удельная площадь пола цистерны (5 видео)

Содержание

Раздел 1. Определение технико-экономических параметров грузовых вагонов
2.4.1 Удельный объем и удельная площадь кузова
Общие сведения о вагонах
🌟 Видео

Видео:выгрузка вагонов с каменным углём.Скачать

Раздел 1. Определение технико-экономических параметров грузовых вагонов

Основными параметрами вагона являются: грузоподъёмность Р, тара (собственная масса) Т, количество колёсных пар (осность) m₀, объём кузова V, площадь пола F, линейные размеры. Для сравнения вагонов между собой пользуются параметрами, представляющими отношения указанных величин: удельным объёмом кузова, удельной площадью пола, коэффициентами тары, нагрузкой от колёсной пары на рельсы, нагрузкой на метр пути (погонная нагрузка).

Правильный выбор параметров обеспечивает наименьшие затраты общественного труда на перевозки грузов.

Определение параметров грузовых вагонов рекомендуется вести в следующем порядке:

-установить удельный объём V_у (удельную площадь пола)F_у;

-установить коэффициент тары;

-определить грузоподъёмность вагона;

-установить геометрический объём кузова или площадь пола;

-определить линейные размеры вагона.

1.1. Выбор удельного объёма или удельной площади пола

Для вагонов в которых перевозится один определённый род груза значения целесообразного удельного объёма и удельной площади вычисляют по формулам [1], [3].

, (1.1)

(1.2.)

где r-объёмная масса груза, т/м 3 ;

j -коэффициент использования геометрического объёма кузова;

Н -высота погрузки, м.

Высота погрузки для сыпучих грузов принимается исходя из высоты бортов и угла естественного откоса груза a с учётом его уменьшения во время движения, а для остальных грузов – очертаниями верхних линий габаритов подвижного состава.

Значения углов естественного откоса, объёмной массы некоторых сыпучих грузов, объёмной массы некоторых грузов, перевозимых в цистернах, приведены в , [3].

Для учёта факторов, влияющих на использование геометрического объёма вагонов в формулы (1.1), (1.2) введён коэффициент j.

Величина j зависит от конфигурации кузова, расположения и размеров дверей, люков, внутреннего оборудования, высоты и формы бортов, а также свойств груза. Установлено, что использование геометрического объёма вагонов различных типов в зависимости от рода перевозимых в них грузов различно. Для крытых вагонов j колеблется от 0,6 до 0,93, для полувагонов и хопперов 1,12-1,15 (при погрузке выше уровня стен), для платформ 0,8 (погрузка по габариту) и для цистерн около 1,0.

Если вагон предназначен для различных грузов, с разными r и j , то выбор значений V_у и F_у усложняется. В этом случае устанавливается оптимальное значение удельного объёма V_{у опт} или определяется оптимальная величина площади пола F_{у опт} (для платформ).

При этом за критерий оптимальности принимается минимальная себестоимость (С) перевозок грузов. Зависимость себестоимости С, а также технического коэффициента тары К_{т ,} от величины удельного объёма V_у или удельной площади F_у приведены в , [3].

Значения удельных объёмов кузова и удельных площадей пола наиболее распространённых в настоящее время вагонов также приведены в , [3].

1.2. Определение коэффициента тары и расчёт грузоподъёмности вагона

Основным параметром вагона, принадлежащим одновременно к важнейшим параметрам железнодорожного транспорта является грузоподъёмность вагона.

Одним из факторов, определяющих величину грузоподъёмности вагона считается допускаемая осевая нагрузка Р_о, которая определяется исходя из мощности пути и экономичности его содержания. Для наиболее распространенных типов вагонов осевая нагрузка в настоящее время ограничена величиной 228 кН. Как показали исследования для основных типов грузовых вагонов (цистерн, полувагонов и вагонов-хопперов) указанная норма осевой нагрузки целесообразна и на перспективу, т.к. повышение осевых нагрузок вызывает значительное увеличение затрат на содержание пути и путевого хозяйства.

Связь между осевой нагрузкой и грузоподъёмностью вагона выражается зависимостью:

, (1.3)

где Р₀ –допускаемая осевая нагрузка, кН (т/ось);

m₀ –количество колёсных пар в вагоне;

К_т –технический коэффициент тары;

К_т – может быть определён по графикам, приведены в , [3]. Для предварительных расчётов значения К_т основных типов грузовых вагонов приведены в , [3].

