Автосцепное устройство для полувагонов нового поколения (Введение к дипломному проекту)

Введение

Вагонное хозяйство является одним из важнейших элементов железнодорожного транспорта. Основой вагонного хозяйства является вагонный парк, включающий различные типы и конструкции грузовых и пассажирских вагонов, предназначенные для перевозки пассажиров и грузов.

Вагоны начали строиться задолго до создания железной дороги, причем их передвигали лошадьми, а направляющими служили деревянные брусья. Первые вагоны  представляли собой открытый кузов поставленный на четыре желобчатых колеса и применялись для перевозки угля и руды.

Изобретение в 1833 г. Е.А. и М.Е. Черепановыми первого паровоза и пуск в эксплуатацию на нижнетагильских заводах железной дороги с паровой тягой послужили толчком к развитию отечественного вагоностроения.

Первыми вагонами грузового парка железных дорог России были крытые вагоны и платформы, причем те и другие вначале строили двухосными с центральной сцепкой без буферов. Дальнейшее развитие промышленности и повышение грузооборота страны привело к значительному увеличению и расширению вагонного парка.

С развитием вагоностроения начала складываться наука о вагонах. В этой области еще дореволюционный период отечественные ученые выполнили ряд исследований, заложив  базу для дальнейшего проектирования, расчета, а также обоснования вновь вносимых изменений в конструкцию вагонов. Дальнейшие исследования в этих областях позволили вывести эти дисциплины на современный уровень и тем самым, позволив усовершенствовать вагонный парк страны.

 Современный вагонный парк включает в себя значительное количество типов и конструкций вагонов. Это обусловлено необходимостью удовлетворения разносторонних требований: сохранение ценных качеств груза, предупреждение повреждения хрупких грузов, защите грузов от атмосферных осадков, движение с большими скоростями, разнообразием перевозимых грузов, а также свойств и требований к перевозке грузов.

В связи с этим важнейшее значение имеет рациональность конструкции вагонов, от которой, в значительной мере, зависят: провозная способность железных дорог, возможности механизации и автоматизации при изготовлении и ремонте вагонов, а также в процессе эксплуатации (формировании поездов, погрузочно-разгрузочных работ и другие), вследствие чего изменяются размеры капитальных вложений при проектировании и изготовлении вагонов.

          Ведущая роль железнодорожного транспорта в обеспечении массовых грузовых перевозок в России объективно обусловлена территориально-географическими, природно-климатическими, социально-экономическими  и другими факторами. Для эффективности перевозочной работы и оптимизации транспортных затрат необходимо внедрение новых прогрессивных технологий и технических средств, в том числе и совершенствование типажа, технического уровня, структуры и технико-экономических показателей вагонного парка. Технические параметры новых вагонов должны определятся с учетом ожидаемых условий работы подвижного состава, структуры перевозимых грузов и требований клиентов к качеству и безопасности перевозок.

          Условия работы грузовых вагонов на железных дорогах России характеризуются весьма интенсивной эксплуатацией. Поэтому эти и другие факторы (сложные дорожные условия, длительный срок службы) требуют создания вагонов с повышенными запасами прочности и надежности.

          Несмотря на быстрое развитие автомобильного, конвейерного, трубопроводного, судоходного и других видов транспорта, в том числе и авиации, а также увеличение их удельного веса в общем объеме перевозок,

объем железнодорожных перевозок в абсолютном значении будет возрастать и в дальнейшем.

          Железнодорожный транспорт занимает ведущее место среди всех видов транспорта России. На его долю приходится около 50% всех грузовых перевозок страны.

          Предприятиями страны производятся мощные современные тепловозы и электровозы, вагоны различного назначения, в том числе и специальные.

Это обусловлено необходимостью удовлетворения разных требований:

                     сохранение ценных качеств скоропортящихся грузов,

                     защите грузов от атмосферных осадков,

                     движение с высокими скоростями,

                     предупреждение повреждений хрупких грузов,

                     минимальными затратами на постройку,

                     ремонт и эксплуатацию вагонов.

          Одним из важнейших требований, предъявляемых к вагонному парку является необходимость обеспечения безопасности движения поездов. Между тем, в каждом вагоне имеется большое число деталей и узлов, от конструкции и состояния которых зависит безопасность движения, причем контролировать их состояние в условиях эксплуатации вагонов часто приходится в короткие сроки и в неудобных условиях осмотра.

          Следовательно, в перспективе необходимо, что бы узлы и детали имели высокую надежность и повышенный гарантийный срок эксплуатации.

