Основные особенности конструкции всех типов вагонов

  Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

 

 

 

 

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

«Подвижной состав»

 

 

                                                               

 

Выполнил студент

группы КБ-207                                                                            Радченко А. В.

 

 

Проверил доцент                                                                        Дубинский В. А.

 

 

 

 

 

 

  

                                               Санкт-Петербург

                                                        2014

                                                         Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

Основное назначение вагонного хозяйства — выполнение перевозок пассажиров и грузов исправными вагонами, отвечающими требованиям безопасности движения и обеспечивающими необходимые удобства для пассажиров и сохранность перевозимых грузов.

3 июля 1933 г. Постановлением Совета  Народных Комиссаров СССР вагонное  хозяйство было выделено в  самостоятельную отрасль железнодорожного  транспорта. В Наркомате путей  сообщения было создано Центральное  управление вагонного хозяйства.

К основным сооружениям и устройствам вагонного хозяйства относятся: вагонные депо (ВЧД), пункты подготовки вагонов к перевозкам, пункты технического обслуживания вагонов (НТО), пункты контрольно-технического обслуживания вагонов (ПКТО), механизированные пункты текущего отцепочного ремонта (МПРВ), специализированные пути укрупненного ремонта вагонов, контрольные посты. Кроме того, в состав вагонного хозяйства входят: вагоноколесные мастерские, контейнерные депо, пункты экипировки и технического обслуживания рефрижераторных вагонов, пассажирские технические станции.

Постройка первой магистральной железной дороги в России между Петербургом и Москвой выдвинула задачу создания отечественных конструкций вагонов и их производство. Постройка первых четырехосных грузовых вагонов (платформ и крытых) Александровским заводом началась в 1846 г.

Период с 1846 г. по 1890 г. считается периодом постройки первых тележек. Тележка первых товарных и пассажирских вагонов, сконструированная американцем Уайнепсом, носила его имя.

В 70-х годах начальником Александровского завода инженером Рехневским были спроектированы тележки новой системы (1865 г.)

В 80-х годах, в точнее в 1872 г., известным американским вагоностроительным заводом Пульмана была сконструирована сохранившаяся до наших дней двухосная тележка для пассажирских вагонов. В ней было применено двойное рессорное подвешивание кузова при помощи поперечных плоских и спиральных круглых рессор. Это сделало ход вагонов на тележках Пульмана весьма спокойным, и они получили самое широкое распространение во всех странах.

По типу тележки Пульмана Александровским заводом была спроектирована и построена в 1885 г. первая четырехосная тележка для двух вагонов, длиной 25250 мм.

В 1882 г. пассажирские вагоны на тележках Пульмана стал строить Русско-Балтийский завод в Риге. В этот период завод выработал два новых типа тележек.

Тележки первых пассажирских вагонов отличались от тележек грузовых рессорами увеличенной длины, подвешенными на серьгах, что обеспечивало лучшие ходовые качества вагона. Тормозное устройство с односторонней рычажной передачей оборудовано цепным приводом.

Из-за недостатка металла в стране основным материалом для постройки вагонов была древесина. Поэтому все несущие элементы кузова были деревянными. Это затрудняло увеличение грузоподъемности вагона и снижало эффективность применения прогрессивной конструкции тележечного вагона.

Четырехосные крытые вагоны постройки того периода имели грузоподъемность 8,2 т и коэффициент тары 0,95. Нагрузка от колесной пары на рельсы составляла всего 4 тс при допускаемой в то время 10 тс. К открытию дороги завод построил 3000 таких вагонов.

Первые отечественные вагоны имели объединенные ударно-тяговые приборы, которые выполняли функции сцепки и буферов. В последующие годы был выбран более правильный путь постройки двухосных вагонов, в которых более рационально использовалась древесина. Коэффициент тары вагонов, построенных в 1855 г., составлял 0,79. Поэтому грузовые вагоны (крытые и платформы) стали строить только двухосными.

В 1869 г. на железных дорогах России было впервые в мире введено бесперегрузочное сообщение между дорогами. Это потребовало унификации парка грузовых вагонов, т. е. создания единого по размерам и конструкции типа вагона.

По инициативе отдельных железных дорог в 1895 г. начинается строительство четырехосных крытых вагонов, платформ, полувагонов, цистерн и других типов грузовых вагонов.

Увеличение массы поезда и скорости движения потребовало изменения и усиления сцепных приборов, а следовательно, и рамы кузова вагона. Поэтому в вагонах постройки 1898—1900 гг. начинают появляться хребтовые балки, а в последующие годы происходит постепенная замена древесины в несущих элементах рамы металлом. В 1922—1923 гг. началась постройка двухосных вагонов грузоподъемностью 20 т.

