагонов  являются:

- отношение  собственной массы вагона к  числу мест для пассажиров;

- эксплуатационные  расходы, связанные с передвижением, ремонтом и содержанием вагонов;

- себестоимость  и цена вагона;

- конкурентоспособность;

- комфортабельность  и безопасность движения пассажиров.

     Эти показатели существенно зависят  от назначения вагона, его конструкции, наличия и массы устройств, обеспечивающих удобства для пассажиров, материалов, применяемых для изготовления вагонов и других факторов. Не всегда минимальная  цена билета является определяющим условием поездки пассажира. Некоторые из них готовы заплатить дороже, если им обеспечат желаемые комфорт и услуги.  

     2.1 Технические требования, предъявляемые к пассажирским вагонам. Общие требования

   Пассажирские вагоны магистральных дорог колеи 1520 мм проектируются и изготовляются в соответствии с действующими стандартами по рабочим чертежам и техническим условиям на конкретную модель вагона, утверждённым в установленном порядке. По прочности, устойчивости, динамическим качествам и безопасности движения они соответствуют требованиям норм расчёта и проектирования новых и модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). В соответствии с ГОСТ 15150 вагоны изготавливаются в исполнении У категории размещения 1, а оборудование вагона, в зависимости от места его установки, должно иметь следующие категории размещения: 1- снаружи вагона, 2- в подвагонных камерах и тамбурах, 3- в вагоне.

    Требования к внешнему и внутреннему виду вагонов, планировке салонов и служебных помещений, расположению и размеров дверей, окон, диванов, поручней, фактуре и цвету поверхностей снаружи и внутри вагона и другим эргономическим и эстетическим параметрам, а также создаваемым в вагоне безопасным, комфортным условиям и удобству для проезда пассажиров и обслуживающего персонала, обусловлены ГОСТ 2.29.00.002; ГОСТ 22269; ГОСТ 21889 и  РТМ 24.008.59-82. Заказчик в договоре на поставку может указать другие требования, не ухудшающие безопасность обслуживающего персонала и пассажиров. Конструкции вагонов должны отвечать требованиям санитарных норм по освещённости, микроклимату, шуму, вибрации, эргономики, обеспечивать и полностью соответствовать техническим требованиям пожарной безопасности, а также допускать применение стационарных и переносных приборов для диагностирования без разборки узлов.

    В вагонах используются блочные конструкции, допускающие быструю замену модулей и элементов оборудования с учётом монтажа, ремонта и демонтажа, а также обслуживания установленного на вагоне оборудования. Конструкция вагона и всего оборудования обеспечивают заданные показатели ремонтопригодности и сохраняют работоспособность в течении нормируемых сроков службы при выполнении установленных видов технического обслуживания (ТО) и плановых видов ремонта (Р), разработанных в рамках технического проектирования с четом системы ТО и Р по техническому состоянию. Проектируемые вагоны имеют возможность изменения типа (классности) вагона, предусматривающую замену элементов

внутреннего оборудования с минимальной трудоёмкостью. 
 
 

          2.2 Требования безопасности и комфорта

     Конструкции вагонов удовлетворяют требованиям  безопасности в течение всего периода их эксплуатации, установленным стандартом и эксплуатационной документации. Значение показателей надёжности узлов и агрегатов вагона должны быть не менее приведённых в РТМ-94 “Показатели надёжности пассажирских вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 мм” и ГОСТ 27.002. Требования к противопожарной защите должны соответствовать ГОСТ 12.1.004. Вагон оборудован двумя аварийными окнами- выходами. Требования электробезопасности должны соответствовать по ГОСТ 12.1.004.019. Вагон оборудуется огнезащитными перегородками между купе проводников и пассажирским салоном, а также огнезащитными фрамугами, ограничивающими распространение пламени в надпотолочном пространстве. Также оснащён автоматическими установками пожаротушения. Система отопления и вентиляции должна обеспечивать среднюю температуру воздуха пассажирских помещений вагонов в пределах 22 при температуре наружного воздуха - , в туалетах- не ниже . Система охлаждения при температуре наружного воздуха автоматически поддерживает температуру воздуха в пассажирском помещении вагона в пределах . Освещение пассажирских помещений вагона, кроме тамбуров, котельного отделения и душевого помещения , должно быть люминисцентным с частотой тока 400Гц и напряжением 50В и иметь аварийное освещение. Вагон оборудуется системой централизованной диагностики со световой и звуковой  сигнализацией в купе проводника. 

     2.3 Требования к параметрам вагона 

     Для пассажирских вагонов основной конструкционной  характеристикой является отношение  тары к числу мест для пассажиров.

     Чем меньше масса тары, приходящейся на каждое место, тем экономичнее вагон. В качестве вагона прототипа принимаем вагон модель 61-820к.

