Створення вагонів нового покоління. Візок для високошвидкісного руху

ВСТУП
 
Програмою розвитку залізничного транспорту передбаченостворення високошвидкісних вантажних вагонів нового покоління.
Разом із підвищенням швидкості руху вантаженихвагонів, повинна бути забезпечена висока надійність цих вагонів в експлуатації, а також безпечність руху. В наслідок того що вантажний візок є головнимпоказником надійності і безпеки перевезень вантажів, то до нього приділяєтьсяособлива увага. Модернізація візка для вантажних вагонів є головним напрямком врозробці вантажних вагонів з підвищеними швидкостями руху. Збільшення швидкостіруху вантажних вагонів збільшить пропускну можливість залізниць, зменшитьсобівартість перевезень вантажу.
В даному дипломному проекті розглянуто питаннястворення вантажного візка для високошвидкісного руху. В завданні була данаумова, що візок призначається для підкочування під вантажені вагони колії1520мм або 1435мм після заміни колісних пар. Візок повинен забезпечуватиексплуатацію вагонів в будь-яку пору року при любих температурних умовах вінтервалі температур від + 450С до – 500С. Конструкціявізка повинна забезпечувати проходження одиничного вагона кривої радіусом 60м ісортувальних гірок.
За еталон було взято візок двовісний моделі 18-781. Впроцесі дослідження було вивчено всі основні недоліки цього візка, а також йогопозитивні частини. Також було розглянуто основні напрямки роботи досліднихінститутів і нововведення які пройшли випробування, а також ті, що знаходятьсяна стадії розробки.
В наслідок цього мною запропоновано деякінововведення, які повинні підвищити надійність руху вантаженого вагона, а такожшвидкість і безпечність руху.
В розрахунковій частині наведено розрахунки, якіпідтверджують правильність вибраних деталей, їх матеріалів і конструкції.Приведено креслення як загального виду цих одиниць, так і окремі розрахунки,епюри, графіки тощо. Креслення наглядно показують і підтверджують правильністьрозрахунків.
Також приведено економічний розрахунок, якийобґрунтовує використання нововведень з економічної точки зору.
А в розділі охорони праці, до якої приділяється дужевелика увага, показано основні вимоги до робітників для забезпечення безпечнихумов праці.
 

1. КОНСТРУКЦІЯ ВІЗКА
Візок складається з трьохелементноїрами, яка включає в себе дві литі бокові рами, зварну надресорну балку,обладнану пласким підп’ятником і жорсткими ковзунами з зазором, центральногоресорного підвішування, що складається з пружин і фрикційних клинів, обладнанихпружними в’язями з надресорною балкою; буксових опірних перехідників(адаптерів), котрі мають пружні в’язі з боковими рамами; колісних пар, обладнанихконічними підшипниками касетного типу, важільної гальмівної передачі, балкоюопорною, що встановлюється на одному з візків вагона, обладнаного автоматичнимрегулятором режимів гальмування.
Бокова рама візка представляє собою литу конструкцію,виготовлену зі сталі 09Г2С за ГОСТ 19281-89. В центральній частині бокової рамирозташовано проєм для пружин ресорного комплекту. На вертикальних стінкахпроєму за допомогою клепок встановлені фрикційні планки. Бокова рама обладнанакронштейнами підвішування тріангелів і кріплення гумометалевих елементів.
Надресорна балка представляє собою штампозварнуконструкцію, виготовлену з листової сталі 09Г2С за ГОСТ 19281-89. Товщинанижнього листа – 18 мм, верхнього листа – 16 мм, поперечних ребер – 14 мм, товщина вертикальних листів – 14 мм. До верхнього листа в середній частиніприварюється підп’ятник. В середній частині підп’ятника виконана виїмка звисотою бурта 10 мм. Для збільшення жорсткості верхнього листа до нього навідстані 170 мм від центра підп’ятника приварені два поперечні ребра. Навідстані 762 мм від осі надресорної балки приварені два кронштейна ковзанів.Висота балки в середній частині складає 408 мм, ширина – 320 мм, відстань по центрам посадки фрикційних клинів – 2036 мм.
Ресорне підвішування візка складається з двох ресорнихкомплектів, встановлених в центральних проймах бокових рам. Ресорний комплектвізка складається з п’яти дворядних пружин з білінійною силовоюхарактеристикою, розташованими під надресорною балкою, і двох дворядних підклинових пружин з лінійною силовою характеристикою. Таке компонуваннязабезпечує необхідне зусилля підтиснення клина в порожньому стані, що запобігаєйого відриву від планок бокових рам, і необхідні розрахункові коефіцієнти тертядля порожнього і завантаженого вагонів.
Центральне підвішування обладнується клиновимифрикційними гасниками коливань просторової дії, обладнаних пружнимиполіуретановими накладками і спроможні гасити не тільки горизонтальні івертикальні коливання, але й виляння обресорених мас візка. Кут ухилу клиновоїповерхні складає 450.
З метою створення пружних сил при поворотахнадресорної балки в різних площинах і зменшення зношування деталей візка поміжнадресорною балкою й клином на похилій поверхні клину введено пружній елемент увиді двох поліуретанових накладок, рознесених і розташованих одна відноснодругої під кутом 900.
Колісна пара складається з осі і двох напресованих напідматочинні частини коліс. На шийки колісних пар напресовуються касетніроликові підшипники закритого типу, що базуються на дворядних конічнихроликових підшипниках. Дворядний конічний роликовий підшипник складається здвох внутрішніх кілець, які запресовуються на шийку осі, розділенихдистанційним кільцем, двох блоків сепараторів з роликами і подвійногозовнішнього кільця.
Рами візка установлюється на касетні підшипникиколісних пар через адаптери (напівбукси), і гумометалеві елементи.
Пружній зв’язок бокових рам і адаптерів забезпечуєпаралельність осей колісних пар на прямих ділянках шляху і можливість їхсамоустановлення при проходженні кривих ділянок шляху. Гасіння коливаньзабезпечується за рахунок дисипації в резині.
Жорсткість пружної в’язі на одну буксу вповздовжньому, поперечному, і вертикальному напрямках вибрана з умовизабезпечення необхідної стійкості руху вагона, показників ходових якостей івеличин рамних сил при вписуванні в криву.
Адаптер, закріплений на зовнішньому кільці підшипника,виконує не тільки функцію передачі навантаження від гумометалевого елемента напідшипник, але й обмежує пружні повздовжні і поперечні переміщення буксивідносно бокової рами.
Рама візка допускає кутові переміщення бокових рам ввертикальній площині, забезпечує рівномірний розподіл навантажень по колесам іполегшує проходження одиничних нерівностей шляху в виді односторонніхпросідань.
Передача вертикальних і горизонтальних навантажень навізок і центрування її по відношенню до кузова здійснюється п’ятнико-шворневимпристроєм з пласкою опорною поверхнею. Поверхні підп’ятника обладнані зміннимизносостійкими елементами з умови безремонтної роботи між плановими ремонтами.
Гальмівна важелеві передача забезпечує одностороннєнатиснення тріангелів на колісні пари і складається з двох тріангелів,вертикальних важелів, серги мертвої точки, затяжку вертикальних важелів, скобидля попередження від падіння на колію затяжки вертикальних важелів, осей зшайбами і шплінтами в шарнірних з’єднаннях.
Вертикальні важелі і затяжка вертикальних важелівмістять зносостійкі втулки.
Осі шарнірних з’єднань у вертикальних важелях іпідвісках тріангелів містять додаткові шплінти.
Серга мертвої точки і затяжка вертикальних важелівмають додаткові отвори для регулювання гальмівної важільної передачі взалежності від товщини застосовуємих колодок і величини зносу коліс в експлуатації.
Тріангель складається з балки, струни з приваренимидвома вставками, розпірки, скоби, закладки тріангеля, неповоротних башмаківгальмівних колодок, чеки, литих наконечників, що кріпляться за допомогою гайкиз шайбами і шплінтами, підвіски з гумовими шайбами в отворах, осі з шайбами ішплінтами.
Відстань між внутрішніми гранями башмаків і гальмівнихколодок складає 1517 мм для тріангеля колії 1520 мм. Переобладнання тріангеля на колію 1435 мм, з відстанню між внутрішніми гранями башмаків 1447 мм, досягається встановленням закладок тріангеля з зовнішньої сторони башмаків і поворотомпідвісок на 1800навколо своєї осі.Таблиця1.1 – Технічна характеристика візкаНайменування показника Значення показника Вага візка, кг 4570 База візка, м 1850 Конструкційна швидкість, км/год 140 Габарит за ГОСТ 9238 02-ВМ (креслення 15д) Відстань між осями ресорних комплектів, мм 2036
Статичний прогин центральної ступені підвішування, мм:
від ваги тари (6 тс на п`ятник)
від ваги брутто
17
73
Статичний прогин пружного зв’язку колісних пар і бокових рам, мм:
від ваги тари (6 тс на п`ятник)
від ваги брутто
3
14 Коефіцієнт конструктивного запасу прогину, не менше 1,75 Відстань від рівня головок рейок до опорної поверхні підп’ятника під тарою (6 тс на п`ятник), мм 800 Діаметр коліс по кругу кочення, мм 957 Мінімальний радіус кругової кривої при проході одиночним вагоном на візках, мм 60 Тип рами лита Тип надресорної балки штампозварна Тип буксового вузла касетні буксові підшипники, адаптер і гумометалеві елементи Тип гасників коливання клинові фрикційні просторової дії Тип гальм колодочні з одностороннім натисненням

2. РОЗРАХУНОК КОЛІСНОЇ ПАРИЙМОВІРНОСНИМ МЕТОДОМ
 
Розрахунок нової осі колісної парипри її проектуванні згідно „Норм...” [2] повинен виконуватися ймовірностнимметодом на опір утоми з урахуванням ймовірностного розсіювання міцностниххарактеристик осі і діючих на неї навантажень. Схема прикладення зусиль, діючихна колісну пару, приведена на рисунку 2.1.
/>

Рисунок 2.1 – Схема розрахункових зусиль, що діють на коліснупару
Оцінка міцності осі ймовірностним методом виконуєтьсяза наступними розрахунковими перерізами:
I-I – шийки по внутрішній кромці заднього підшипника;
II-II – шийки на відстані /> відторця предматочинної частини, для осей з галтелями за ГОСТ 22780-17рекомендується приймати />мм;
III-III – маточинної частини в площині круга катанняколеса;
IV-IV – по середині осі;
V-V – середньої частини осі на відстані 2/3 довжиниділянки від кінця маточинної частини до лінії спряження галтелі зі середньоючастиною.
Розрахункова схема осі наведена нарисунку 2.2.

