Конструкция Вагонов

Дополнительная сила

Где— продольная расчетная сила, принимаемая равной для грузово- го вагона;

— расстояние от центра тяжести загруженного вагона до оси

Полученные напряжения в материале пятника от действия расчетной нагрузки Р, которая определяется по формуле (7.9), не должны превышать допускаемые по I режиму.

В местах крепления пятников элементы рамы кузова проверя- ют на местное сжатие с учетом эксцентричного приложения к краю пятника силы Р, подсчитанной по формуле (7.9). Нор- мальные напряжения сжатия материала в этом случае

где— расчетная вертикальная сила, приложенная к пятнику и под- считанная по формуле (7.9), Н;

— площадь сечения всех вертикальных элементов, расположен- ных над опорными поверхностями пятников, м2:

— коэффициент, учитывающий эксцентричность приложения на- грузки при краевом опирании пятника. В приближенных рас- четах принимается

Конструкцию и крепление пятника к раме рассчитывают на срез и смятие от продольной силы, равной 12-кратной силе тяже- сти тележки для четырех- и шестиосных, 9-кратной силе тяжести тележки для восьмиосных грузовых вагонов и 8-кратной— для изотермических. При этом напряжения не должны превышать до- пускаемых на срез и сжатие по I режиму.

Стенки кузова и узлы соединения их с элементами рамы рассчи- тывают с учетом дополнительных усилий распора насыпных, на- вальных и скатывающихся грузов. При этом активное (статическое) давление, приходящееся на единицу площади поверхности вер- 400

тикальной стенки кузова вагона при горизонтальном уровне верха насыпного груза, изменяется по линейному закону (рис. 7.105, ё)

где— насыпная плотность груза,, принимается по таблицам;

— ускорение свободного падения, ;

— расстояние от уровня насыпного груза до точки поверхности стены кузова, в которой определяется давление, м;

— угол естественного откоса перевозимого в вагоне сыпучего груза, принимается по таблицам, в радианах. При расчетах по

III режиму ();

—коэффициент вертикальной динамики, определяемый по фор- муле (1.31). При расчете по I режиму

Расчет вертикальных торцовых стен и дверей по I режиму ведут с учетом накопления смещения частиц груза и упругих деформаций несущих элементов конструкции при последова- тельных ударах в автосцепку. При этом расчетное давление

где— пассивное давление, определяемое по формуле (7.12) для I ре- жима при с заменой квадрата тангенса разности двух углов, стоящих и скобках, на квадрат тангенса их суммы.

В этом случае принимается, чти пассивное давление по высо- те торцовой стенки или двери распределяется равномерно, а не по треугольнику.

Расчет боковых стен кузова при перевозке труб, бревен и других скатывающихся грузов производится с учетом давления сил распора исходя из давления условного сыпучего груза, опре- деляемого по формуле (7.12) прии высоте засыпки груза от уровня пола, равной полной высоте боковой стены кузова. Кроме того, в формулу (7.12) подставляется условная плотность груза, определяемая как отношение номинальной или фактиче- ской грузоподъемности Р к объему V кузова, т.е.

401

Верхний пояс боковых стен полувагонов проверяют на прочность из условия разгрузки на вагоноопрокидывателе. При этом нагрузка от упора (зажима) вагопоопрокидывателя действует на длине 0,8 м по всей ширине верхнего пояса в наиболее неблагоприятном для конст- рукции возможном сочетании. Эта равномерно распределенная сила

Во всех случаях расчета на действие сил распора и от зажимов вагоноопрокидывателя расчетные напряжения не должны превы- шать допускаемых по I режиму.

В приближенном методе расчета котла цистерны безрамной конструкции от действия внешних сил рассматривается расчетная схема, приведенная на рис. 7.106, а. Равномерно распределенная нагрузка и реакции опор определяют соответственно по форму- лам (7.1) и (7.2), а изгибающие моменты и — по форму- лам (7.3), (7.4) и (7.5), распределение которых по длине котла при- ведены на эпюрах (рис. 7.106, б, в). Нормальные напряжения, действующие в материале котла от внешних нагрузок соответ- ственно при I и III режимах, находят но формулам (7.6) и (7.7).