Формула (1.3) может быть представлена в виде

Левая часть равенства (1.4) для заданных условий проектирования всегда постоянна. Величины, входящие в правую часть равенства можно изменять, оставляя неизменной их сумму. При этом необходимо стремится к снижению тары вагона, что приведёт к соответствующему увеличению грузоподъёмности вагона. С этой целью при найденном коэффициенте тары определяется грузоподъёмность вагона, затем из веса брутто вычитается грузоподъёмность и определяется тара вагона. После этого рассматриваются возможные пути снижения тары вагона:

-осуществление конструктивных мероприятий, обеспечивающих уменьшение усилий, действующих на вагон и его части;

-целесообразный выбор материалов для частей вагона;

-совершенствование технологии изготовления и ремонта вагонов;

-совершенствование методов расчёта и испытаний вагонов и их узлов.

1.3. Определение геометрического объёма кузова и ориентировочных значений основных линейных размеров вагона

Зная удельный объём V _у и грузоподъёмность вагона можно определить геометрический объём кузова V, а для платформ – площадь пола F по формулам:

Внутренняя длина крытых, изотермических и полувагонов находится из выражения

, (1.7)

где F_к – площадь поперечного сечения кузова, заполняемого грузом, м 2 .

Внутренняя длина платформы определяется по формуле

, (1.8)

где 2В_В — внутреняя ширина платформы, м.

Для достижения возможно большей погонной нагрузки площадь поперечного сечения кузова F_к , а следовательно внутреннюю ширину и внутреннюю высоту вагона целесообразно принимать максимальными в пределах заданного габарита подвижного состава.

Однако следует учитывать, что внутреннюю ширину крытого вагона, используемого для людских перевозок принимают равной 2760 мм исходя из необходимости размещения существующего съёмного оборудования.

Внутреннюю ширину полувагонов и платформ принимают не менее 2740 мм для обеспечения погрузки контейнеров.

Для ориентировочных расчётов внутреннюю ширину вагона можно принимать: для габарита Т – 3400 мм, I-Т – 3000мм, 0I-Т – 2900мм.

При вычислении площади поперечного сечения кузова высоту стенки полувагонов устанавливают по условию загрузки его под эстакадами: четырёхосного – 2060 мм, восьмиосного –2450 мм.

Полувагоны увеличенных габаритов могут иметь наружную ширину кузова до 3600 мм и высоту от уровня верха головок рельсов до 4800 мм. При выборе высоты полувагона более 4350 мм от уровня верха головок рельсов следует иметь в виду, что это потребует создания нового вагоноопрокидывателя.

Внутреннюю высоту кузова крытого вагона принимают максимально возможной по габариту.

Высота бортов у платформы определяется удобствами их закрытия, а также необходимостью перевозки ряда грузов с опущенными бортами без выхода последних за пределы нижнего очертания габарита подвижного состава. Торцовые борта в открытом состоянии должны размещаться в межвагонном пространстве с учётом безопасного положения человека между бортами двух платформ.

Для ориентировочного определения диаметра котла D четырёхосной цистерны может быть использована формула:

(1.9)

При малых колпаках, которые имеют цистерны последних лет постройки, объём котла, вычисленный по формуле (1.9), увеличивают на 2-3% для обеспечения расширения груза при повышении температуры.

При определении внутренней длины полувагонов следует учитывать, что из условия взаимозаменяемости крышек люков всех полувагонов расстояние между стойками боковой стены полувагона должно быть равно 1750 мм. Указанное условие должно быть учтено также при выборе базы и консоли вагона, т.е. база вагона и длина консоли должна быть кратной соответствующему размеру разгрузочного люка. Кроме того, длину полувагонов и платформ желательно иметь кратной величине 6600-6700 мм, соответствующей длине распространенных лесоматериалов с учётом зазоров между штабелями и стенами вагонов. Исходя из условий размещения контейнеров, внутреннюю длину платформы и полувагона целесообразно принимать кратной 2170 мм.

Для котла цистерны длину устанавливают в зависимости от диаметра, формы днища и других частей, определяющих объём.

После установления внутренних размеров определяют наружные размеры кузова с учётом толщины стен, пола и крыши.

Наружная длина кузова 2L, совпадающая у большинства конструкций вагонов с длиной рамы 2L_Р , определяется по формуле :

где а_Т — толщина торцовой стены кузова.

Наружная ширина кузова

где а_б – толщина боковой стены.

В крытых вагонах учитывают также толщину боковой двери, в цистернах – наружную лестницу (если она расположена на цилиндрической части котла).

Ориентировочные значения толщины стен для различных типов вагонов представлены в .

Общая длина вагона определяется по формуле

где а_а – вылет автосцепки, т.е. расстояние от оси сцепления

до концевой балки.

Рекомендуемые значения вылета автосцепки приведены в .

При определении 2L₀, следует учитывать, что минимально возможная длина вагона по осям сцепления автосцепок, исходя из условий размещения ходовых частей, автосцепного и тормозного оборудования, а также устойчивости вагона от выжимания в кривых согласно расчётов при эксплуатации грузовых вагонов в поездах массой до 10-12 тыс.т должна быть для четырёхосных вагонов не менее 13,5 м.