/>
Рисунок2.2 – Розрахункова схема осі
Значення геометричних параметрів на рисунках 2.1 і 2.2вказані у таблиці 2.1.Таблиця2.1– Геометричні параметри осіПараметр Позначення Значення Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу I-I, м
/> 0,072 Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу II-II, м
/> 0,090 Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу III-III, м
/> 0,228 Відстань від лінії прикладення інерційної сили до середньої частини осі до перерізу IV-IV, м
/> 0,310 Відстань від лінії прикладення вертикальної інерційної сили до середини шийки осі для лівої сторони. м
/> 0,030 Відстань від лінії прикладення вертикальної інерційної сили до середини шийки осі для правої сторони, м
/> 0,028 Відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу V-V, м
/> 0,535 Діаметр колеса, м
/> 0,950 Діаметр шейки осі, м
/> 0,130 Діаметр підматочинної частини осі, м
/> 0,194 Діаметр середньої частини осі, м
/> 0,172 Відстань між кругами катання коліс, м
/> 1,580 Відстань між лініями прикладення вертикальної сили до шийок осі, м
/> 2,036
2.1 Розрахунок навантажень
Розрахунок виконуємо за формулами, що наведені втаблиці 7.2 [2, с. 205].
Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 2.2.Таблиця 2.2 –Вихідні даніПараметр Позначення Значення Вага половини бокової рами візка, кг
/> 190 Вага адаптера, кг
/> 50 Вага колісної пари без букс, кг
/> 1178 Вага букси і жорстко зв’язаних з нею необресорених деталей, кг
/> 23 Вага колеса, кг
/> 388 Вага консольної частини осі до круга катання колеса, кг
/> 48,5 Вага середньої частини осі поміж кругами катання коліс, кг
/> 305 Вага необресорених частин, що опираються на шийку осі, з урахуванням її власної ваги, кг
/> 311,5 Вага необресорених частин від колеса на рейс, кг
/> 852 Статичний прогин ресорного підвішування, м
/> 0,50 Розрахункова швидкість вагона, м/с
/> 38,9
Допустиме непогашене відцентрове прискорення вагона в кривій, м/с2
/> 0,7×g Коефіцієнт передачі інерційних навантажень на внутрішній переріз осі
/> 0,7 Розрахунковий коефіцієнт тертя колеса по рейсу
/> 0,25 Коефіцієнт використання вантажопід’ємності вагона
/> 0,9 Висота центра ваги повністю завантаженого вагона без врахування ваги колісних пар від рівня осей колісних пар, м
/> 1,85
Вертикальне статичне навантаження,прикладене до шийки осі
/>, (2.1)
де /> - вагавагона брутто при осевому навантаженні /> тс,/>тс.
/> кН.
Вертикальне динамічне навантаженнявід коливань кузова на ресорах
/>, (2.2)
де /> -коефіцієнт вертикальної динаміки.
/>, (2.3)
де lв, А, В – коефіцієнти, для вантажноговагона />, />, />[2, с. 205].
/>
/> кН.
Вертикальне динамічне навантаженнявід відцентрової сили в кривих

/>, (2.4)
/> кН.
Розрахункова сумарна вертикальна силана ліву шийку
/> (2.5)
/> кН.
Розрахункова сумарна вертикальна силана праву шийку
/>. (2.6)
/> кН.
Прискорення лівого буксового вузла
/>, (2.7)
де/>–коефіцієнти, для вантажного вагона />, />
[2, с. 206].
/> м/с2.
Прискорення правого буксового вузла
/>, (2.8)
/> м/с2.
Прискорення лівого колеса

/>, (2.9)
/> м/с2.
Прискорення правого колеса дорівнюєнулю.
Вертикальне інерційне навантаження на ліву шийку осі
/>, (2.10)
/> кН.
Вертикальне інерційне навантаження на праву шийку осі
/>, (2.11)
/> кН.
Вертикальне інерційне навантаження від лівого колесана рейку
/>, (2.12)
/> кН.
Вертикальне інерційне навантаження на середню частинуосі
/>, (2.13)
/> кН.
Рамна сила

/>, (2.14)
де />-коефіцієнт горизонтальної динаміки.
/> , (2.15)
 
де />,/>,/>,/>, — коефіцієнти, для 4-хвісних вантажних вагонів/>, />, />, /> [2, с. 206].
/>
/> кН.
Вертикальна реакція рейса на лівеколесо від сумарного розрахункового навантаження
/> (2.16)
/>
Вертикальна реакція рейса на правеколесо від сумарного розрахункового навантаження:
/> (2.17)

/>
Вертикальна реакція на лівій опоріосі від сумарної розрахункової сили:
/> (2.18)
/>
Вертикальна реакція на правій опоріосі від сумарної розрахункової сили:
/> (2.19)
/>
Поперечна складова сили тертя правого колеса по рейсу:
/>, (2.20)
/> кН.
Бокова сила

/> (2.21)
/> кН.
 
2.2 Визначення згинальних моментів врозрахункових перетинах
Згинальний момент від дії вертикальногостатичного навантаження в кожному розрахунковому перерізі визначимо заформулою:
/>, (2.22)
де />-відстань від лінії прикладення вертикальної сили до шийки осі до перерізу.Тодімаємо
/> кН×м,
/> кН×м,
/> кН×м,
/> кН×м,
/> кН×м.
Згинальний момент в перерізі осі на лівій опорі
/>, (2.23)
/> кН×м.
Згинальний момент в перерізі осі на правій опорі
/>, (2.24)

/> кН×м
Згинальні моменти в розрахункових перерізах осі віддії сумарної розрахункової сили дорівнюють:
— переріз I-I
/>, (2.25)
/> кН×м.
— переріз II-II
/>, (2.26)
/>кН×м.
— переріз III-III
/>, (2.27)
/> кН×м.
— переріз IV-IV
/>, (2.28)
/>
— переріз V-V
/>, (2.29)

/>
 
2.3 Оцінка міцності осі
Для кожного розрахункового перерізу осі визначаєтьсякоефіцієнт запасу міцності /> заформулою:
/>, (2.30)
де /> -середня границя витривалості осі (по амплітуді) при усталеному режимінавантаження й круговому згині ( симетричному циклі) на базі досліджень />циклів;
/> - розрахункова величина амплітудиумовного (розрахункового) циклу стаціонарного навантаження осі при круговомузгині, зведеного до бази /> циклів;
/> - коефіцієнт запасу опору втомі.
Робоча формула для визначення запасуміцності осі рекомендується у виді:
/>, (2.31)
Де />, />– нормовані інтегральніфункції нормального розподілу (функція Лапласа), значення з таблиці [6, таблиця1, додаток 6, с. 425-426];
/>, /> –максимальне і мінімальне значення коефіцієнта перевантаження осі;
/>– базове число циклів, /> [2, с. 202];
/> – сумарне число циклів за термінслужби осі для середньо-мережних умов експлуатації, для осей вантажних вагонів /> [2, с. 202];
/>– показник ступеня в рівнянні кривоїутоми, що залежить від властивостей матеріалу і технологій виготовлення,приймаємо для накатаних осей /> [2, с.202];
/>, />,/> - розрахункові параметри.
Значення параметрів />,/>, /> визначимо за формулами:
/>, (2.32)
де t0– параметр, для осей вантажнихвагонів /> [, с. 202];
/>, (2.33)
/>. (2.34)
Коефіцієнти перевантаження осі />, /> визначимо за формулами:
/>, (2.35)
/>, (2.36)
де /> і /> – напруження врозрахунковому перерізі відповідно від максимального сумарного (розрахункового)навантаження й від вертикального статичного навантаження брутто.
Напруження в розрахункових перерізахосі дорівнюють:
/>, (2.37)
/>. (2.38)
де М і М0– відповідно згинальні моменти врозрахункових перерізах від дії максимальних сумарних вертикальних сил івертикального статичного навантаження брутто;
W – момент опору осі в розрахунковому перерізі.
/>, (2.39)
d – діаметр осі у відповідному перерізі.
Якщо при розрахунку отримане значення /> задовольняє умові />, то значення коефіцієнта /> не визначаються, априймається /> [2, с. 203].
Розрахунок виконуємо в табличній формі за формулами(2.30 — 2.39) Значення коефіцієнта запасу міцності виконуємо для перерізу V-V вякості перевірочного розрахунку.
Отже для перерізу V-V дістанемо:
/> м3;
/> Па;
/> Па;
/>;
/>;
перевірка умови />:
/>, умова не виконується;
/>;
/>;
/>;
Ф(tmax)= Ф(1,895)=0,9712; Ф(tmin)=Ф(1,26)=0,6517;
/>.
Для інших перерізів значеннякоефіцієнта запасу приведені в таблиці 2.3.
Таблиця 2.3 –Розрахунок коефіцієнта запасу міцностіРозрахункова величина Переріз I-I II-II III-III IV-IV V-V М, кН×м 13,51 24,4 68,61 38,15 52,8
М0,кН×м 10,76 13,45 34,075 34,075 34,075 d, м 0,13 0,13 0,194 0,172 0,172
W. м3
2,16×10-4
2,16×10-4
7,16×10-4
4,99×10-4
4,99×10-4
sр, МПа 62,55 113 95,8 76,5 102,8
s0, МПа 49,8 62,3 47,6 68,3 68,3
/>, МПа [, с. 201] 150 150 135 180 180
0,55×/> 82,5 82,5 74,25 99 99
sр задов. незадов. незадов. задов. незадов.
amax - 1,81 2,01 - 1,5
amin - 1,51 1,42 - 1,32 s - 0,15 0,18 - 0,1
tmax - 1,33 0,73 - 2,3
tmin - 0,12 -1,2 - 1,026
Ф(tmax) - 0,9591 0,7642 - 0,9712
Ф(tmin) - 0,9032 0,9502 - 0,6517 n 2,5 3,082 3,093 2,5 2,753 [n], [2. с. 204] 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Оскільки розрахункове значеннякоефіцієнта запасу міцності для кожного перерізу осі задовольняє умові (2.30)(див. таблицю 2.3), то ось має достатній запас міцності на втому.

3. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС ФОРМУВАННЯКОЛІСНОЇ ПАРИ
Формування вагонних колісних пар іпроцес запресування коліс на ось здійснюють в колісних цехах вагонобудівних,вагоноремонтних заводів і в вагонних колісних майстернях, які оснащені станкамидля обробки осей і коліс, стендами для дефектоскопування осей і коліс,гідравлічним пресом з індикатором якості запресування, належними транспортнимимеханізмами.
Сформовані колісні пари повиннівідповідати вимогам [7].
Колісна пара без буксових вузлівповинна мати наступні знаки і клейма, які наносяться на торець шийки з правоїсторони, (рисунок 4.1): 1 – знак формування; 2 – клеймо ВТК; 3 – умовний номерпідприємства, що сформувало колісну пару; 4 – приймальні клейма УЗ (замовника);5 – дата формування; 6 – дві останні цифри року виготовлення чорнової осі; 7 –клеймо інспектора-приймальника УЗ (замовника) за вісь; 8 – порядковий номеросі; 9 – клеймо ВТК, що посвідчує правильність переносу маркірування; 10 –умовний номер підприємства, що виконувало обробку і перенесло знакимаркірування; 11 – клеймо ВТК за ось.
/>
Рисунок 3.1
3.1Технологічний процес запресування коліс на вісь
Формування колісних пар виконується з суцільнокатанихколіс з діаметром по кругу катання 957 мм і осей РУ1Ш ГОСТ 22780-93.
Всі осі і колеса перед запуском у виробництвопідлягають вхідному контролю. Вхідний контроль осей і коліс виконуєтьсявізуально. Осі і колеса повинні мати знаки маркірування і клеймування увідповідності з розділом 5 ГОСТ 4008-89 і розділу 4 ГОСТ 10794-89. Недозволяється запуск у виробництво осей і коліс, які не мають приймальних клеймабо з нечітким маркіруванням.
До процесу формування під час виготовлення кожначорнова ось після механічної обробки торців повинна підлягати ультразвуковомуконтролю. Шорсткість торців повинна складати Rz ≤ 40 мкм заГОСТ 2789-73. Шорсткість поверхні торців осі перевіряють візуально за зразкамишорсткості за ГОСТ 9378 — 93 або атестованими зразками деталей. Кожна ось післяповної механічної обробки перед формування повинна підлягати магнітномудефектоскопіюванню мокрим способом. Дозволяється перевірку шийок,передпідматочинних і середніх частин осі виконувати після формування осі.
Кромки отворів маточин коліс повинні мати закругленнярадіусом 4-5 мм. Перехід закруглення до циліндричної поверхні маточини повиненбути плавним.
В місцях спряження поверхні закруглення кромки зповерхнею торця маточини з обох сторін колеса дозволяється заглиблення відрізця глибиною не більш 2 мм.
Поверхні отворів маточин коліс розточуються зпараметрами шорсткості Rz ≤ 20 мкм за ГОСТ 2789-73.Дозволяється шорсткість поверхні Rz ≤ 30 мкм при дотриманнявідповідних умов (величини конечних зусиль запресування). Отвори маточин колісповинні бути циліндричними без забоїн і вм’ятин, при цьому допуски формиповерхні отворів маточин не повинні перевищувати: допуск округлості(овальності) 0,025 мм, допуск профілю повздовжнього перерізу (конусоподібність) 0,05 мм при умові розташування більшого діаметру з внутрішньої сторони колеса.Допуск округлості (овальності) маточини визначається як напіврізницянайбільшого і найменшого діаметрів, розташованих у взаємно перпендикулярнихнапрямках. Допуск профілю повздовжнього перерізу (конусоподібність) отворуматочини колеса визначається як напіврізниця найбільшого і найменшого діаметрівв одній площині при вимірюванні в перерізах, віддалених на 10-15 мм від торців маточини колеса. Відповідність допусків форми поверхні отворів маточин визначаєтьсямікрометричним нутроміром.
Підготовка елементів колісної пари до запресуваннявиконуються з дотриманням наступних вимог:
— середина осі позначається керном;
— посадочні поверхні маточин коліс і підматочиннічастини осей перед запресуванням повинні бути ретельно очищені, насухо протертіі покриті рівним шаром натуральної оліфи за ГОСТ 7931-76 або шаром термо-обробленоїрослинної олії, (лляної за ГОСТ 5791-81; конопляної за ГОСТ 8989-73 абосоняшникової за ГОСТ 1129-73); термообробка олії складається з її нагрівання дотемператури 140-150 0С і витримці при цій температурі 2-3 год.,після охолодження олія повинна відстоятися не менш 48 год., осад олії неповинен використовуватися при запресуванні.
— по’єднуємі пресуванням елементи колісних пар повиннімати однакову температуру, допускається різниця температур не більше 10 0С,за умови перевищення температури колеса над температурою осі; вимірюваннятемператури деталей виконується універсальним термометром ЭТП-М ГОСТ 8711-73;
— масштаб запису діаграм запресування по довжиніповинен бути не менш 1:2, а 1 мм діаграми по висоті повинен відповідати зусиллюне більш 25 кН (2,5 тс);
— запресування суцільнокатаних коліс на осі повиннавиконуватися на гідравлічних пресах з записом на стрічці діаграми запресування (зусилля– шлях) самописним пристроєм.
Клас точності самописного приладу повинен бути ненижче 1,5%,
Товщина лінії запису – не більш 0,6 (ГОСТ 2405-88),ширина діаграмної стрічки – не менш 100 мм, швидкість руху плунжера гідравлічного преса при запресуванні не повинна перевищувати 3 мм/с. Швидкість рухуплунжера преса визначається як результат ділення хода плунжера, якийвимірюється лінійкою, на час, що вимірюється секундоміром. Вимірюваннявиконується три рази. за значення швидкості приймається середнє значення трьохвимірювань.
Величина конечних зусиль запресування на кожні 100 мм діаметру підматочинної частини осі повинна бути в межах:
390-580 кН (39-58 тс) при шорсткості поверхні отворуматочини колеса Rz≤20 мкм;
430-580 кН (43-58 тс) шорсткості поверхні отворуматочини колеса 20
Значення конечних зусиль запресування визначають задіаграмою для кожної сторони колісної пари. У випадку розбіжностей в оцінюваннізначень їх визначатють за допомогою лінійки з урахуванням масштабу запису.
Величина натягів при запресуванні колеса на ось длядосягнення необхідних зусиль запресування встановлюється в межах 0,10-0,25 мм. На практиці оптимальні значення натягів складають 0,18-0,21 мм, значення натягів, близьких до встановлених меж 0,10-0,25, часто призводять до зменшення чиперевищення зусиль запресування. Натяг визначається як різниця діаметрівпідматочинної частини осі і отвору маточини колеса. Вимірювання діаметрівотворів маточин коліс і підматочинних частин осей проводяться мікрометричнимнутроміром і мікрометричною скобою в двох взаємно перпендикулярних площинах затрьома перерізами по довжині маточини колеса і підматочинних частин осі вмісцях посадки маточин коліс: по середині і на відстані 70-80 мм по обох сторонах від неї. За значення діаметра елемента приймають середнє значення шестивимірювань.
Процес запресування коліс на ось виконується наступнимчином. Підготовлене колесо і ось підвішують на балці пресу так, щоб геометричніосі отвору маточини, плунжера преса і вагонної осі співпадали. Спряженіповерхні осі і колеса покривають рівним шаром оливи. Кінець осі вставляють вотвір маточини, а торець іншого кінця осі впирають в торець плунжера. Длязахисту від ушкодження шийки осі, на неї надівають запобіжний стакан, вмикаютьелектродвигун пресу, який забезпечує рух плунжера зі швидкістю, необхідною дляякісного запресування. Після посадки одного колеса ось повертають на 1800,і процес повторюється.
3.2 Методи контролю пресовогоз’єднання
Контроль пресового з’єднання колеса з віссювиконується за діаграмою запресування: контролюючими параметрами є формадіаграми, довжина спряження і конечне зусилля запресування. За формою нормальнадіаграма запресування повинна мати плавно зростаючу криву по всій довжині зпочатку до кінця. Мінімально допустима довжина спряження, що визначається задіаграмою запресування (див. рисунок 3.2), повинна бути не менш Z = 145і, де і– передаточне число індикатора (масштаб діаграми по довжині).
Величину конечних зусиль Рзк на діаграмізапресування визначають за рівнем точки кривої, яка відповідає закінченнюпроцесу запресування. При розташування діаграми вище або нижче нульової лінії,а також при перекосі, запресування не бракується, а конечні зусиллязапресування визначаються рівнем точки діаграми, яка відповідає запресуванню зурахуванням величини зміщення від нульової лінії.

/>
Рисунок 3.2 –Діаграма запресування
Довжина спряження Z на діаграмі запресуваннявизначається величиною абсциси активної гілки, тобто від початку від початку їїпідйому до точки переходу в горизонтальну або похилу ділянку в кінці. Привідсутності горизонтальної або похилої ділянки в кінці довжина спряженнядорівнює довжині діаграми. При оцінюванні довжини спряження діаграм вимірянадовжина повинна бути зменшена на величину горизонтальної прямої або їх суми.Горизонтальні ділянки на діаграмі довжиною менш 1 мм при масштабі запису 1:2 не враховуються.
Порядок визначення якості (придатності) пресовихз’єднань, діаграми яких мають відхилення від нормальної форми, згідно [6]приведений у таблиці 3.1.
При застосуванні самописного пристрою класу точності1,5% діаграми запресування можуть мати додаткові відхилення, при яких пресовіз’єднання вважаються придатними (див. рисунок 3.13 — 3.15).
/>
Рисунок 3.13 – Діаграма зі стрибкомкривої на початку запресування паралельним лінії відбою до 98,1 кН (10 тс)

/>
Рисунок 3.14 – Діаграма зі стрибком кривої на будь-якій ділянці кривої до29,48 кН (3 тс), окрім початку і кінця запресування
/>
Рисунок 3.15 — Діаграма з падінням тисків запресуванняна будь-якій ділянці кривої до 9,81 кН (1 тс)
У випадку, якщо при напресуванні колеса на ось будеотримана незадовільна за формою і довжиною спряження або конечне зусиллязапресування не буде відповідати встановленим нормам, пресове з’єднаннябракується і підлягає розпресуванню.
Розпресоване колесо дозволяється повторно насаджуватина той же або інший кінець або іншу розпресовану ось без додаткової механічноїобробки осі при умові, що на посадочних поверхнях підматочинної частини осі іотвору маточини колеса немає задирів.
Не дозволяється більш двох разів перепресовуватиколесо на один і той же кінець осі без додаткової механічної обробки одної ізспряжених поверхонь.
При перепресуванні конечне зусилля повинно відповідатизазначеним вище зусиллям зі збільшенням нижньої межі на 15%.
Забороняється повторно перепресовувати з’єднання,діаграми яких мали різкі коливанню тиску (рисунок 3.2).
На підматочинній частині осі після розпресуваннядопускаються риски глибиною не більш 0,3 мм.
Колесо або ось, які були запресовані і перепресоавні,дозволяється використовувати без додаткової механічної обробки для встановленняно нові кінець осі або колесо.
Для усунення забоїн, вм’ятин, рисок та інших дефектів,які виявлено перед формуванням або після перепресуванням колісної пари,підматочинні частини осей допускається виконувати додаткову механічну обробку іповторне зміцнення накатуванням роликами. При цьому повторне дефектоскопуванняне виконується.
На типовому бланку діаграми записують наступнівідомості (див. рисунок 3.16): 1 – інвентарний номер пресу; 2, 3 – величинудіаметрів підматочинних частин осі (з точністю 0,01 мм, права і ліва сторона); 4, 5 – величину діаметрів отворів маточин коліс (відповідно з правоїй з лівої сторони колісної пари); 6, 7 – величину натягу (з правої й з лівоїсторони); 8, 9 – порядковий номер запресування, вказавши відповідну сторонуколісної пари (права чи ліва), 10 – номер осі; 11, 15 – номер колеса; 12, 16 –номер плавки колеса; 13, 17 – номер завода-виготовлювача колеса і ріквиготовлення колеса (дві останні цифри); 14, 18 – конечне зусилля запресуванняв тонно-силах; 19, 20 – шорсткість отвору маточини колеса в мкм.
На кожній забракованій діаграмівиконується примітка “брак” з наведенням причини.
Придатні діаграми запресування після формуванняколісних пар зберігаються на протязі 20 років. При цьому до придатних діаграмзапресувань, що отримані при перепресуваннях елементів колісної пари, повиннідодаватись забраковані діаграми запресування, які отримані при попередніхнапресуваннях цих елементів.
У сформованих колісних пар підлягають перевірцінаступні параметри: відстань поміж внутрішніми боковими поверхнями ободівколіс; різниця відстаней поміж внутрішніми боковими поверхнями ободів коліс доближніх до них торців осі; різниця діаметрів коліс по кругу катання; відхиленнявід соосності кругів катання коліс відносно осі базової поверхні.
Таблиця 3.1 Визначення придатності пресових з’єднаньВид відхилення діаграми запресування від нормальної форми Причина виникнення Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання 1. Різкі коливання тиску в будь-якій частині діаграми (рисунок 3.3). Наявність на посадочній поверхні отвору маточини або підматочинної частини осі чітко виражених нерівностей. Підлягає бракуванню, пере-пресування не допускається.
/>
Рисунок 3.3
2. Плавні коливання тиску на довжині лінії спряження (рисунок 3.4, 3.5).
/>а)
б) Наявність на посадочній поверхні отвору маточини або підматочинної частини осі більш довгих нерівностей, ніж у попередньому пункті.
Можливі варіанти:
— при постійному підвищенні запресувального тиску, тобто коли кожне наступне значення вище попереднього (рисунок 3.4, а), з’єднання бракуванню не підлягає;
— при наявності падіння тиску, тобто коли наступне значення нижче попереднього (рисунок 3.4, б) з’єднання підлягає бракуванню;
— при наявності горизонтальних прямих (рисунок 3.5) довжиною, яка перевищує допустимі величини, з’єднання підлягає бракуванню. Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми Причина виникнення Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
/>
Рисунок 3.5 Допускається при масштабі запису 1:2 мати на діаграмі одну горизонтальну пряму довжиною не більш 5 мм або декілька прямих загальною довжиною не більш 5 мм, для пристрою класу точності 1,5 горизонтальні прямі з загальною довжиною до 10 мм. При іншому масштабі запису виконується перерахунок допустимої довжини горизонтальної прямої.
3. Стрибок тиску в кінці лінії запресування на діаграмі (рисунок 3.6).
/>
Рисунок 3.6 Уповільнене припинення надходження оливи до циліндра преса при закінченні процесу запресування. З’єднання бракуванню не підлягає; величина конечного зусилля визначається рівнем точки кривої, розташованої перед стрибком. Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми Причина виникнення Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
4. Різкий стрибок тиску на початку лінії запресування на діаграмі (рисунок 3.7).
/>
Рисунок 3.7 Невірне виконання запресу-вального конуса на підмато-чинній частині осі або окру-глення радіусом 5 мм кромки отвору з боку внутрішнього торця маточини колеса.
Пресове з’єднання підлягає бракуванню, якщо напрямок лінії початку запресування відхиляється від напрямку лінії кінця запресування менш ніж 50в бік діаграми (рисунок 3.7). Не підлягають бракуванню з’єднання, у яких величина стрибка тиску на початку діаграми складає 20 кН (2 тс) і менш.
5. Увігнутість кривої лінії запресування (рисунок 3.8).
/>

а)
Рисунок 3.8 Наявність попутних нерів-ностей на посадочних поверх-нях осі і колеса.
З’єднання не підлягає браку-ванню, якщо вся крива розташована вище прямої, що сполучає початкову точку діаграми з точкою, розташо-ваною на відстані, що дорівнює довжині спряження (рисунок 3.8, а) і вказує на даній діаграмі мінімально допустимий запресу-вальний тиск РЗК min. Не підлягають бракуванню також з’єднання, у яких частина кривої діаграми на відстані не більш 15 мм від початку (при масштабі запису 1:2) розташована нижче вказаної прямої. При недотри-манні вказаних вимог з’єднання підлягає бракуванню (рисунок 3.8, б). Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми Причина виникнення Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
6. Циклічні коливання тиску, або так званий “стук” (рисунок 3.9).
/>
Рисунок 3.9 Розрідження оливи, що застосовується для змащування посадочних поверхонь. З’єднання підлягає бракуванню.
7. Місцева вгнутість лінії тиску в першій половині діаграмі (рисунок 3.10).
/>

а) Перекіс маточини колеса відносно підматочинної частини осі при запресуванні.
Можливі варіанти:
— при наявності падіння тиску, тобто коли наступне значення зусилля запресування нижче попереднього (рисунок 3.10, а) підлягає бракуванню;
— при відсутності падіння тиску оцінка якості запресування виконується аналогічно п. 5: не підлягає бракуванню – рисунок 3.10, б, підлягає бракуванню – рисунок 3.11 Вид відхилення діаграми запресування від нормальної форми Причина виникнення Оцінка якості (придатності) пресового з’єднання
/>
Рисунок 3.11
8. Горизонтальна (рисунок 3.12, а) або по-хила лінія (рисунок 3.12, б) в кінці діаграми.
/>а)
б)Рисунок 3.12 Наявність западини на посадочних поверхнях зі зовнішнього боку маточини колеса або внутрішньої сторони підматочинної частини осі. З’єднання підлягає бракуванню, якщо довжина спряження на діаграмі менш установленої.