В период с 1925 по 1931 г. были созданы лучшие по тому времени конструкции автоматических тормозов системы Ф. П. Казанцева и И. К- Матросова.

С 1929 по 1935 г. была создана лучшая в мире автосцепка СА-3. Начиная с 1935 г. все грузовые вагоны строились с автосцепкой, а старый парк вагонов переоборудовался в плановом порядке.

В 1957 г. был завершен перевод парка грузовых вагонов на автосцепку. В настоящее время в основном осуществлено перевооружение всех отраслей железнодорожного транспорта. В последние годы разработка конструкций грузовых вагонов шла в направлении дальнейшего увеличения их грузоподъемности, объемов кузовов, обеспечения широкого применения механизмов для погрузочно-разгрузочных работ.

 

 

2. Классификация вагонов

 

Вагоном называется единица железнодорожного подвижного состава, предназначенная для перевозки пассажиров или грузов.

В зависимости от способа передвижения вагоны подразделяются на несамоходные, перемещение которых осуществляется локомотивами, и самоходные, называемые иногда автономными, которые для передвижения получают энергию от контактной сети (электропоезда, вагоны метро) или имеют свою энергетическую установку (автомотрисы, транс-феркары, дизель-поезда). 
           По своему назначению вагоны делятся на две основные группы — пассажирские и грузовые. 
           Пассажирский вагон состоит из кузова, представляющего собой закрытое помещение, оснащенное необходимыми для пассажиров устройствами (диванами для сидения или лежания, системами освещения, отопления, кондиционирования воздуха, туалетами, удобными входами и выходами и т.п.), опирающегося на ходовые части — тележки. 
           Парк пассажирских вагонов включает в себя вагоны, служащие для перевозки пассажиров, а также вагоны-рестораны, почтовые, багажные и вагоны специального назначения.

В зависимости от дальности перевозок пассажирские вагоны бывают:

дальнего следования, предназначенные для перевозки пассажиров на большие расстояния (500—700 км и более). Такие вагоны бывают купированные или некупированные. Они оборудованы жесткими или мягкими диванами для сидения или лежания и по этому признаку называются жесткими или мягкими вагонами;

местного сообщения, предназначенные для перевозки пассажиров на более короткие расстояния (200—700 км), преимущественно в дневное время. В этих вагонах имеются удобные кресла для сидения;

пригородные, предназначенные для перевозки пассажиров на небольшие расстояния в сравнительно короткое время: они оборудованы жесткими или мягко-жесткими диванами для сидения.  

          Пассажирскими вагонами специального назначения являются вагоны-лаборатории, вагоны-клубы, служебные, санитарные, для перевозки драгоценностей и денег, для перевозки спецконтингента, вагоны-прачечные, вагоны-церкви и др. Эти вагоны служат для проведения научно-экспериментальных работ, культурно-просветительных и учебных мероприятий, врачебно-санитарных нужд, инспектирования и контроля за работой линейных подразделений всех отраслей железнодорожного транспорта и др.

Грузовые вагоны в зависимости от вида перевозимых грузов разделяются на следующие основные типы:

крытые, предназначенные для перевозки зерновых и других сыпучих грузов, нуждающихся в защите от атмосферных осадков, для транспортировки тарноупаковочных и высокоценных грузов. Вагон имеет закрытый кузов, обычно оборудованный дверями и люками;

полувагоны, предназначенные для перевозки навалочных грузов (руда, уголь, флюсы, лесоматериалы и т.п.), контейнеров, различных машин и др. Вагон имеет открытый сверху кузов, часто оборудованный разгрузочными люками, а иногда и дверями;

платформы, предназначенные для перевозки длинных и громоздких грузов (лесоматериалы, прокат, строительные материалы и их полуфабрикаты), контейнеров, автомашин и т. д. Многие из этих вагонов имеют настил пола на раме и откидные борта;

цистерны, предназначенные для перевозки жидких и газообразных грузов (нефть, керосин, бензин, масла, кислоты, сжиженные газы и т.п.). Кузовом такого вагона является котел;

изотермические, предназначенные для перевозки скоропортящихся грузов (мясо, рыба, фрукты и т.п.). Кузов такого вагона имеет изоляцию и оснащен специальным оборудованием для создания необходимых температурного и влажностного режимов. Современные изотермические вагоны выполняют в виде рефрижераторных секций с центральной холодильной установкой и помещением для бригады в одном из вагонов при использовании остальных вагонов секции для размещения груза или с полным комплектом всего холодильного оборудования в каждом вагоне (автономный рефрижераторный вагон). Раньше были распространены вагоны с льдосоляным охлаждением;

вагоны специального назначения, предназначенные для грузов, требующих особых условий перевозок. К этой группе относятся транспортеры для перевозки тяжеловесных и громоздких грузов, вагоны для перевозки автомобилей, цемента, скота, бункерные полувагоны для перевозки битума, цистерны для перевозки кислот, газов и других специфических грузов, думпкары (вагоны-самосвалы) — для транспортировки и автоматизированной разгрузки горнорудных и земляных пород, а также вагоны-хопперы для зерна, минеральных удобрений и других грузов. В эту группу входят также вагоны, предназначенные для технических нужд железных дорог (вагоны-мастерские, вагоны восстановительных и пожарных поездов и др.