База вагона может быть определена из выражения

, (1.13)

где — соотношение между длиной рамы и базой вагона, при котором горизонтальные смещения концов кузова наружу кривой и его середины в сторону центра последней при прохождении вагоном криволинейных участков пути приблизительно одинаковы.

Длина консольной части вагона

; (1.14)

Минимально допустимая длина консольной части вагона определяется геометрией ходовых частей и схемой их размещения под вагоном.

Для четырехосных вагонов:

; (1.15)

, (1.16)

где — база двухосной тележки;

— база четырёхосной тележки;

— номинальный диаметр колеса по гребню;

— зазор между гребнем наружного колеса и торцом концевой балки.

Последний показатель задается с учётом обеспечения беспрепятственного поворота тележек относительно кузова в кривой минимального радиуса 60 м и удобства замены поглощающего аппарата автосцепки без выкатки тележки (при предварительных расчётах можно принять равным 0,4 м).

Минимально допустимое значение базы вагона 2l_min определяется как удвоенная величина минимально допустимой консоли

(1.17)

При определении основных параметров целесообразно выполнять сравнительный анализ параметров проектируемого вагона и вагонов, эксплуатируемых на железных дорогах Республики Казахстан.

Линейные размеры вагонов, принятые или вычисленные по вышеприведённым формулам, уточняют путём вписывания вагона в заданный габарит подвижного состава.

Раздел 2. Проверка вписывания кузова проектируемого вагона в заданный габарит подвижного состава

Габаритом подвижного состава называется поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться установленный на прямом горизонтальном пути (при наиболее неблагоприятном положении в колее и отсутствии боковых наклонений на рессорах и динамических колебаний) как в порожнем, так и в нагруженном состоянии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимально нормируемые износы.

Государственным стандартом «Габариты приближения строения и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм» (ГОСТ 9238-83) установлено две группы габаритов подвижного состава: первая – для подвижного состава, предназначенного к обращению только по железным дорогам «Стран содружества и Балтии» и МНР колеи 1520 (1524) мм (габариты Т, Тц, Тпр и 1-Т); вторая — для подвижного состава, допускаемого к обращению как по железным дорогам колеи 1520 (1524) мм, так и по зарубежным железным дорогам колеи 1435 мм [габариты I –ВМ (0-Т), 0-ВМ (01-Т), 02-ВМ (02-Т) и 03-ВМ (03-Т)].

Видео:Площадь стен | Как посчитать квадратные метрыСкачать

2.4.1 Удельный объем и удельная площадь кузова

Удельным объемом называется отношение объема кузова к грузоподъемности, то есть величина объема кузова, приходящаяся на тонну грузоподъемности,

где V— полный или геометрический объем кузова, м³ Р — грузоподъемность вагона, т.
Кроме полного объема, различают погрузочный объем кузова

где φ — коэффициент использования геометрического объема кузова.

У крытых и изотермических вагонов обычно φ 1.

Для платформ вместо удельного объема определяют удельную площадь пола

где F— полная площадь пола, м³

Н—высота погрузки, м.

Высота погрузки сыпучих грузов определяется высотой бортов платформы и углом естественного откоса груза с учетом его уменьшения во время движения, а для остальных грузов — очертаниями верхних линий габаритов подвижного состава.

От величины удельных объемов и удельных площадей зависит использование объема и грузоподъемности вагонов, а следовательно, себестоимость перевозок, размер и стоимость парка вагонов, необходимых для данного объема перевозок.

При перевозке в вагоне одного вида груза с объемной массой ρ, т/м³ целесообразные удельный объем и удельная площадь составляют:

Исследования показали, например, что для крытых четырехосных вагонов целесообразно иметь удельный объем кузова, равный (2—2,1)м³/т. Среднее использование грузоподъемности при этом составляет 85 %, тогда как у ранее построенных крытых вагонов cvy=1,5 м³/т грузоподъемность использовалась в среднем на 73 %. Такое увеличение коэффициента использования грузоподъемности имеет важное значение и поэтому предусмотрено пополнение вагонного парка крытыми вагонами с увеличенным объемом кузова.

Большое значение имеет также стремление обеспечить уплотненную погрузку грузов, позволяющую повысить использование грузоподъемности вагонов, увеличить их статическую нагрузку.

Статическая нагрузка определяет количество груза, которое загружается в вагон. Для каждого вида груза i

где Р — грузоподъемность вагона;

λi — коэффициент использования грузоподъемности для i-го груза. Для грузов, у которых использование грузоподъемности вагона определяется объемом кузова, статическую нагрузку можно вычислить по формуле

Эта формула справедлива при vy ≤ vy.r, поскольку из условия прочности вагона необходимо обеспечивать Рci

где аi — абсолютное количество или доля i-го груза в общем объеме грузов, перевозимых рассматриваемым типом вагона.