/>
Рисунок 3.16 – Бланк діаграми

4. РОЗРАХУНОК БІЧНОЇ РАМИ ВІЗКА
 
4.1 Навантаження, що діють на бічнураму
Вертикальне статичне навантаження
/>, (4.1)
де /> -навантаження від осі на рейки, /> кН;
/> - вага колісної пари з буксами, /> т.
/> кН.
Вертикальне навантаження вважаємо прикладеним ізосередженим в центрах встановлення пружин.
/>, (4.2)
де /> -кількість пружин в ресорному комплекті, />.
/> кН.
Навантаження від пружин дорівнюють
/> кН; /> кН
Вертикальне динамічне навантаження
/>, (4.3)
де /> -коефіцієнт вертикальної динаміки, що визначається за формулою

/>, (4.4)
де /> -середнє значення коефіцієнта вертикальної динаміки;
/> - параметр розподілення, />;
/> - довірильна ймовірність, />.
/>, (4.5)
де /> -коефіцієнт для не обресорених частин візка, />;
/> - коефіцієнт, що враховує впливкількості осей (n) у візку
/>;
/> - максимальна швидкість руху вагона,/> м/хв;
/> - статичний прогин ресорногокомплекту, />.
/>
/>
/> кН.
Вертикальна складова від сили інерції при гальмуванні
1) виходячиіз уповільнення 0,2q
/>, (4.6)
де /> - вагабрутто вагона, /> кН;
/> - відстань від осі колісної пари доцентра мас кузова вагона, /> м;
/> - база вагона, /> м.
/> кН.
2) припонижених швидкостях руху, виходячи із уповільнення 3q
/>, (4.7)
/> кН.
Горизонтальні сили
Сила вітру
/>, (4.8)
де /> - тисквітру, /> Па;
/> - бічна проекція кузова вагона, />.
/> кН.
Відцентрова сила
/>, (4.9)
/> кН.
Сумарне горизонтальне навантаження на бічну раму
/>, (4.10)
/> кН.
Вертикальна складова на раму від дії горизонтальноїсили

/>
Рисунок 4.1 Схема навантажень
Відцентрова сила від ваги кузова
/>, (4.11)
де /> кН.
/> кН.
Сумарна бічна сила, що діє на кузов
/>, (4.12)
/> кН.
Визначаємо центр прикладення сили /> відносно осі колісної пари
/>, (4.13)
/> м
Із умови рівноваги кузова випливає:
/>,
/>.
де /> -жорсткість ресорного комплекту.
/>, (4.14)
де /> - числоресорних комплектів на одному боці вагона, />;
/> - жорсткість ресорного комплекту, /> МН/м.
/>
Зусилля на бічні рами визначаємо за формулою
/>, (4.15)
/> кН.
Повздовжнє навантаження при гальмуванні
а) виходячи із уповільнення 0,2q
/>, (4.16)
/> кН.
б) виходячи із уповільнення 3q
/>, (4.17)
/> кН.
Сумарне вертикальне навантаження
за I режимом
/>, (4.18)
/> кН.
за III режимом
/>, (4.19)
/> кН.
Сумарний коефіцієнт вертикальної динаміки
/>, (4.20)
/>
Визначення навантажень на бічну раму від напрямляючизусиль рейок, сил тертя між колесами і рейками, а також горизонтальних зусиль,що обумовлені бічними навантаженнями.
При визначені навантажень приймаємо наступніприпущення:
— вертикальні навантаження коліс на рейки рівні міжсобою;
— горизонтальні сили діють в одній площині;
— рама візка жорстка, колісні пари не зміщуютьсявідносно рами.

/>
Рисунок 4.2 — Схема проміжного положення візка вкривій
/> - сила тертя між колесом і рейками
/>, (4.21)
де /> -вертикальне навантаження колеса на рейку, приймаємо рівним вазі вагона брутто,що припадає на одне колесо, /> кН;
/> - коефіцієнт тертя між колесом ірейкою, />;
/> - кути, що утворенірадіус-векторами, проведеними із полюса повороту до точок контакту колес зрейками і повздовжньою віссю візка;
/> - відстань між кругами коченняколіс, /> мм;
/> - база візка, /> мм;
/> - відстань від полоси повороту досередини бази візка;
/> - горизонтальна реакція рейки нагребінь колеса;
/> - бічне навантаження на п’ятник,рівне сумі відцентрової сили вагону і тику вітру на кузов.
/>, (4.22)

/> кН.
/> кН.
Величина напрямляючого зусилля /> і положення полюсаповороту визначається з рівняння рівноваги сил
/> (4.23)
/>, (4.24)
/>
/> см, [4], гл. 5
/>; />
/>; />
/>; />
/>; />
/>
/>
По формулі (5.23) визначаємо значення />
/>
/> кН
/>
Рисунок 4.3 — Схема сил, що діють на колісні пари прируху візка в кривій

Сили, що діють на візок при русі в кривій визначаємонаступним чином:
/>, (4.25)
/> кН.
/>, (4.26)
/> кН.
/>, (4.27)
/> кН.
/>, (4.28)
/> кН.
/>, (4.29)
/> кН.
/>, (4.30)
/> кН.

/>, (4.31)
/> кН.
/>, (4.32)
/> кН
Повздовжня сила, що діє на бічну раму, дорівнює
/>, (4.33)
/> кН.
Горизонтальна сила, що діє на бічну раму
/> кН.
Реакція на колонки бокової рами від сили /> кН
/>, (4.34)
де /> -розрахункова ширина ресорного проєму, /> см.
/> кН,
/> кН.
Рамна сила
/>, (4.35)

де /> -осьове навантаження, /> кН;
/> - коефіцієнт горизонтальноїдинаміки.
/>, (4.36)
де /> -середнє значення коефіцієнта горизонтальної динаміки;
/> - довірильна ймовірність, />.
/>, (4.37)
де /> -коефіцієнт що враховує вплив кількості осей, />;
/> - коефіцієнт, що враховує типходових частин вагона, /> для вантажнихвагонів на без люлечних візках з великою горизонтальною жорсткістюпідвішування;
/> - швидкість руху вагона, /> м/с.
/>
/>
/> кН.
4.2 Розрахунок бічної рами відвертикального навантаження
 
/>
Рисунок 4.4 – Геометрична розрахункова схема бічноїрами візка

/>
Рисунок 4.5 – Схема вертикального навантаження бічноїрами
/>
 
Рисунок 4.6 – Розрахункова схема бічної рами відвертикального навантаження
/>
Рисунок 4.7 — Схема розрахункових перерізів
Визначення зовнішніх моментів защемлення відвертикального статичного навантаження. Вигинаючий момент в вузлах 1, 4 дорівнює
/> Н×м

/>
Рисунок 4.8 — Схема прикладення навантажень донижнього поясу бічної рами
/>; />;/>
Вигинальний момент в задільці від зусиль />
/>, (4.38)
де /> м;
/> м;
/> м.
/>
/>
Рисунок 4.9 — Епюри вигинальних моментів відвертикального статичного навантаження (Н×м)

/>
Рисунок 4.10 — Епюра нормальних сил (Н)

5. РОЗРАХУНОК НАДРЕСОРНОЇ БАЛКИ
При проектуванні вагонів та їх вузлів повинні бутизабезпечені необхідна несуча здатність усіх елементів, що сприймають експлуатаційнінавантаження, та необхідні ходові якості вагона, що забезпечують безпеку руху взаданих умовах експлуатації.
Несуча здатність конструкцій ходових частин вагонівзгідно „Норм …” [2] і відповідно до розрахункових навантажень оцінюється задопустимими значеннями напружень та деформацій, запасу міцності, показникамнадійності.
Виконаємо розрахунок надресорної балки візка задопустимими значеннями напружень.Вихіднідані для розрахунку приведені в таблиці 5.1.Таблиця5.1 – Вихідні данніПараметр Позначення Значення Осьове навантаження, кН(т)
/> 196,2 (20) Сила ваги візка, кН(т)
/> 44,832 (4,570) Сила ваги надресорної балки, кН(т)
/> 5,023 (0,512) Сила ваги кузова, кН(т)
/> 695,137 (70,86) Сила ваги вагона брутто, кН(т)
/> 784,8 (80) База умовного вагона, м
/> 7,8 Довжина по осям зчеплення автозчепів, м
/> 12,02 Відстань між упорними плитами автозчепів, м
/> 10,05 Розрахункова довжина корпуса автозчепу, м
/> 1,0 Число осей у візку
/> 2 Матеріал надресорної балки - 09Г2С по ГОСТ 19281-89

5.1 Визначення навантажень за I-м і III-мрозрахунковими режимами
 
Поєднання та величини навантажень, що діють нанадресорну балку візка розраховувались згідно таблиці 2.4 “Норм...”[2].
За першим розрахунковим режимомрозглядається відносно рідкісне поєднання екстремальних навантажень. Основнавимога при розрахунку на міцність за цим режимом – не допустити виникненнязалишкових деформацій (ушкоджень) вузла або деталі. В експлуатації першомурежиму розрахунку відповідає осаджування та рушання великовагового поїзда змісця, зіткнення вагонів при маневрах, в тому ж числі при розпуску вагонів зсортирувальної гірки, екстрене гальмування в поїздах при малих швидкостях руху.
За третім розрахунковим режимомрозглядається відносно часте можливе поєднання помірних за величиноюнавантажень, характерне для нормальної роботи вагона в поїзді, що рухається.Основна вимога при розрахунку за цим режимом – не допустити руйнування вузлаабо деталі від утоми. В експлуатації третій режим відповідає випадку рухувагона в складі поїзда по прямим і кривим ділянкам колії та стрілочнимпереводам з допустимою швидкістю, аж до конструкційної, при періодичнихслужбових регулювальні гальмування, періодичних помірних ривках і поштовхах,штатній роботі вузлів вагона.
У відповідності з рекомендаціями „Норм...” розрахуноквиконуємо методом конечних елементів. Розрахункова модель над ресорної балкивізка була виконана в програмному забезпеченні КОМПАС-3D. Розрахунок виконано впрограмному забезпеченні COSMOS\Works v6.0, що реалізує метод конечнихелементів на ЕОМ.
При створенні сітки конечних елементів буливикористані об’ємні конечні елементи. При створенні моделі із розрахунковоїсхеми були виключені елементи, що незначно впливають на міцність конструкції,такі, як кронштейни і т. п.
Розрахункова модель над ресорної балки приведена нарисунках 5.1, 5.2, 5.3.
/>Рисунок5.1 – Розрахункова модель надресорної балки: вид збоку
/>
Рисунок 5.2 – Розрахункова модель надресорної балки:вид зверху
/>