          Существенной особенностью железнодорожного транспорта является его массовость. Поэтому даже малые изменения, вводимые в конструкцию вагонов, приобретают большие масштабы для всего парка и служб обслуживающих его.

          Парк железнодорожного транспорта пополняется четырех, шести, восьми осными вагонами.

          По назначению весь парк делится на две группы:

l  вагоны общего назначения;

l  вагоны промышленного транспорта.              

          Вагоны служат для перевозки в них грузов и пассажиров. Устройство вагонов зависит от типа груза.

          К грузовому парку относятся вагоны обращающиеся в товарных поездах и служащие для перевозки грузов. Товарные вагоны делятся на следующие группы:

          Крытые вагоны (Рис.1) служат для перевозки грузов, которые  боятся атмосферных осадков, а также ценных грузов, которые необходимо уберечь от повреждений и пропаж в процессе перевозки.

          Полувагоны  (Рис.2) предназначены для перевозки различных грузов навалочного типа (преимущественно угля и руды).

          Платформы предназначены для перевозки различных грузов, не требующих каких либо укрытий, негабаритных грузов.

          Специальные вагоны (Рис.3) в зависимости от требований предъявляемых к грузу.

          Цистерны  (Рис.5) предназначены для перевозки жидких и газообразных веществ и грузов (преимущественно жидких и вязких нефтепродуктов, сжиженных газов и различных кислот).

                   Крытый вагон                               Полувагон модели 12-132

                       рис.1                                                        рис.2     

                        Рис.3                                                                Рис.4

Рис.5

          Вагон как правило состоит из: рамы, тележек, автосцепных устройств, кузова (или котла цистерны) и тормозного оборудования. Настоящий дипломный проект посвящен вопросам совершенствования конструкции поглощающего аппарата автосцепного устройства.

Сцепное устройство грузовых вагонов в России так же, как и, США, Канаде, Китае, Японии и неко­торых других странах, относится к ударно-тяговому типу. В таком устройстве все растягивающие и сжи­мающие силы, действующие в эксплуатации, переда­ются на раму вагона непосредственно через авто­сцепку и поглощающий аппарат, являющийся единственным элементом автосцепного устройства, за­щищающим грузовые вагоны от сжимающих и растягивающих нагрузок. В европейском устройстве растягивающие силы передаются непосредственно через винтовую  сцепку и тяговый аппарат, а сжи­мающие силы — на конструкцию вагона через боковые буфера.

До последнего времени практически  все грузовые вагоны  РЖД были оснащены пружинно-фрикционными по­глощающими аппаратами. К недостаткам таких ап­паратов относятся низкая стабильность силовых ха­рактеристик, вероятность заклинивания, недоста­точная энергоемкость; к преимущест­вам — низкая стоимость, ремонтопригодность в условиях вагонных депо, простота конструкции.

          Освоение растущего грузооборота требует увеличения пропускной способности железных дорог. Вводятся в эксплуатацию большегрузные поезда повышенной массы и длины. Обязательное условие эксплуатации таких поездов- надежная работа автосцепного устройства, обеспечивающего безопасность их движения. В основном, надежность работы автосцепного оборудования оценивается по сохранности груза, что  на данный момент стало актуальным вопросом, в связи с растущими грузоперевозками и требованиями к сохранности груза.

          В данном дипломном проекте предложена конструкция поглощающего аппарата с полимерными вставками, взамен пружинно-фрикционного аппарата.

Поглощающий аппарат в составе автосцепного устройства предназначен для гашения ударно-тяговых нагрузок  передающихся на раму вагона как во время движения  при различных режимах в составе поезда, так и при маневровых работах.

Предложенный  аппарат устанавливается в стандартный карман между передним и задним упорами и исключает применение стандартного тягового хомута, так как он выполнен заодно целое с корпусом амортизатора, что позволило высвободить место для упругого элемента.

Амортизирующее устройство с полимерными вставками отличается от Ш-6-ТО-4У тем, что заменен упругий элемент: взамен пружин установлен  комплект полимерных вставок, разработанный на основе полимерных элементов Текс Пак американской фирмы  “Miner”. 

В связи с повышением требований безопасности на железнодорожных линиях необходимо осваивать и внедрять в производство принципиально новые и совершенствовать действующие поглощающие аппараты. Внедрение в производство нового аппарата позволит улучшить эксплуатационные характеристики, повысить его конкурентоспособность и в кратчайшие сроки переналадить производство в связи с несущественными изменениями в конструкции прибора.