Технические характеристики модели 61-820к.

Наименование  ПС:                                          вагон крытый

Модель:                                                               61-820

Назначение:                                                    пассажиры

Срок службы (лет):                                          28

Масса вагона (т):                                              54

Скорость (км/ч):                                                    160,00

Ширина колеи (мм):                                          1520

Примечание:                                                   36 спальных мест

Изготовитель:                           Тверской вагоностроительный завод ОАО.

     Основные  параметры, определяющие технический уровень и качество проектируемых конструкций пассажирских вагонов, рекомендуемые ГОСТ, соответствуют значениям предусмотренным нормами проектирования.

Определим массу  вагона, приходящуюся на одно место: 

                                                            (1)

где  тара вагона, 54 т;

        n- количество мест, 36.

     Коэффициент отношения тары вагона к общей  длине вагона.

Длина кузова вагона рассчитывается из следующих составляющих: длина тамбуров, котельной, служебного помещения, пассажирского помещения, санузел, толщина перегородок.

                               (2)

                                                          (3) 

где  - длина вылета автосцепки, 0,43м 

                                                             (4)

     Ширину  вагонов принимаем равной ширине вагона прототипа: 

     3 Вписывание вагона в габарит 

      Для обеспечения безопасности движения поездов вагоны должны свободно проходить  по железнодорожному пути, не задевая  сооружений, станционных платформ, зданий и других устройств, а также подвижного состава расположенного на смежных путях. Это условие выполняется, если размеры поперечного сечения вагона находятся в строго определенных пределах, а все указанные сооружения приближаются к пути не боле чем на определенную величину.

      При вписывании вагона в эксплуатационный габарит подвижного состава производится уменьшение горизонтальных размеров этого габарита на величину зазоров и износов ходовых частей, исчисляемых в горизонтальном направлении, и выносов частей вагона в кривых, а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона. В результате такого уменьшения получается строительное очертание.

      Чтобы выяснить возможность лучшего использования  габарита, целесообразно строить горизонтальные и вертикальные габаритные рамки. Горизонтальная габаритная рамка определяет наибольшую допускаемую ширину строительного очертания вагона в любом его поперечном сечении.

Для 4-х осных  вагонов на 2-х осных тележках величина статического понижения рамы вагона равна: 

                                           (5) 

где  - расчетная нагрузка на вагон;

        - общая жесткость рессорного подвешивания тележки.

      Расчетная нагрузка определяется следующим образом:

                                   (6) 

где  - вес брутто, определяемый суммированием грузоподъемности и тары вагона;

       вес тележки;

        - вес надрессорной балки. 

,                          (7)

      Величина  статического прогиба равна: 

     Величина  наименьшего допускаемого вертикального размера строительного очертания кузова вагона:

                                                         (8)

где высота габарита в соответствующей точке.

     Наибольшая  ширина вагона определяется путем уменьшения полуширины габарита подвижного состава на соответствующие величины ограничений поперечных сечений подвижного состава при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых износов деталей его ходовых частей. То есть

     - в пятниковом сечении:

                                     (9)

      - во внутреннем сечении:

                                                                (10)

      -в  наружных сечениях:

                                     (11) 

      для направляющих поперечных сечений вагона ограничение  определяется :

                               (12) 

Для поперечных сечений вагона между шкворнями ограничение  

                  (13) 

Для наружных поперечных сечений вагона: 

              (14) 

где    расстояние между направляющими сечениями вагона   (база

              вагона), м;

n - расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, мм;

           S- максимальная ширина колеи в кривой расчётного радиуса, мм;

           d- минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колёс, мм;

0,5(S-d)- максимальный разбег изношенной колёсной пары между рельсами (смещение из центрального положения в одну сторону), мм;

           q- наибольшее горизонтальное смещение буксового узла из центрального положения в одну сторону, мм;

          W- минимальное горизонтальное смещение надрессорной балки из центрального положения в одну сторону, мм (q+W=40 мм) ;

           к- величина на которую изменяется поперечное сечение вагона, мм;

величина дополнительного поперечного  сечения в кривых участках пути расчётного радиуса тележечного подвижного состава, мм;

коэффициент размерности, зависящий от величины расчётного радиуса кривой

величина на которую допускается  выход подвижного состава за очертания  габарита в кривых участках пути, мм ;

 дополнительные ограничения  внутренних и наружных сечений подвижного состава, мм.

Таблица  1 Значение коэффициентов К

    Максимально допустимая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головки рельса в рассматриваемом сечении определяется по формуле: 

                                                      (15) 

где  максимальная полуширина вагона на рассматриваемой высоте, м;

        полуширина соответствующего габарита вагона на той же высоте, м

3105<2(1700-67,5)

3105<3265