Кроме внешних нагрузок, котел цистерны испытывает внут- реннее давление паров жидкости или газадавления, создавае- мого гидравлическими ударами . Давление паров жидкости внутри котла рп принимают в соответствии с техническими требо- ваниями к цистерне данного типа. Давление регулировки предо- хранительного клапана равно сумме давления паров жидкости и половины расчетного давления от гидравлического удара, возни- кающего у днища котла. В соответствии с Нормами давление рн, создаваемое гидравлическим ударом в зоне днища, определяют как отношение продольной силы инерции жидкости в котле

где — продольная сила, приложенная по оси автосцепки в соот- ветствии с расчетным режимом;

— соответственно массы жидкости и брутто цистерны,

402

Рис. 7.106. Схема усилий, действующих на котел без-рамной цистерны:

а — расчетная схема; 6 — эпюра изгибающих момен- тов от равномерно распре- деленной нагрузки q; в — то же от действия продоль- ной силы N на автосцепке; г— эпюра нормальных сил; д — распределение по дли- не котла давления, созда- ваемого гидравлическим ударом жидкости груза в левое днище; е — схема действия внутренних сил в сечении I-I, вызывающих

нормальные напряжения на продольных площадках II-II оболочки котла

к площади поперечной проекции днища Таким образом, вблизи днища давление от гидравлического

удара

принимается убывающей но линейному закону до нуля у друго- го днища (рис. 7.106, д). Следовательно, в средней части котла

гидравлический удар создает давление , а над опорой опре- деляется из подобия треугольников. Тогда суммарное расчетное давление вблизи днища

а над опорами (сечение)

в середине котла (сечение )

Дополнительные напряжения, возникающие в материале кот- ла от внутреннего давления, по упрощенной безмоментной тео- рии оболочек подсчитывают следующим образом. Горизонталь- ная сила, направленная перпендикулярно к сечению от действия внутреннего давления на площадь вертикальной проек- ции днища

а площадь кольцевого сечениякотла можно определить как площадь прямоугольника со средней или фактической толщиной стенки (в точке определения напряжений) оболочки'котла, т.е.

где — средняя толщина оболочки котла в сечении /-/.

Тогда нормальные напряжения и сеченииматериала котла

Для продольных площадокединичной длины нормаль-

ная сила(рис. 7.106, е), действующая на верхнюю и нижнюю половины котла от внутреннего давления, распространяемого во все стороны одинаково, в сечениинад опорами

а площадь сечения двух стенок котла единичной длины, на кото- рую действует сила равна. Тогда нормальные напряж ния на площадках, вызванные внутренним давлением над опорами котла в сечении

Аналогично подсчитывают нормальные напряжения в любых других сечениях котла от действия внутреннего давления. На- пример, в среднем сечении () напряжения на поперечных площадках будут равны

а на продольных площадках

Для определения суммарных напряжений в материале котла при I и III расчетных режимах используются формулы (7.6) и (7.7) с учетом изгибающих моментов и нормальных сил (рис. 7.106, б, в, г\ а также действия внутреннего давления. Так, в сечении /-/ на попе- речных площадках суммарные напряжения:

при I расчетном режиме

при III расчетном режиме

а на продольных площадках для I и III расчетных режимов

Прочность материала котла соблюдается, если выполняется условие (7.8).

При расчете котла цистерны, имеющей раму, используются формулы (7.28) и (7.29) при так как продольная нагрузка на автосцепку полностью воспринимается рамой и на котел не действует. В этом случае проверяется прочность креп- ления котла к раме, которое располагается в средней части ци- стерны и осуществляется с помощью призонных болтов. Про- дольная сила, стремящаяся сдвинуть котел относительно рамы и действующая на его крепление, определяется по формуле (7.16),

вкоторой вместоподставляется— масса брутто котла. Тогда касательные напряжения среза болтов

анормальные напряжения смятию боковой поверхности болтов или отверстий лап крепления

Условия прочности определяются по формуле (7.8); для каса- тельных напряжений при этом подставляетсявместо.