Рисунок 5.3 – Розрахункова модель надресорної балки
5.1.1 I розрахунковий режим
При першому розрахунковому режимірозглядаються три варіанти поєднання навантажень:
а) на надресорну балку діють сила ваги кузова вагонабрутто, вертикальна добавка від дії повздовжньої сили інерції кузова;
б) на надресорну балку діють сила ваги вагона брутто,50% вертикальної добавки від повздовжньої сили інерції кузова, поперечнаскладова повздовжньої квазістатичної сили, сила інерції колісної пари;
в) на надресорну балку діють сила ваги вагона брутто,50% вертикальної добавки повздовжньої сили інерції, сили взаємодії підп’ятниказ кузовом вагона, що виникає при гальмуванні завантаженого вагонавагоноуповільнювачем при проходженні гірки.
Перше поєднання навантажень.
Сила ваги кузова вагона брутто, щодіє на надресорну балку, дорівнює:
/>, (5.1)
/> кН.
Вертикальна добавка від повздовжньоїсили інерції кузова визначається за формулою:
/>, (5.2)
де />–повздовжня квазістатична сила, />МН;
/> — відстань від центра ваги кузова доосі автозчепу, />м.
/>кН
Допустимі напруження при даномусполученні навантажень приймаються рівним границі текучості матеріалу:
/>МПа, (5.3)
де />–границя текучості для сталі 09Г2Д.
Схема прикладення навантажень при першому їх поєднанніприведена на рисунку 5.4.
/>Рисунок 5.4 – Розрахункова схема за першим поєднаннямнавантаженьДругепоєднання навантажень.
Сила ваги кузова вагона брутто, що діє на надресорнубалку, дорівнює:
/> кН.
50% верти4кальної добавки відповздовжньої сили інерції кузова складають:
/> кН.
Поперечна складова повздовжньоїквазістатичної сили:
/>, (5.4)
де />–повздовжня квазістатична сила, />МН;
/> — можливе бокове переміщенняшворневого перерізу кузова вагона за рахунок зазорів колісної пари в рель совійколії, зазорів в буксових направляючих, п’ятниках і пружних деформацій ресор,при розрахунках вантажних вагонів приймають />мм;
/>– радіус розрахункової кривої, />м.
/> кН.
Допустимі напруження при даному сполученні навантаженьприймаються рівними:
/> (5.5)
/> МПа
Схема прикладення навантажень придругому їх поєднанні приведена на рисунку 5.5./>Рисунок5.5 – Розрахункова схема за другим поєднанням навантажень
Третє поєднання навантажень.
Сила ваги кузова вагона брутто, щодіє на надресорну балку, дорівнює:
/>кН.
50% вертикальної добавки від повздовжньої сили інерціїкузова складають:
/> кН.
Силу взаємодії підп’ятника з кузовомвагона, що виникає при гальмуванні завантаженого вагона вагоноуповільнювачемпри проходженні гірки, приймаємо з розрахунку:
/>, (5.6)

де /> - силастворювана вагоноуповільнювачем, що приходиться на одну колісну пару, /> кН.
/> кН.
Схема прикладення навантажень при третьому їх поєднанні при-ведена нарисунку 5.6.
/>
Рисунок 5.6 – Розрахункова схема за третім поєднаннямнавантажень
5.1.2 Третій розрахунковий режим
При третьому розрахунковому режимі на надресорну балкувізка діють наступні навантаження:
- сила вагикузова вагона брутто;
- силаінерції візка;
- вертикальнединамічне навантаження;
- відцентровасила, що виникає при русі вагона в кривій;
- вертикальнаскладова від дії відцентрової сили.Силаваги кузова:
/>кН.
Вертикальне динамічне навантаження:
/> (5.7)

Для шворневих вузлів вагона (надресорної балки)коефіцієнт вертикальної динаміки визначається з врахуванням впливуперевалювання кузова за формулою:
/>, (5.8)
де />–коефіцієнт, приймаємо згідно „Норм...” />.
Коефіцієнт вертикальної динаміки для обресоренихчастин візка визначається за формулою (4.4):
/>
/>
/>
/>
/> кН
Відцентрова сила, що виникає при русі вагона в кривій, для вантажнихвагонів приймається згідно „ Норм...” рівною 7.5% від ваги кузова з вантажем,тобто дорівнює:
/> (5.9)
/> кН.
Вертикальна добавка від відцентрової сили визначається за формулою:
/>, (5.10)

де />–відстань від центру ваги кузова до плоскої опорної поверхні, />м;
де />–відстань від центра підп’ятника до центра ковзуна, />м
/> кН.
Силу інерції візка визначаємо за формулою (5,2 ) при />МН
/> кН.
Допустимі напруження при третьому режимі навантаженьприймаються рівними:
/>МПа,
Схема прикладення навантажень при третьому режимі навантажень приведенана рисунку 5.7.
/>
Рисунок 5.7 – Розрахункова схема за III розрахунковимрежимом
5.2 Результати розрахунків надресорної балки
 
У результаті розрахунку отримано картининапружено-деформованого стану надресорної балки візка при першому і третьомурозрахунковому режимах.
Для визначення напружень, що виникають в надресорнійбалці, були прийняті оціночні зони, які зображені на рисунку
Картина напружено-деформованого стану надресорноїбалки візка при першому режимі завантаження наведена на рисунках для першого5.4, другого і третього 5.5, 5.6 поєднання навантажень; для третьогорозрахункового режиму – на рисунку 5.7.

6. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РЕСОРНОГОПІДВІШУВАННЯ
6.1 Розрахунок параметрів підвішування
 
Даний розрахунок виконано для визначення гнучкості, жорсткості, прогинуресорного комплекту візка.
Ресорне підвішування візка складається з двохкомплектів, кожен з яких має по 7 подвійних пружин та по два клинових гасникаколивань.
Таблиця 6.1 — Технічна характеристика пружинПараметр Значення для пружини Зовнішня пружина Внутрішня пружина (під клином) Внутрішня пружина Вага М, кг 14,6 7,85 8,85
/>Висота у вільному стані />, мм 265 265 235
Зовнішній діаметр />, мм 200 138 138
Діаметр прутка />, мм 27 21 24
/>/>/>Середній діаметр />, мм 173 117 114
Число робочих витків /> 4,5 6,5 5,5
Повне число витків /> 6,0 8,0 7,0
Шаг витка />, мм 52,9 37,5 38,4
Індекс пружини /> 6,407 5,571 4,750
Вертикальну жорсткістьциліндричної пружини стиснення /> обчислимоза формулою [ 2, с. 180]:
/>, (6.1)
де /> – коефіцієнт, />,
/> –кут підйому гвинтової лінії навантаженої пружини, обчислимо за формулою (5.2);
/> – модуль зсуву, обчислимо за формулою(5.3) [ 2, с. 180], Па.
/>, (6.2)
Для кожної з пружинмаємо:
– зовнішня
/> рад/>0,
/>;
– внутрішня підклином
/> рад/>0,
/>;
– внутрішня
/> рад/>0;
/>.
/>,(6.3)
де /> – коефіцієнт Пуассона, длясталі />;
/> – модуль пружності, /> Па [2, с. 195].
/> Па.
Вертикальна жорсткістькожної пружини становитиме:
– зовнішня
/> Н /> кН;
– внутрішня під клином
/> Н /> кН;
– внутрішня
/> Н /> кН;
Сумарнажорсткість пружин при порожньому вагоні (жосткість зовнішніх і підклиновихпружин):
/>, (6.4)
/> кН.
Сумарна жорсткість пружин при завантаженому вагоні(жосткість усіх пружин):
/>,  (6.5)
/> кН.
Статичненавантаження на ресорний комплект при порожньому вагоні становитиме:
/>.
де /> – прискореннявільного падіння, /> м/с2;
/> – вага тари вагона(напіввагона), /> т;
/> – вага візка, /> т;
/> – вага надресорної балки, /> т.
/> кН.
Статичне навантаження на ресорний комплект призавантаженому вагоні становитиме:
/>, (6.6)
де /> – максимальнодопустиме навантаження від колісної пари на рейки, згідно завдання /> кН.
/> кН.
Статичнийпрогин ресорного підвішування візка обчислимо за формулою:
/>, (6.7)
Тоді статичний прогин становитиме:
– для порожнього вагона при />
/> м /> мм;
– для завантаженого вагона при />
/> м /> мм.
Графічнохарактеристика ресорного підвішування одного комплекту ресорного підвішуваннявізка наведено на рисунку 6.1.

/>
Рисунок 6.1 – Характеристикаодного комлекту ресорного підвішування
Гнучкість ресорного підвішування візка обчислимо заформулою [ 2, с. 177]:
/>, (6.8)
Гнучкість ресорного підвішування візка становитиме:
– при порожньому вагоні
/>м/кН /> мм/т;
– при завантаженому вагоні
/>м/кН /> мм/т.
6.2 Розрахунокпружин на міцність
 
Розрахунокпружин на міцність виконують за допустимими напруженнями для ІІІ-горозрахункового режиму [ 2, с. 192]:

/>, (6.9)
де /> – напруження віддії вертикального і горизонтального навантажень відповідно;
/> – допустимінапруження для ІІІ-го розрахункового режиму, допустимі напруження за ІІІ-мрежимом вибирають, виходячи з границі витривалості матеріала, тобто дляматеріалу пружин, сталі 60C2XФА, /> МПа.
Напруження віддії вертикального навантаження обчислимо за формулою [ 2, с. 191]:
/>, (6.10)
де /> – розрахунковенавантаження на пружину;
/> – поправочнийкоефіцієнт, що залежить від індексу пружини.
Навантаження /> обчислимо за формулою:
/>, (6.11)
де /> – відповідномаксимальне статичне розрахункове навантаження на пружину та вертикальна динамічнадобавка.
Розрахункове статичне навантаження на кожну пружинузнайдемо, виходячи з максимального статичного навантаження на комплект /> кН, та враховуючи те,що комплект складається з 5-и дворядних пружин жорсткості (/>) і 2-х підклиновихдворядних пружин жорсткості (/>).
Навантаження на кожну з дворядних пружин дістанемо увиді:
– підклинова пружина

/>, (6.12)
/> кН;
– іншіпружини
/>, (6.13)
/> кН;
Вертикальне статичне навантаження на кожну пружинудістанемо у виді:
– зовнішняпружина
/>,(6.14)
або
/>, (6.15)
/> кН,
або
/> кН;
– внутрішня підклинова пружина
/>, (6.16)

/> кН;
– внутрішняпружина
/>, (6.17)
/> кН.
Динамічнувертикальну добавку на кожну пружину обчислимо за формулою:
/>, (6.18)
де /> – коефіцієнтвертикальної динаміки обресорених частин візка.
Коефіцієнт вертикальної динаміки обчислимо за формулою(4.4):
/>
/>
Тодівертикальне розрахункове навантаження на кожну пружину становитиме:
– зовнішня пружина
/> кН;
– внутрішня підклинова пружина
/> кН;
– внутрішня пружина
/> кН.
Поправочнийкоефіцієнт обчислимо за формулою [ 2, с. 191]:

/>,  (6.19)
/>;
/>;
/>.
Тоді напруження в матеріалі пружини від розрахунковоговертикального навантаження за формулою (6.10) становлять:
– зовнішня пружина
/> Па /> МПа;
– внутрішня підклинова пружина
/> Па /> МПа;
– внутрішня пружина
/> Па /> МПа.
Напруження в матеріалі пружин від горизонтальногонавантаження знайдемо за формулою [2, с. 191]:
/>, (6.20)
де /> – розрахунковагоризонтальна сила на пружину, визначається як 50 % бокової сили вагона,згідно з пунктом 2.3.2 [2] бокова сила, що дорівнює різниці центробіжної сили ігоризонтальної складової сили ваги, що виникає внаслідок підвіщення зовнішньоїрейки, з урахуванням коефіцієнтів динамічності для вантажних вагонівприймається рівною 7,5 % від вертикального навантаження, отжегоризонтальне навантаження на пружину знайдемо у виді:
/>, (6.21)
/>,  (6.22)
/>, (6.23)
/>, (6.24)
/>, (6.25)
/>, (6.26)
/>,  (6.27)
де /> – висотапружини під вертикальним навантаженням.
Висоту пружини /> знайдемоза формулою [ 2, с. 181]:
/>,  (6.28)
Подальший розрахунок виконуємо лише для зовнішньоїпружини, а для решти зводимо до таблиці 6.2
/> мм,
/>, />,
/>,
/> м4,
/>
/>
/>
/> кН
/> Па /> МПа
Дані, отримані після розрахунку інших пружин зводимо втаблицю 6.2.Таблиця6.2Параметр Значення для пружини Зовнішня пружина Внутрішня пружина (під клином) Внутрішня пружина 1 2 3 4
/>Висота у вільному стані />, мм 265 265 235
Діаметр пруткка />, мм 27 21 24
/>/>/>Середній діаметр />, мм 173 117 114
Число робочих витків /> 4,5 6,5 5,5
Індекс пружини /> 6,407 5,571 4,750
/>, мм 45,5 45,5 17,5
/>, мм 192,5 192,5 193,5
/> 0,0787 0,0806 0,0983
/>, град
4,20
4,60
5,620
/> 15,69 14,33 11,73
/>, м4
0,26·10-7
0,10·10-7
0,16·10-7
/>
4,715·106
3,07·106
4,58·106
/>, кН 13,4 10,92 23,8
/> 6,21 8,65 9,14
/> 1,106 1,124 1,148
/>, кН 5,025 4,095 8,925
/>, МПа 200 286 273
Сумарні напруження для кожної з пружин становлять:
– зовнішня пружина
/>;
– внутрішня підклинова
/>;
– внутрішня
/>.
6.3 Обчисленнякоефіцієнтів відносного тертя
Відносне тертя за одне повне коливання визначається звиразу:
/>, (6.29)
/>, (6.30)
де /> і /> – коефіцієнти тертя міжповерхнями клину, що дотикаються до фрикційної планки та надресорної балки,приймаємо рівними 0,31;
/> — число клинів у комплекті, />;/>
/> – число пружин в комплекті, />;
/> – число пружин під одним клином, />.
/>.

7. ВПИСУВАННЯ ВІЗКА В ГАБАРИТ
Під вписуванням візка в габарит мається на увазівизначення за встановленою методикою допустимих у даному габариті будівельнихрозмірів відповідних частин спроектованого візка.
Відповідно ГОСТ 9238-83 візки всіх вантажних вагонів(за виключенням вагонів, що будуються за габаритом 03-ВМ), незалежно відгабариту, за яким будується кузов, — будуються за габаритом 02-ВМ з нижнімобрисом, приведеним на кресленні 15д ГОСТ 9238-83.з
Для визначення допустимого будівельного обрисупроектуємого візка необхідно виконати розрахунок можливих статичних понижень ігоризонтальних поперечних переміщень, виходячи з особливостей конструкції івстановлених норм спрацювання вузлів візка.
Найменші допустимі вертикальнібудівельні розміри проектуємого візка понизу отримують шляхом збільшеннявертикальних розмірів габариту рухомого складу на величину можливого в експлуатаціїстатичного паралельного пониження візка внаслідок максимального нормованогозносу його частин, а для обресорених деталей – й внаслідок рівномірної осадкиресор.
Максимальні допустимі горизонтальні будівельні розміривізка отримують шляхом зменшення розмірів габариту рухомого складу з кожногобоку на величину поперечних зміщень елементів візка з урахуванням їх допустимихспрацювань.
Розрахунки проводимо у відповідності [4] і [5].
7.1 Вихідні дані для розрахунку
Для проведення розрахунків складаємотаблицю вихідних даних у відповідності з формою П.1.1 [5, с.37]. Дані дотаблиці приймаємо у відповідності з пп. 2.1-2.5, правилами ремонту вантажнихвагонів і даних про вертикальні пониження і горизонтальні поперечні зміщеннявантажних вагонів [5, додаток 5], виходячи з вписування спроектованого візка вгабарит 02-ВМ.Таблиця 7.1–Вихідні дані для розрахункуНайменування Код Позначення Числове значення Габарит візка 1 02-ВМ (15д) База візка, м 4 р 1,85 Максимальний діаметр нових коліс, мм 30
Dmax 950 Мінімальний діаметр гранично зношених коліс, мм 31
Dmin 844 Мінімально допустима відстань між внутрішніми гранями бандажів коліс (колія 1435), мм 32
/> 1358 Мінімально допустима товщина гребеня бандажу по рівню верха голівок рельсів (колія 1435), мм 33
t2 26 Можливе поперечне зміщення букси відносно осі колісної пари, мм 37
q' 1 Можливе поперечне зміщення рами візка відносно букси, мм 38
q'’ 2 Найбільш можливе поперечне зміщення рами візка відносно колісної пари, мм 39 q 3 Можливе поперечне зміщення із центрального положення надресорної балки відносно середини бокової рами, мм 40
w' 24 Теж п’ятника відносно підп’ятника, мм 41
w'є 4 Зниження букси відносно осі колісної пари зносу підшипника, осьової шийки по радіусу, мм 44
Dh1 Допустимий вертикальний знос п’ятника і підп’ятника, мм 50
Dh4 5 Найменування Код Позначення Числове значення Зниження рами візка відносно букси вертикального зносу опірних поверхонь, мм 46
Dh2 2 Залишкове просідання надбуксових ресор – гумометалевих елементів, мм 52
f02 3 Залишкове просідання ресор, мм 53
f02 12 Відстань від напрямляючого перерізу візка до внутрішнього перерізу №0 (переріз по осі колісної пари), м 76
/> Відстань від напрямляючого перерізу візка до його внутрішнього перерізу №1 (середній переріз рами візка), м 77
/> 0,925 Відстань від напрямляючого перерізу візка до його внутрішнього перерізу №2 (переріз по надресорній балці), м 78
/> 0,82 Відстань від напрямляючого перерізу візка до його зовнішнього перерізу №1 (кінцевий переріз рами), м 81
/> 0,283 /> /> /> /> />
Конструктивні і технологічні допуски на основнічастини візка наведені в таблиці 7.2, складеній у відповідності з формою П.1.2[5, с.41].Таблиця7.2 – Додаткові вихідні дані: конструктивні і технологічні допускиНайменування основної частини і частин, закріплених до неї Індекс частини Зазори в шарнірних з’єднаннях, мм Плюсові допуски на розміри частин, мм
по горизонталі, Dqji
по вертикалі, Dhji
по горизонталі, ex
по вертикалі, ey Колісна пара - - Букса 1 - - - 5 Рама візка 2 - - - 10 Надресорна балка 3 - - - 15
7.2 Визначення горизонтальнихобмежень
Горизонтальні обмеження в залежності від поперечнихперерізів, для яких виконується розрахунок, мають наступні позначення:
E0– напрямляючих перерізів; EВ –для внутрішніх перерізів; EН – для зовнішніх перерізів.
Зазначені обмеження розраховуємо за формулами,наведеними в п. 2.2.1 [5, с. 16].
Для колісних пар і закріплених на нихчастинах визначаються обмеження:

/>Dq0i-k (7.1)
де S — ширина колії, S = 1465 мм [5, с. 17];
d – мінімальна відстань між зовнішніми гранями гребенівгранично зношених колісних пар.
/> (7.2)
/> мм
Для зручності запису в таблицівводиться позначення:
/> (7.3)
/>
Для букс і закріплених на них частин визначаютьсяобмеження:
/>. (7.4)
Для рами візка ізакріплених на них частин визначаються обмеження
/>; (7.5)
/>; (7.6)
/>. (7.7)
q=q’+q’’; (7.8)
/>; (7.9)
/>; (7.10)
/>, (7.11)
де k1, k2, k3 –коефіцієнти, які приймаються за таблицею 2.2 [5, с. 18].
Для надресорної балки і закріпленихна ній частин визначається обмеження:
/> (7.12)
Розрахунок коефіцієнтів згідно таблиці 2.2 [5, с. 18]і формул (7.9 — 7.11) наведений у таблиці 7.3.
Таблиця7.3– Розрахунок коефіцієнтів при вписуванні в габарит 02-ВМКоефіцієнт Числовий розрахунок для точок 1-8 для решти точок
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>, мм
/>
/>
/>
/>
/>
Розрахунок горизонтальних обмеженьдля вузлів візка, виконаний за формулами (7.1 — 7.12), приведений для коліснихпар і адаптера у таблиці 7.4, для рами візка і закріплених на неї частин – утаблиці 7.5.

Таблиця 7.4 – Горизонтальні обмеження для колісних пар, букс ізакріплених на них частинахНайменування частини Індекс Позначення обмеження Числовий розрахунок точок габариту 02-ВМ, мм для точок 9-13 для решти нижніх точок Колісна пара
/>
/> Букса 1
/>
/> 1
Таблиця 7.5– Горизонтальні обмеження для рами візка і закріплених на нійчастинПереріз Номер пере-різу
/>, м
/>, м Найменування частини
E0, EB, EH Числовий розрахунок для точок 9-13 для решти нижніх точок Напрямляючий - Рама
E0
27,5+3+0+1,7-
-2,5=7,2»7 1+2+0+0=3 Внутріш-ній 1 0,925 - Середній переріз рами
EB
27,5+3+0+1,7-
-2,5=7,2»7 1+2+0+0=3 2 0,820 - Надресорна балка
EB
27,5+3+24+1,7-
-25=31,2»31 1+2+24=27 Зовнішній 1 - 0,283 Кінцевий переріз рами
EH
(27,5+3)×1,3+0+
+1,2-25=15,8»16
(1+2+0)×1,3+
+0=3,9»4
7.3 Розрахунок вертикальних обмежень
 
Величину понижень вузлів візка розраховуємо заформулами, наведеними в п. 2.5 [5, с. 25]:
— колісних пар
/>; (7.13)
— букс
/>; (7.14)

— рам візка
/>, (7.15)
де f1 – статичний прогин гумометалевогоелемента під вагою кузова брутто, f1=14 мм;
— надресорної балки
/>, (7.16)
де f2 — статичний прогин ресорногопідвішування під вагою кузова брутто, f2=73 мм.
Розрахунок вертикальних обмежень приведений в таблиці7.6.Таблиця7.6 – Вертикальні обмеженняНайменування основної частини Індекс частини
/> Числовий розрахунок, мм Колісна пара
/>
/> Букса 1
/>
/> Рама візка 2
/>
/> Надресорна балка 3
/>
/>
7.4 Визначеннягоризонтальних і вертикальних озмірів будівельних обрисів і розмірів проектнихобрисів
 
Для верхнього обрису габариту 02-ВМ і нижнього обрисудо 13-ї точки включно напівширина будівельного обрису на висоті i-ї точкигабариту знаходиться за формулою:
/>, (7.17)

де />-напівширина габариту 02-ВМ на висоті і-ї точки (див. рисунок).
Для нижнього обрису за кресленням 15д, що має номераточок 14 і більше:
точки 14-17:
/>; (7.18)
точки 18-19- тільки для гальмівнихтяг:
/>. (7.19)
Вертикальні відстані від рівня верха голівок рейок доточок будівельного обрису відповідних частин візка і жорстко закріплених на нихчастин визначимо за формулами:
— для колісних пар
/>; (7.20)
— для букс
/>; (7.21)
— для рам візків
/>; (7.22)
— для надресорної балки
/>. (7.23)

Найменша висота точок проектного обрису визначаєтьсяза формулою:/>
HiП =Hi +ey ,
де Hi – висота відповідних точокбудівельного обрису;
ey – полюсовий конструктивний і технологічний допуск навертикальні розміри елементів візка.
Найбільша горизонтальна відстань віл осі колії доточок проектного обрису визначається за формулою:
BiП =Bi –ex ,
де Bi –півширина будівельного обрису нависоті і-ї точки;
ex – додатний конструктивний і технологічний допуск напівширину відповідного елемента візка.
Результати розрахунків приведені в таблицях 7.7 — 7.12.
Таблиця 7.7– Візок, колісна параТочки габариту
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 11 1575 1575 1575 395 53 448 448 12 1520 3 1522 1522 395 53 448 448 13 1240 3 1237 1237 115 53 168 168 14 720 720 720 115 53 168 168 17 720 720 720 125 53 178 178 18 115 115 115 125 53 178 178 19 115 115 115 70 53 123 125

