Вписывание вагона в габарит
При проектировании вагона производится проверка его габаритности, называемая вписыванием вагона в габарит. Сущность вписывания заключается в том, что на основании заданного габарита подвижного состава определяют строительное, а затем и проектное очертания вагона для всех характерных сечений по его длине. Все элементы конструкции проектируемого вагона, имеющие номинальные размеры и расположенные в рассматриваемом сечении, не должны выходить за пределы контура проектного очертания.
Строительное очертание вагона получают путем уменьшения поперечных размеров заданного габарита подвижного состава на величину зазоров и износов ходовых частей, исчисляемых в горизонтальном поперечном направлении, и выносов частей вагонов в кривых, превышающих нормативные, а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона.
Максимально допускаемая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте над уровнем верха головки рельса определяется из выражения
, (4.1)
где Во – полуширина заданного габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте, мм;
– ограничения полуширины габарита подвижного состава (возможные смещения вагона из центрального положения в одну сторону на прямых и кривых участках пути), соответственно в основном, внутреннем и наружном сечениях, мм.
Ограничения полуширины вагона Е для характерных сечений рассчитывают по следующим формулам
(4.2)
где S – максимальная ширина колеи в кривой расчётного радиуса, мм;
d – расстояние между наружными гранями максимально изношенных гребней колеи, мм;
– максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами (смещение из центрального положения в одну сторону), мм;
q – наибольшее горизонтальное смещение буксового узла из центрального положения в одну сторону, мм;
w – наибольшее горизонтальное смещение в основном сечении из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;
k – величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам (в нижней части) за очертание этих габаритов в расчётной кривой, мм.
k1 – величина дополнительного поперечного смещения в кривых участках пути расчетного радиуса R тележечного подвижного состава, мм;
k2 – коэффициент размерности, зависящий от величины расчетного радиуса кривой, мм/м2;
k3 – половина нормативного уширения габарита приближения строений в кривых участках пути, мм;
lб – расстояние между основными сечениями вагона (база вагона), м;
n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до ближайшего основного сечения: n = l – при определении Ев и n = lк – при определении Ен;
lк – длина консольной части рамы.
Если при проектировании вагонов по габаритам Т, Тц, Тпр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ значения выражений в квадратных скобках формул (4.2) окажутся отрицательными, то их не учитывают, т.е. принимают равными нулю. Отрицательные значения свидетельствуют о недоиспользовании имеющегося в кривой уширения габарита приближения строений. В этом случае расчет ограничений Ео, Ев и Ен производится из условия вписывания в габарит на прямом участке пути.
При расчетах ограничений Ео, Ев и Ен для проектируемых вагонов габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ отрицательные значения указанных величин в скобках должны быть учтены. При этом, если значения Ео, Ев и Ен получаются отрицательными, то они не учитываются (принимаются равными нулю) и ширина вагона в соответствующем сечении принимается равной ширине габарита.
Значения коэффициентов k, входящих в формулы для определения Ео, Ев и Ен, принимают согласно табл. 4.1.
Таблица 4.1
Значения коэффициентов k
Габарит | Точка габарита | Значения коэффициентов | |||
k | k1 | k2 | k3 | ||
Т1, Тц, Тпр, 1-Т | Все точки | 0,625р2 | 2,5 | ||
1-ВМ | 1-11 | 0,625р2 | 2,5 | ||
Остальные точки |
Окончание табл. 4.1
Габарит | Точка габарита | Значения коэффициентов | |||
k | k1 | k2 | k3 | ||
0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ | 1-11 (0-ВМ), 1-4 (02-ВМ), 1-5 (03-ВМ) | 0,5р2 | |||
Остальные точки |
В табл. 4.1 величина р для двухосных тележек принимается равной базе тележки, м. Для четырехосных тележек с базой р1, составленных из двух двухосных тележек с базой р2, в формулу для определения k1 вместо величины р2 подставляется сумма (р12 + р22).
Величина суммарного статического понижения для обрессоренного кузова равна
, (4.3)
где PP – расчетная нагрузка на рессорное подвешивание;
λm – общая жесткость рессорного подвешивания тележки.
Расчетная нагрузка на рессорное подвешивание вычисляется по формуле
, (4.4)
где mбр – вес брутто вагона;
Ртел – вес тележки;
Рн.б. – вес надрессорной балки.
Величина наименьшего допускаемого вертикального размера строительного очертания кузова вагона равна
– поверху
(4.5)
– понизу
(4.6)
где Нгаб – высота габарита в соответствующей точке.
Проектное очертание вагона получается уменьшением размеров строительного очертания на величину допускаемых при постройке плюсовых допусков Ет и δт.
Ширина проектного очертания вагона
2Вп=2Вс – 2Ет, (4.7)
где Ет – конструктивно-технологический плюсовой допуск, допускаемый при постройке вагона в горизонтальной плоскости.
Если наружная ширина вагона 2Внар меньше ширины, полученной по условию вписывания в габарит, можно сделать вывод, что вагон по ширине вписывается в габарит.
Вертикальные размеры проектного очертания вагона рассчитываются по формулам:
– поверху
Нп = Нс – δт; (4.8)
– понизу
hп = hс – δт, (4.9)
где δт – конструктивно-технологический плюсовой допуск при постройке вагона в вертикальной плоскости.
Если ни одна деталь, расположенная в расчетных точках поперечных сечений кузова рассчитываемого вагона, не выходит за пределы полученных размеров проектного очертания, то вагон вписывается в заданный габарит.