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПОДВИЖНОЙ

8. СОСТАВ__________________________

*.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изотермические вагоны служат для перевозки скоропортя- щихся грузов: мяса, рыбы, масла, фруктов, овощей и т.д. Они раз- деляются по двум признакам: по назначению и способу поддер- жания заданной температуры.

По назначению изотермические вагоны делятся на универ- сальные и специализированные. Универсальные вагоны предназ- начены для перевозки всех видов скоропортящихся грузов. К ним относятся все рефрижераторные вагоны и вагоны-термосы. Специализированные вагоны приспособлены для перевозки от- дельных грузов, например, молока, живой рыбы, вина.

По способу поддержания заданной температуры изотермичес- кие вагоны делятся на вагоны с машинным охлаждением и ото- плением и вагоны без приборов охлаждения и отопления, но с мощной теплоизоляцией.

Рефрижераторные вагоны выпускаются в индивидуальном (автономном) и секционном исполнении.

Пятивагонные секции и автономные рефрижераторные ваго- ны имеют индивидуальную воздушную систему охлаждения. При индивидуальном охлаждении в каждом вагоне монтируется своя холодильная установка, работающая обычно на хладоне- 12, от которого холод передается в грузовое помещение воз- духом, причем воздухоохладитель непосредственного кипения хладагента монтируется в грузовом помещении вагона.

К изотермическим вагонам, помимо общих, характерных для всех типов грузовых вагонов, предъявляется ряд специальных тре- бований, обусловленных особенностями их назначения. В частно- сти, для создания условий, обеспечивающих сохранность качества перевозимых скоропортящихся грузов, и сокращения энергетичес- ких затрат изотермические вагоны должны иметь минимальный

Кузов вагона РС-4 (рис. 8.3) — цельнометаллический, блочной конструкции и собирается из панелей: крыши, блока рама-пол, четы- рех блоков боковых стен, двух дверей, двух лобовых стен и перего- родки. Наружная металлическая обшивка выполнена из низколеги- рованной коррозионно-стойкой стали 10ХНДП толщиной 2 мм с расстоянием между гофрами 250 мм, а внутренняя —• из алюминие- вого сплава АМгбМ толщиной 2 мм с накладными гофрами. Рама кузова 7 закрыта наружной стальной и внутренней алюминиевыми

Рис 8.3. Кузов грузового вагона 5-вагоиной рефрижераторной секции

оболочками, между которыми находится теплоизоляция. Наружной стальной обшивкой обшиты боковые 3 и торцевые 1 стены, крыша 2 и настил пола. Для придания необходимой устойчивости обшивки она выполнена гофрированной и подкреплена стойками, продоль- ными обвязками и дугами, изготовленными из гнутых профилей и соединенными между собой и с обшивкой сваркой. Несущие части рамы, подкрепляющие элементы стен и крыши (стойки, обвязки и дуги), выполнены из низколегированной стали 09Г2Д, а обшивка — стали 10ХНДП. На боковых стенах кузова предусмотрены: дверной проем 4 для загрузки и выгрузки из помещения груза, дверной проем 6 в машинное отделение, проем 5 для постановки жалюзи, подножки 8 и 9. В шкворневом узле кузова установлены пятники 10 для обеспе- чения опоры на тележки.

Боковые стены изготовлены из гофрированной металлической обшивки 13 толщиной 2,0 мм, подкрепленной стойками (угловыми 11, промежуточными 12 и дверными 14) и продольными обвязками (верхней и нижней). Угловые стойки 11 выполнены из гнутого угол- ка 80x80x4 мм, промежуточные 12 — из Z-образного профиля № 1 толщиной 3 мм, дверные 14 — из специального профиля толщиной 4 мм, верхняя обвязка — из гнутого швеллера № 12, а нижняя — из уголка 120x80x8 мм. Торцевые стены также состоят из гофрирован- ных листов 19 толщиной 2 мм, подкрепленных угловыми 11 и про- межуточными 18 и 20 (Q и Z-образными) стойками. Стойки сверху связаны верхней обвязкой, а снизу приварены к концевой балке рамы. В стене имеется проем 17 для монтажной двери.