Таблиця 7.8– Візок, буксаТочки габариту
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 11 1575 1575 1575 395 53 448 5 453 12 1520 4 1521 1521 395 53 448 5 453 13 1240 4 1236 1236 115 53 168 5 173 14 720 1 721 721 115 53 168 5 173 17 720 - 721 721 125 53 178 5 183 18 115 - 114 114 125 53 178 5 183 19 115 - 114 114 70 53 123 5 128
Таблиця 7.9 – Візок, напрямляючий переріз рами />Точки габариту
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 11 1575 1575 1575 410 72 482 10 492 12 1520 7 1518 1518 410 72 482 10 492 13 1240 7 1223 1223 120 72 192 10 202 14 720 3 723 723 120 72 192 10 202 17 720 3 723 723 130 72 202 10 212 18 115 3 112 112 130 72 202 10 212 19 115 3 112 112 80 72 152 10 162
Таблиця 7.10 – Візок, середній переріз рами /> мТочки габариту
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 11 1575 1575 1575 410 72 482 10 492 12 1520 7 1518 1518 410 72 482 10 492 13 1240 7 1223 1223 120 72 192 10 202 14 720 3 723 723 120 72 192 10 202 17 720 3 723 723 130 72 202 10 212 18 115 3 112 112 130 72 202 10 212 19 115 3 112 112 80 72 152 10 162

Таблиця 7.11 – Візок, кінцевий переріз рами /> мТочки габариту
/> E
Bi
ex
BiП
/>
hi
Hi
ey
HiП 11 1575 1575 1575 410 72 482 10 492 12 1520 16 1509 1509 410 72 482 10 492 13 1240 16 1214 1214 120 72 192 10 202 14 720 4 724 724 120 72 192 10 202 17 720 4 724 724 130 72 202 10 212 18 115 4 111 111 130 72 202 10 212 19 115 4 111 111 80 72 152 10 162
Таблиця 7.12– Візок, надресорна балка /> мТочки габариту
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 11 1575 1575 1575 430 158 588 15 603 12 1520 31 1494 1494 430 158 588 15 603 13 1240 31 1189 1189 130 158 288 15 303 14 720 27 747 747 130 158 288 15 303 17 720 27 747 747 140 158 298 15 313 18 115 27 88 88 140 158 298 15 313 19 115 27 88 88 100 158 258 15 273
Всі частини візка вписуються у відповідні проектніобриси.

8. ЗАСОБИ ТЕХНІЧНОГО ДІАГНОСТУВАННЯНАДРЕСОРНОЇ БАЛКИ
 
До засобів технічного діагностування надресорної балкивідносяться:
- стенд длянавантаження надресорної балки;
- акустико-емісійнийкомплекс А-Line32D !
Характерною ознакою металоконструкції цього стенду єзамкнутість силових елементів, що не потребує його встановлення на фундамент, аневелика вага забезпечує навантаження надресорної балки тестовиминавантаженнями.
Схема встановлення надресорної балки на стенді інапрямок дії випробувального навантаження приведені на рисунку 8.1
Стенд являє собою зварну металоконструкцію у виглядіпотужного силового елементу замкнутого типу, в нижній частині якого приваренідві напрямні, що призначені для переміщення візка. Положення візка фіксуєтьсяупорами. Візок призначений для передачі надресорної балки під навантаженнядомкратом. Гідродомкрат поршневий з повертальною пружиною типу Д70В80ПВ, тиск вгідросистемі 63 МПа (630 кг/см2). Компенсація можливого перекосуздійснюється за рахунок сферичної упорної поверхні поршня гідродомкрата. Наопорних поверхнях встановлені шумопоглинальні прокладки.
Параметри навантаження надресорної балки:
- швидкістьзміни випробувального навантаження – не більше 50 кН/с (5 тс/с);
- максимальнезначення випробувального навантаження — 700±50 кН (70±5 тс);
- тривалістьвитримки максимального навантаження – не менше 60 сек.;
- величинанавантаження, до якого здійснюється скидання максимального навантаження – нуль,швидкість скидання тестового навантаження не лімітується;
- інтервалчасу від моменту скидання максимального навантаження до нуля і початкомповторного навантаження – не менше 60 сек.;
- максимальнезначення повторного навантаження — 700±50 кН (70±5 тс);
- тривалістьвитримки при повторному навантаженні – не менше 60 сек.
Режим зміни випробувального навантаження надресорнихбалок приведено на рисунку 8.2.
Апаратна частина стенду виконана на базіакустико-емісійного дефектоскопічного комплексу А-Line32D.
Основні технічні характеристики апаратної частиниприведені в таблиці 8.1.
Таблиця 8.1 — Основні технічні характеристикиапаратної частиниА-Line32D.Кількість вимірювальних каналів на одну лінію 1-12 Кількість використовуємих вимірювальних каналів 11 Програмний діапазон вимірювання коефіцієнта підсилення 20-60 дБ Рівень шуму, не більше 5 мкВ Смуга пропускання вимірювального такту 30-500 Гц Динамічний діапазон вимірювання амплітуди АЕ сигналу 72 дБ Напруга живлення ~220±20 В Частота струму живлення 50±1 Гц Потужність 500 Вт
А-Line32D здійснює виміри наступних АЕ параметрів: часреєстрування АЕ сигналу; час реєстрування максимальної амплітуди АЕ сигналу;час закінчення АЕ сигналу; енергія АЕ сигналу тощо.

/>
Рисунок 8.1 Схема розташування ПАЕ при АЕ-контролінадресорної балки
/>
Рисунок 8.2 Режим навантаження надресорної балки приАЕ-контролі
Програмне забезпечення А-Line32D реалізоване всередовищі Windows-95, 98, 2000. В програмі передбачено два основні режимироботи системи:
- режимON-LINE (апаратна частина підключена);
- режимOFF-LINE (апаратна частина відключена);
Сигнали акустичної емісії приймають перетворювачі ПАЕ.Типи використовуємих перетворювачів: стандартні і спеціальні п’єзоелектричніперетворювачі акустичної емісії другого класу у відповідності з РД 03-300-99(наприклад, типу ПАЕ ПП1-30-300, GT-200 або аналогічні).
Електричні сигнали від ПАЕ надходять у встановленийпоряд модулі АЕ, де відбувається їх оброблення (підсилення, фільтрація,аналог-цифрове перетворення), і передаються по коаксіальному кабелю в системнийблок комп’ютера.
ПАЕ встановлюють на поверхню об’єкта контроля,зачищену до Rz 40 (ГОСТ 2789), Надійне кріплення ПАЕ і модулів АЕ надеталі забезпечується магнітними утримувачами. Для створення акустичногоконтакту ПАЕ з поверхнею об’єкта контроля використовують рідкі середовищапідвищеної в’язкості, наприклад, змащення «ЦИАТИМ».
Для налагодження АЕ системи ПАЕ після встановлення їхна контролює мий об’єкт використовують імітатор акустико-емісійних сигналів.Він створює пружні хвилі, що імітують сигнали акустичної емісії в контролюємому об’єкті. Імітатор складається із електронного блока і п’єзоелектричногоперетворювача з магнітним утримувачем.
Основні параметри імітатора АЕ сигналів приведені втаблиці 8.2.
Таблиця 8.2 — Основні параметри імітатора АЕ сигналівДіапазон амплітуди імпульсів, В 10-300 Діапазон частоти дослідження імпульсів, Гц 1-10 Заданий час опромінення, сек. 60-3600 Габаритні розміри, мм 155х80х30 Вага, кг 0,3
При налагоджені АЕ апаратури випромінюючийперетворювач імітатора встановлюють через контактне змащення на підготовленезачищене місце на деталь.
В наслідок проведення попередніх випробувань об’єктаконтроля, надресорної балки, згідно РД 03-131-97 були виміряні параметришвидкості звука і затухання пружних хвиль в об’єкті, які необхідні длявимірювання різності часу приходу АЕ сигналів па ПАЕ і визначення координатділянки деталі із джерелом АЕ сигналів, а також встановлені оптимальніпараметри каналів обробки АЕ сигналів табл. 8.3. Середнє значення швидкостізвуку для надресорних балок – 2800 м/с, середнє значення затухання длянадресорних балок – 7 дБ/м.

Таблиця 8.3 — Параметри каналів обробки АЕ сигналів
№
каналу
Частотний
Діапазон кГЦ
Коефіцієнт
підсилення
дБ
Поріг
дискримі-
нації
SCETO,
мкс
Мертвий
час
Трива-
лість, мкс 1 100-350 30 50 500 32 3200 2 100-350 30 50 500 32 3200 3 100-350 30 50 500 32 3200 4 100-350 30 50 500 32 3200 5 100-350 30 50 500 32 3200 6 100-350 30 50 500 32 3200
Автоматизований комплекс для АЕ діагностикинадресорних балок і п’єзоелектричні перетворювачі ПАЕ повинні бути перевірені(калібровані) в організаціях, акредитованих у встановленому порядку на правоатестації засобів акустико-емісійного неруйнівного контролю.

9. РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНОЇЕФЕКТИВНОСТІ
Порівняно з візками моделі 18-100 на візках зпідвищеними швидкостями руху передбачається застосування фрикційного клину зуретановою накладкою замість типового, заміна існуючої фрикційної планки назносостійку планку, а також застосування у п’ятниковому вузлі поліетиленовоїпрокладки, що має наметі зменшити темпи зношування опорної поверхні підп’ятникавізка і робочих поверхонь фрикційних клинів, збільшити міжремонтні строки.
Проведемо розрахунок приблизного економічного ефектувід застосування на візку нового покоління зносостійких елементів. Застосуваннятаких елементів потребує витрат на закупівлю та монтаж таких елементів.
9.1 Розрахунок економічноїефективності від застосування фрикційного клина з уретановою накладкою і новоїзносостійкої фрикційної планки
Вартість типового сталевого клина складає 50,4 грн., івін замінюється через кожні 3 роки за умови його ремонту кожні 2 роки. Вартістьсталевого клину – 16,3 грн. Ремонт клина являє собою наплавлення йвстановлення, при необхідності, пластин. За термін служби сталевий клин переміняють10 разів і 15 разів відремонтують. Вартість фрикційної планки 28,8 грн., і воназмінюється через кожні 5 років, тобто за термін служби її перемінять 6 разів.
Витрати на установку і ремонт існуючого фрикційноговузла гасника коливань за термін служби вагона складуть:
/> грн.
де 8 – кількість фрикційних гасників на вагон.
Вартість фрикційного клина складає 192,2 грн.,зносостійкої планки – 85,44 грн, і вони за весь термін служби замінюються одинраз.
Витрати на придбання і заміну елементів типовогофрикційного вузла гасника за термін служби вагона:
/>
де a20, a24 — коефіцієнти приведеннядовготривалих затрат a20=0,1486, a24=0,1015 [, таблиця 3.1, с. 39];
k1 – коефіцієнт, що враховує ПДВ – 20%,мито – 5%, страхування – 2%, транспортування – 1.7%, k1=1,287.
/>грн.
Вартість уретанової накладки фрикційного клину – 34,7грн., і вона замінюється 2 рази за термін служби вагона. Тоді за термін службивагона витрати складатимуть:
/>
де a12 – коефіцієнт приведеннядовготривалих затрат, a12=0,3186.
/> грн.
Тоді загальні витрати у цьому випадку складатимуть:
/>
/> грн.
Економічний ефект від застосування на візкуфрикційного вузла гасника коливань визначимо за формулою [, с. 9]:
/>
/> грн.