Статическая нагрузка определяет количество груза в вагоне без учета расстояния его перевозки. Для учета этого расстояния пользуются другим показателем — средней динамической нагрузкой вагона рассматриваемого типа:

где li — среднее расстояние перевозки i-го груза.

Следует отличать рассматриваемые в данной главе статические и динамические нагрузки вагона, представляющие собой величину массы груза, загружаемого и перевозимого в вагоне, от статических и динамических нагрузок, изучаемых в других учебниках при оценке прочности и динамических качеств вагона и являющихся величиной сил, действующих на вагон или его части при медленно или быстро изменяющихся процессах.

Видео:Основная площадка земляного полотнаСкачать

Общие сведения о вагонах

1 Классификация вагонов

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, трансферкары, 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.
Вагоны-рестораны и вагоны-бары предназначены для организации питания пассажиров в пути следования. Такие вагоны имеют зал, кухню, кладовые, холодильные камеры для хранения продуктов, купе для обслуживающего персонала и другие отделения.
Почтовые вагоны служат для перевозки почтовых грузов. Эти вагоны имеют зал для почтовых операций и помещения для обслуживающего персонала.
Багажные вагоны предназначены для перевозки багажа в пассажирских поездах. Они имеют кладовые с погрузочно-разгрузочными механизмами и помещения для обслуживающего персонала. В пассажирском парке имеются также почтово-багажные вагоны, эксплуатируемые на линиях железных дорог с небольшими пассажирскими перевозками. 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, 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 — широко- и узкоколейные.
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.

2. Основные параметры грузовых вагонов

Основными параметрами грузового вагона, характеризующими его эффективность, являются: грузоподъемность, тара, количество колесных пар (осность), объем кузова, площадь пола, длина и другие линейные размеры вагона. Для сравнения вагонов между собой пользуются параметрами, представляющими отношения этих величин: удельным объемом кузова, удельной площадью пола, коэффициентами тары, нагрузкой от колесной пары на рельсы, нагрузкой на метр пути. Важными показателями являются средняя статическая и средняя динамическая нагрузки вагона.
Рассмотрим основные параметры, влияющие на эффективность эксплуатации железнодорожного транспорта.

Удельный объем и удельная площадь кузова
Удельным объемом называется отношение объема кузова к грузоподъемности, то есть величина объема кузова, приходящаяся на тонну грузоподъемности,

<img src="file:///C:DOCUME

1Tempmsohtmlclip11clip_image001.jpg» />
где V— полный или геометрический объем кузова, м³ Р — грузоподъемность вагона, т.
Кроме полного объема, различают погрузочный объем кузова

<img src="file:///C:DOCUME

1Tempmsohtmlclip11clip_image002.jpg» />
где φ — коэффициент использования геометрического объема кузова.
У крытых и изотермических вагонов обычно φ 1.
Для платформ вместо удельного объема определяют удельную площадь пола

<img src="file:///C:DOCUME

1Tempmsohtmlclip11clip_image003.jpg» />
где F— полная площадь пола, м³
Н—высота погрузки, м.
Высота погрузки сыпучих грузов определяется высотой бортов платформы и углом естественного откоса груза с учетом его уменьшения во время движения, а для остальных грузов — очертаниями верхних линий габаритов подвижного состава.
От величины удельных объемов и удельных площадей зависит использование объема и грузоподъемности вагонов, а следовательно, себестоимость перевозок, размер и стоимость парка вагонов, необходимых для данного объема перевозок.
При перевозке в вагоне одного вида груза с объемной массой ρ, т/м³ целесообразные удельный объем и удельная площадь составляют:

<img src="file:///C:DOCUME

1Tempmsohtmlclip11clip_image004.jpg» />
Исследования показали, например, что для крытых четырехосных вагонов целесообразно иметь удельный объем кузова, равный (2—2,1)м³/т. Среднее использование грузоподъемности при этом составляет 85 %, тогда как у ранее построенных крытых вагонов cvy=1,5 м³/т грузоподъемность использовалась в среднем на 73 %. Такое увеличение коэффициента использования грузоподъемности имеет важное значение и поэтому предусмотрено пополнение вагонного парка крытыми вагонами с увеличенным объемом кузова.
Большое значение имеет также стремление обеспечить уплотненную погрузку грузов, позволяющую повысить использование грузоподъемности вагонов, увеличить их статическую нагрузку.
Статическая нагрузка определяет количество груза, которое загружается в вагон. Для каждого вида груза i

<img src="file:///C:DOCUME

1Tempmsohtmlclip11clip_image005.jpg» />
где Р — грузоподъемность вагона;
λi — коэффициент использования грузоподъемности для i-го груза. Для грузов, у которых использование грузоподъемности вагона определяется объемом кузова, статическую нагрузку можно вычислить по формуле