Крыша 2 — это набор дуг 23 (уголки 60x40x3 мм) и гофриро- ванная обшивка 22 толщиной 2 мм, с торцевыми стенами крыша соединена фрамугами 16, на одной из которых предусмотрено отверстие 15 для забора воздуха в грузовое помещение принуди- тельной вентиляцией, с противоположной стороны от машинно- го отделения в крыше установлен дефлектор. Металлический пол 21 кузова настлан из листов толщиной 2 мм.

Рама кузова (рис. 8.4) состоит из хребтовой 5, двух боковых 2, двух концевых 1, двух шкворневых 4, трех основных б и 14 вспо- могательных 3 поперечных балок. В зоне дверных проемов с каж- дой стороны установлены рельсы 7, по которым перемещаются двери при их открывании и закрывании.

Хребтовая балка 5 образована двумя облегченными 2-образ- ными балками № 31, соединенными диафрагмами 9 и сваренны- ми между собой по верхним полкам. В консольной части балка

413

Рис 8.4. Рама кузова грузового вагона 5-вагонной рефрижераторной секции

усилена розеткой 14 и упорами автосцепки, а в зоне соединения со шкворневой балкой — надпятниковой коробкой 13. Боковые балки 2 изготовлены из уголка 120x80x8 мм и усилены в дверном проеме балками 8 и 10. Шкворневые балки 4 сварены из двух вертикальных (8 мм) и двух горизонтальных (10 мм) листов. К нижним листам шкворневой балки крепят скользуны 11 и пят- ник 12. Концевые балки 1 сварные корытообразного сечения, выполненные из листов толщиной 6 мм. Основные поперечные балки, штампованные из листов толщиной 10 мм, переменной по длине высоты, Z-образного профиля. Вспомогательные попе- речные балки 3 изготовлены из гнутых Z-образных профилей № 7 с толщиной стенок 4 мм.

Рис 8.5 Пол кузова вагона 5-вагонной рефрижераторной секции

Пол грузовых вагонов сплошной (рис. 8.5). Он состоит из бру- сьев /, уложенных на металлический настил рамы, изоляции 3, деревянного настила 2 из досок толщиной 45 мм и гидроизоля- ционного резинового покрытия 4 толщиной 4 мм, наклеенного на деревянный настил. Для удаления конденсата и промывочных стоков с пола в нем предусмотрены сливные устройства 5 с гид- равлическими затворами, не пропускающими в грузовое поме- щение наружного воздуха.

Для обеспечения циркуляции воздуха между грузом и полом грузо- вого помещения на пол уложены напольные решетки, изготовленные из алюминиевого сплава. Прочность напольных решеток и пола допус- кает перемещение автопогрузчика с нагрузкой от колеса 12 кН. Наполь- ные решетки прикреплены к нижней части боковых стен шарнирно, а при необходимости их можно поднять и закрепить в вертикальном положении. На опоры решеток надеты резиновые амортизаторы.

В качестве теплоизоляции кузовов вагонов используются пено- полиуретаны марок ППУ - 17Н и ГОТУ — 309 Т. Пенополиуретан ППУ - 17Н используется для напыления. Напыленный слой нано- сятся только дня закрепления разделительных элементов и уплотне- ния отсеков, а также для увеличения жесткости металлического на- стила пола и наружной обшивки. Пенополиуретан ППУ — 309 Т используется для изоляционного слоя. Толщина слоя изоляции со- ставляет: боковых стен и дверей - 156 мм, лобовых стен и крыши - 176, пола -149 и перегородок - 157 мм. Коэффициент теплопередачи ограждений грузовых помещений равен 0,237 Вт/(м2.° С). Расход воз- духа через ограждения при избыточном давлении равен не более 16,8 м/ч, что свидетельствует о хорошей герметичности кузова.

'внутренняя обшивка грузового помещения стен и крыши, воз- духоводы сделаны из гофрированных алюминиевых листов мар- ки АМгб толщиной 2 мм.