9.2 Розрахунок економічноїефективності від установки в п’ятнику поліетиленової прокладки
При установці поліетиленової прокладки виключаютьсявитрати на ремонт підп’ятника наплавленням, що складають порядку 45 грн.Наплавлення підп’ятника при існуючому положенні роблять кожні 2 роки, тобто 15разів за термін служби. Загальні витрати складатимуть:
/> грн.
де 2 – кількість підп’ятникових вузлів на вагоні.
Вартість поліетиленової прокладки складає 133,5 грн.,і термін її служби 10 років, тобто змінюватися вона буде за термін службивагона 2 рази, тоді придбання за весь термін експлуатації складатимуть:
/>
де a10 – коефіцієнт приведеннядовготривалих затрат, a10=0,2855 [, таблиця 3.1, с. 39].
/> грн.
Тоді економія від модернізації підп’ятникових вузліввагона буде:
/>
/> грн.
Загальний економічний ефект від застосування на візкахнового покоління гумометалевих елементів буде дорівнювати:
/>
/> грн.

10. ОХОРОНА ПРАЦІ
 
10.1 Охорона праці у виробничомупроцесі
Основна частина робіт при виготовлені і ремонті рамивізка для вантажних вагонів з підвищеними швидкостями руху виконується задопомогою зварювання. Розглянемо основні положення інструкції дляелектрозварювальників при автоматичному та напівавтоматичному дуговомузварюванні.
Загальні вимоги безпеки:
— кожен робочий зобов’язаний твердо знати і неухильновиконувати провила безпеки при виконання робіт;
— до роботи електрозварювальниками допускаються особи,що досягли 18-літнього віку, пройшли спеціальне навчання, інструктаж з технікибезпеки і засвоїли безпечні прийоми роботи;
— не можна торкатися частин механізмів, що знаходятьсяу русі, доторкатися до струмоведучих частин, електричних дротів (навітьізольованих), кабелів, не наступати на переносні електрод роти, що лежать долі,так як при поганій ізоляції можлива травма електричним струмом;
— монтаж електрозварювальних агрегатів, їх ремонт інагляд за ними повинні виконуватися електромонтерами;
— забороняється зберігати вогненебезпечні матеріали вмісцях виконання зварювальних робіт;
необхідно слідити, щоб руки, взуття та одяг булизавжди сухими.
Знаходячись в цеху, необхідно:
— звертати увагу на сигнали, що подаються звантажопідйомних кранів і транспортом, що рухається;
— не стояти і не проходити під вантажем, піднятимкраном, а також поміж станків, колонами, огородженням, стінами споруди, якіблизько розташовані до рухомого вантажу;
— при пересуванні по цеху користуватися тількивстановленими проходами.
Основна маса зварювальних робіт, яка виконується привиготовленні і ремонті основних частин візка, виконується напівавтоматичним таавтоматичним зварюванням. Основні положення техніки безпеки при виконаннятакого виду зварювальних робіт наступні:
— перед пуском зварювального автомату перевіритисправність пускового пристрою, впевнитись у неможливості самовімкненняавтомата;
— при ввімкнені автомата або напівавтомата ввімкнутирубильник мережі живлення, а потім ввімкнути апаратний ящик, при вимкненніспочатку вимкнути апаратний ящик, а потім – рубильник мережі живлення;
— про помічені несправності обладнання доповістимайстру і без його вказівки до роботи не приступати;
— не допускати до роботи на автоматі чи напівавтоматіосіб, що не мають відношення до електрозварювання;
— опиратися або сідати на трансформатор струму іапаратний ящик автомата забороняється;
— обов’язково вимкнути автомат при:
а) перерві у подачі електроенергії,
б) відсутності на робочому місті навіть на короткийчас,
в) тимчасовій перерві в роботі на зварюванні,
г) появі несправностей в автоматі або пристосуваннях.
д) зворотному русі головки автомата;
— перевіряти надійність кріплення касети зізварювальним дротом;
— при роботі біля електорозварювальника, що працюєвідкритою дугою, вимагати огородження місця зварювання переносними ширмами абоодягати захисні окуляри з кольоровими скельцями;
— при зварюванні на автоматі (з відкритою дугою) длязахисту очей користуватися екраном з захисним склом, змонтованим на автоматі;
— при проскакуванні під час зварювання світлаелектричної дуги з-під флюсу підняти головку автомата і збільшити подачу флюсу;
— слідити за рівнем флюсу в бункері і своєчасно йогопоповнювати;
— перед запуском автомату обов’язково засипати дугуфлюсом;
— прибирання флюсу зі шва виконувати в рукавицяхфлюсовідсмоктувачем або совком і сталевою щіткою тільки при потемнілій шлаковійкірці шва;
— відчищати проварений шов від шлакової кірки зубилом, розбиваючи кірку шва легкими ударами, зубило повинно бути довжиною не менше150 мм;
— забороняється становитися ногами, колінами,обпиратися ліктями чи долонею або присідати на тільки що проварений шов,слідкувати, щоб не робили інші;
— при зварюванні в середовищі захисних газів слідити,щоб шланги для захисних газів і водяного охолодження автоматів і напівавтоматіву місцях з’єднання зі штуцерами не пропускали газ і воду;
— електрошлакове зварювання виконувати при наявностімісцевої витяжної вентиляції;
— перемотування зварювального дроту з бухти на касетувиконувати тільки після того, як буде одержано спеціальний інструктаж.
По закінченню роботи необхідно:
— вимкнути рубильник зварювального апарата, при роботіна автоматах і напівавтоматах – перекрити воду;
— після закінчення зварювальних робіт дослідити всімісця, куди можуть долетіти розжарені частинки металу, іскри і викликатизагорання, впевнитись. Що після роботи не залишилось тліючих предметів(ганчір’я, ізоляційного матеріалу тощо);
— зібрати дроти і захисні пристосування, укласти їх наналежне місце або здати до комори.

10.2 Організація охорони праці,навчання та інструктаж
Правила, інструкції, технічні вимоги й іншадокументація з питань техніки безпеки й промислової санітарії розробляються наоснові трудового законодавства, що захищає інтереси трудящих, їхнє життя йздоров'я.
Відповідно до діючого законодавства кожен працівникпри вступі на роботу повинен пройти медичний огляд, вивчити правила йінструкції з техніки безпеки, що відносяться до його професії, і здати іспит взнанні безпечних умов праці. Випробування й медичний огляд працівники проходятьперіодично у встановлений термін.
Керівники робіт — майстра й бригадири цехів, старшіоглядачі вагонів — зобов'язані систематично проводити груповий й індивідуальнийінструктаж з техніки безпеки й контролювати виконання працюючих цих правил. Увипадку порушення останніх або виявлення виникаючої небезпеки роботи повиннібути негайно припинені, а причини, що загрожують безпеці праці, усунуті.
Відповідальність за стан охорони праці підприємства йдотримання трудового законодавства у вагонних депо відповідно до діючогоположення несе начальник депо й головний інженер;
Контроль за дотриманням вимог охорони праці напідприємствах здійснюється профспілковою організацією, а також технічною йсанітарною інспекцією.
Основою забезпечення безпечних умов праці є чіткевиконання кожним працівником вимог Правил технічної експлуатації залізниць,правил й інструкцій з техніки безпеки.
Відповідальна особа за охороною праці зобов'язанастворити в кожному структурному підрозділі і на робочому місці умови працівідповідно до вимог нормативних актів, а також забезпечити додержання правпрацівника, гарантованих законодавством про охорону праці.
З цією метою відповідальна особа забезпечуєфункціонування системи управління охороною праці, для чого:
- створюєвідповідні служби і призначає посадових осіб, які забезпечують вирішенняконкретних питань охорони праці, затверджує інструкції про їх обов'язки, правата відповідальність за виконання покладених на них функцій;
- розробляєза участю профспілок і провадить комплексні заходи для досягнення встановленихнормативів з охорони праці, впроваджує прогресивні технології, досягнення наукиі техніки, засоби механізації та автоматизації виробництва, вимоги ергономіки,позитивний досвід з охорони праці;
- забезпечуєусунення причин, що призводять до нещасних випадків, професійних захворювань, івиконання профілактичних заходів, визначених комісіями за підсумкамирозслідування цих причин;
- організовуєпроведення лабораторних досліджень умов праці, атестації робочих місць навідповідність нормативним актам про охорону праці в порядку і строки, щовстановлюються законодавством, вживає за їх результатами заходів щодо усуненнянебезпечних і шкідливих для здоров'я виробничих факторів;
- розробляєі затверджує положення, інструкції, інші нормативні акти про охорону праці, щодіють у межах підприємства та встановлюють правила виконання робіт і поведінкипрацівників на території підприємства, у виробничих приміщеннях, на будівельнихмайданчиках, робочих місцях відповідно до державних міжгалузевих і галузевихнормативних актів про охорону праці, забезпечує безплатно працівниківнормативними актами про охорону праці;
- здійснюєпостійний контроль за додержанням працівниками технологічних процесів, правилпогодження з машинами, механізмами, устаткуванням та іншими засобамивиробництва, за використанням засобів колективного та індивідуального захисту,виконанням робіт відповідно до вимог щодо охорони праці;
- організовуєпропаганду безпечних методів праці та співробітництво з працівниками у галузіохорони праці.
В разі відсутності в нормативних актах про охоронупраці вимог, які необхідно виконати для забезпечення безпечних і нешкідливихумов праці на певних роботах, відповідальна особа зобов'язана вжити погодженихз органами державного нагляду заходів, що забезпечать безпеку працівників.
У разі виникнення на підприємстві надзвичайнихситуацій і нещасних випадків відповідальні зобов'язаний вжити терміновихзаходів для допомоги потерпілим, залучити в разі необхідності професійніаварійно-рятувальні формування.
Усі працівники при прийнятті на роботу і в процесіроботи проходять на підприємстві інструктаж (навчання) з питань охорони праці,подання першої медичної допомоги потерпілим від нещасних випадків, а також проправила поведінки при виникненні аварій згідно з типовим положенням,затвердженим Державним комітетом України по нагляду за охороною праці.
Працівники, зайняті на роботах з підвищеною небезпекоюабо там, де є потреба у професійному доборі, повинні проходити попереднєспеціальне навчання і один раз на рік перевірку знань відповідних нормативнихактів про охорону праці. Перелік таких робіт затверджується Державним комітетомУкраїни по нагляду за охороною праці.
Посадові особи згідно з переліком, затвердженимДержавним комітетом України по нагляду за охороною праці, до початку виконаннясвоїх обов'язків і періодично один раз на три роки проходять у встановленомупорядку навчання, а також перевірку знань з охорони праці в органах галузевогоабо регіонального управління охороною праці з участю представників органудержавного нагляду та профспілок.
Допуск до роботи осіб, які не пройшли навчання,інструктаж і знань з охорони праці, забороняється.
У разі незадовільних знань з питань охорони праціпрацівники повинні пройти повторне навчання.
На прохання працівника проводиться додатковийінструктаж з питань охорони праці.

ВИСНОВОК
В даному дипломному проекті розглянуто основніпитання, щодо створення високошвидкісного візка для вантажних вагонів. Булоприведено всі необхідні розрахунки, з яких видно що візок має всі необхідніякості для надійної і безпечної роботи на залізничних коліях. Також булоприведено економічний розрахунок, який обґрунтовує експлуатацію такого візка зточки зору вигідності в економічному плані.
Розроблений візок доцільно впровадити в експлуатаціюна рухомий склад згідно з програмою розвитку залізничного транспорту.

ЛІТЕРАТУРА
 
1. ШадурЛ.А. и др. Вагоны. – М.: Транспорт, 1973
2. ШадурЛ.А. и др. Расчет вагонов на прочность. – М.: Транспорт, 1971
3. Методическиеуказания у курсовому и дипломному проектированию. Выбор и обоснование основныхпараметров полувагонов с использованием ЭВМ / Под. ред. Шевченко П.В. – Х.:ХИИТ, 1980
4. Нормырасчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520мм(несамоходных), изменения и дополнения. – М.: ГостНИИВ-ВНИИЖТ, 1996
5. Инструкцияпо применению габаритов подвижного состава. – М.: Транспорт, 1988
6. ШиберР.А., Круглий Г.Т. Устройство и ремонт вагонов. – М.: Транспорт, 1974
7. ГандзюкМ.П., Желібо Є.П., Халімовський М.О. Основи охорони праці. – К.: Каравела, 2003
8. КутахО.П., Зеркалов Д.В. Охорона праці на залізничному транспорті. Частина 1. – К.:ТОВ Міжнародна агенція, 1997