Согласно утвержденному в 1988 году классификатору грузовых вагонов все цистерны и изотермические вагоны отнесены к специализированным.

В зависимости от технической характеристики пассажирские и грузовые вагоны различаются:

по конструктивному исполнению и особенностям технико-экономических параметров — каждому из типов присвоен номер модели;

по осности — двухосные, трехосные, четырехосные, шестиосные, восьмиосные и многоосные;

по материалу и технологии изготовления кузова — цельнометаллические, с металлическим каркасом и деревянной обшивкой; выполненные из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс; со сварными или клепаными соединениями частей;

по грузоподъемности, величине собственной массы (тары), нагрузке от колесной пары на рельсы (осевой нагрузке), нагрузке на 1 м пути (погонной нагрузке) и другим параметрам;

по габариту подвижного состава;

по ширине железнодорожной колеи - вагоны широкой (более 1435 мм), нормальной (1435 мм) и узкой (менее 1435 мм) колеи. Вагоны России, стран СНГ, Финляндии и Китая строятся для колеи 1520 мм, США, Канады и большинства стран Европы — для колеи 1435 мм.

В зависимости от места эксплуатации вагоны бывают общесетевыми и промышленного транспорта. Общесетевые вагоны допускаются для движения по всей сети железных дорог страны. Вагоны промышленного транспорта, помимо движения по внутризаводским и другим путям замкнутого направления, могут выходить на магистральные железные дороги, если при их проектировании предусматривалось удовлетворение соответствующим нормам прочности, устойчивости и другим требованиям, предъявляемым к общесетевым вагонам.

К вагонам промышленного транспорта относятся вагоны-самосвалы (думпкары), шлаковозы, чугуновозы, коксосушильные и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Основные особенности конструкции всех типов вагонов

 

Все вагоны независимо от назначения и конструкции состоят из элементов (узлов), общих для вагонов любого типа.

К этим элементам относятся:

ходовые части

кузов

ударно тяговые приборы

тормозное оборудование

Ходовые части (тележки) состоят из:

колёсных пар

букс

рессорного подвешивания.

Кроме перечисленных элементов, тележки имеют раму, на которой крепятся детали рессорного подвешивания, тормозного оборудования и предохранительные скобы, а для передачи нагрузки от кузова на тележку – надрессорные балки с подпятниками и скользунами.

Ходовые части (тележки) являются наиболее ответственными узлами, которые должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода (наименьшее динамическое воздействие на перевозимый груз и на элементы пути) и наименьшим сопротивлением движению.

Кузов вагона предназначен для размещения пассажиров или грузов. Конструкция кузова зависит от типа вагона. У многих вагонов основанием кузова является рама, состоящая в основном из продольных и поперечных балок, жестко соединённых между собой. На раме кузова размещается ударно-тяговые приборы и часть тормозного оборудования.

Рама кузова через пятники опирается на подпятники тележек, а у нетележечных вагонов – на упругие элементы рессорного подвешивания. Расстояние между центрами пятников называется базой вагона (у нетележечных это расстояние измеряется между осями крайних колёсных пар).

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов между собой и с локомотивом, для восприятия, передачи и амортизации растягивающих (тяговых) и сжимающих усилий от локомотива и от одного вагона к другому. Современным ударно-тяговым прибором является автосцепное устройство, выполняющее все основные функции ударных (буфера) и тяговых (сцепки) приборов.

Тормоз предназначен для создания искусственного сопротивления движению поезда или отдельного вагона с целью регулирования скорости движения или остановки, а также для удержания на месте. Для железнодорожного подвижного состава характерны три вида торможения: фрикционное с пневматическим приводом, основанное на действии силы трения между тормозными колодками или дисками и вращающимися колесами; реверсивное (электрическое), связанное с использованием силы инерции поезда для выработки электровозом энергии, которая либо поглощается специальными резисторами, либо возвращается в контактную сеть; электромагнитное, которое происходит вследствие воздействия электромагнитных устройств на рельсы. Вагоны и локомотивы оборудуют не только автоматическими, но и ручными тормозами, которые необходимы для удержания поезда на месте в случае его остановки на уклоне при неисправности автоматических тормозов. В ручных тормозах сила нажатия тормозных колодок на колеса передается от тормозной рукоятки, помещаемой в тамбуре вагона.