Для механизированной погрузки-выгрузки груза на поддонах дверной проем в свету имеет размеры 2700x2150 мм. Погрузочная дверь надвижная прислонного типа с резиновым уплотнением (рис. 8.6). Она представляет собой панель, состоящую из жесткого каркаса с наружной металлической обшивкой, внутренним алюми- ниевым гофрированным листом и изоляции. По контуру дверь ар- мирована деревянными брусьями и имеет двойное уплотнение, со- стоящее из листовой морозостойкой резины с прокладкой пено- полиуретана. Дверной проем грузового вагона в нижней части, включая радиусы закругления, имеет металлическую облицовку.

415

Рис 8.6. Дверь кузова вагона 5-вагощюй рефрижераторной секции

Запорный механизм двери имеет правый 4 и левый 1 затворы, прикрепленные в трех точках к каркасу и к винтовой стяжке б, на которой установлены рукоятка 14 и храповик 13 со скобой 12. Ру- коятка закрывается крышкой 9 с кожухом 10 и затвором 8 со шты- рем 7. В груженом состоянии вместо штыря ставят закруткуи плом- бу. При выводе из проема дверь перемещается на тележках 5 и верхних роликах по рельсу 3 и верхней направляющей до упоров 11. Тележки двери имеют выступы, с помощью которых в от- веденном крайнем положении дверь фиксируется крюками. Чтобы облегчить перемещение двери, в тележках используются шарико- подшипники, а в узлах трения поставлены пресс-масленки. При полном выводе двери из проема рычаги должны быть повернуты относительно плоскости ее на 75°. В верхней части кронштейн 2 фиксируется в выступе, закрепленном на боковой стене кузова.

Вагон - дизель - электростанция в 5-вагонных секциях предна-

значен для выработки электроэнергии для питания силовых устано- вок, приборов и системы освещения помещений грузовых вагонов.

416

Вагон спроектирован по габариту 1-Т. Масса тары вагона 64,5 т. Кузов вагона цельнометаллический, длина его по раме 17 м, толщи- на изоляции: пола — 133, стен — 110, крыши — 110 мм.

Кузов вагона - дизеля - электростанции БМЗ состоит из ди- зельного, аппаратного, котельного отделений и отделения для отдыха обслуживающего персонала, а также кухни — салона, аккумуляторной и туалета (рис. 8.7).

В дизельном отделении установлены два дизель-генератора типа ДГМА — 75 мощностью 75 кВт каждый, трехфазного пере- менного тока частотой 50 Гц, напряжением 400 В, а также различ- ное вспомогательное оборудование (системы охлаждения ди- зелей, насосы, преобразователи, баки и др.). Дизели оборудованы автоматической защитой от аварийного увеличения частоты вра- щения, от перегрева воды и масла и падения давления в системе смазки. Для питания стартеров, свечей накала зажигания дизелей, систем освещения, автоматики и контроля имеются аккумулятор- ные батареи. Батареи подзаряжают от дизель-генераторной уста- новки, а при неработающих дизель - генераторах — от подвагон- ного генератора с приводом от колесной пары.

Вслужебном помещении находятся силовые щиты с распреде- лительными устройствами и приборами автоматики и контроля температуры. Передача электроэнергии к силовым установкам и всем приборам грузовых вагонов секции производится по под- вагонным магистралям и междувагонными соединениями со штепсельными разъемами.

Всалоне — кухне находится плита, холодильник, раковина- мойка, радиоприемник, стол, стулья. В котельной установлен котел водяного отопления, работающий на жидком топливе.

Помещение для отдыха оборудовано четырьмя мягкими спаль-

ными местами и тремя шкафами для одежды, столом, стульями.

Пятивагонная рефрижераторная секция типа ZB-5. Секция со-

стоит из одного дизельного вагона со служебным отделением и четырех грузовых вагонов.

Секция предназначена для перевозки скоропортящихся гру- зов, требующих для сохранения своего качества поддержания в грузовом помещении температуры от +14 до -20° С при наруж- ной температуре воздуха от -50 до +36° С.

Кузов вагона цельнометаллический, сварной конструкции. Рама состоит из наружных продольных балок, соединенных поперечными балками, буферных брусьев, хребтовой и шкворневой балок двутав-

417