что такое погонная нагрузка грузового вагона

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Погонная нагрузка

Погонная нагрузка ( нагрузка, приходящаяся на метр пути) характеризует возможность пропуска вагона по искусственным сооружениям и определяется делением наибольшего веса брутто вагона на его длину по осям сцепления автосцепок. [1]

Погонные нагрузки : поездная Рп тах. [2]

Погонная нагрузка подсчитывается делением массы брутто вагона на длину его по осям сцепления автосцепок. Для магистральных линий максимальная погонная нагрузка установлена 78 кН / м исходя из прочности мостов и других искусственных сооружений. [3]

Погонная нагрузка в свою очередь зависит от веса груза и тары, приходящихся на ось вагонов, и габарита подвижного состава. [4]

Погонная нагрузка q нити принимается постоянной на единицу длины пролета; нить располагается по квадратной параболе. [5]

Погонные нагрузки qt и qir используются при определении стрел провеса. [7]

Если погонная нагрузка превышает установленные пределы, то срабатывают контактные датчики сигнального устройства. [9]

Величина погонной нагрузки на ленту конвейера определяется по специальному указателю. [11]

Концентрацию погонных нагрузок в швах невозможно рассматривать изолированно от концентрации силовых факторов в соединенных швами элементах. Это связанные явления, зависящие от конструктивных форм деталей, сечений швов, их размеров, жесткости швов и самих деталей. [12]

Интенсивностью погонной нагрузки называют величину нагрузки, приходящуюся на единицу длины линии. Модуль равнодействующей равномерно распределенных вдоль отрезка прямой сил равен произведению интенсивности на длину отрезка. [13]

Для погонных нагрузок Force per Length ( сила на длину) и Moment per Length ( момент на длину) общая нагрузка, приложенная к кривой, будет зависеть от длины кривой. [15]

Источник

2.4.3 Грузоподъемность, осевая и погонная нагрузки вагона

Грузоподъемность, являясь основным параметром вагона, принадлежит одновременно к важнейшим показателям железнодорожного транспорта в целом.

Чем больше грузоподъемность вагона, тем больше его производительность, т.е. количество перевозимых грузов в единицу времени. Известно, что производительность вагона одновременно служит косвенным показателем производительности труда на железнодорожном транспорте. Всемерное повышение производительности труда является важной задачей. Исследования показывают, что увеличение грузоподъемности обычно сопровождается уменьшением приведенных затрат, хотя в отдельных случаях возможно создание большегрузных конструкций, для которых эти затраты больше, чем для вагона меньшей грузоподъемности.

Преимуществами вагонов большой грузоподъемности являются:

Учитывая перечисленные преимущества, в нашей стране повышалась грузоподъемность вагонов, включая строительство восьмиосных полувагонов и цистерн грузоподъемностью 125 т.
Исходя из структуры грузооборота и рационального использования габаритов подвижного состава, грузоподъемность вагона где Vгаб — объем кузова, вычисленный при размерах вагона, установленных путем вписывания в габарит подвижного состава, м³

vу.opt — удельный объем, выбранный как оптимальная величина для данного грузооборота, м³/т.

Грузоподъемность платформ вычисляется по формуле

в которой Fгаб и fy.opt имеют значения, аналогичные Vгаб и vy.opt

Дальность перевозок оказывает существенное влияние на выбор грузоподъемности вагона. Известно, что расходы, непосредственно связанные с передвижением груза, прямо пропорциональны расстоянию перевозки, тогда как издержки на начально-конечную операцию не зависят от расстояния перевозки грузов.
Чем больше дальность перевозки, тем большее удельное значение в общих транспортных издержках приобретают расходы на передвижение груза и тем меньше расходы на начально-конечную операцию. Поэтому для снижения транспортных издержек в России целесообразно применение вагонов большой грузоподъемности.

Величина отправок грузов также влияет на выбор грузоподъемности вагона. Существует три вида отправок: повагонные, мелкие и контейнерные. На железных дорогах России мелкие отправки составляют менее 1 %, а подавляющее большинство — повагонные. Анализ планов перевозок и результатов их выполнения показывает, что размеры минимальных повагонных отправок грузов, перевозимых в полувагонах и цистернах, как правило, превышают возможную грузоподъемность этих типов вагона. Несколько меньшую величину отправок имеют грузы, перевозимые в крытых вагонах и на платформах. Однако удельный вес малых повагонных отправок в грузообороте страны незначителен. Малые повагонные отправки так же, как и мелкие отправки, целесообразно перевозить в контейнерах.

Электрическая и тепловозная тяга при мощных локомотивах обеспечивают возможность значительного увеличения массы поездов и обусловленного этим повышения провозной способности железных дорог, роста производительности труда, снижения эксплуатационных расходов железнодорожного транспорта.
Одним из важных условий увеличения массы поездов является насыщение вагонного парка вагонами большой грузоподъемности.

Конструкция и состояние железнодорожного пути обусловливают величину допускаемой статической нагрузки от колесной пары на рельсы, обычно называемой осевой нагрузкой.

Допускаемую величину осевой нагрузки выбирают в зависимости от типа рельсов, количества шпал на 1 км пути, рода балласта. Существенное влияние имеет грузонапряженность линий. Грузоподъемность вагона, определяемая мощностью конструкции и состоянием пути составляет

где рo — допускаемая осевая нагрузка, кН (тс); mо — количество колесных пар в вагоне; кт — технический коэффициент тары вагона.

Из формулы (2.16) следует, что увеличение грузоподъемности вагона достигается повышением допускаемой осевой нагрузки и осности вагона, а также снижением коэффициента тары.

Для повышения эффективности конструкции вагона желательна большая величина осевой нагрузки. Однако, исходя из мощности пути и экономичности его содержания, для проектируемых основных типов вагонов железных дорог России осевая нагрузка в настоящее время ограничена величиной 228—245 кН (23,25—25,00 тс).

Дальнейшее увеличение осевой нагрузки связано с необходимостью повышения мощности пути и притом по всей сети железных дорог, поскольку основные типы вагонов являются вездеходными.

При решении вопроса о повышении осевой нагрузки необходимо учитывать, что железнодорожный путь является дорогостоящим сооружением — на путевое хозяйство приходится 47 % основных фондов производственного назначения железнодорожного транспорта. Увеличение осевой нагрузки существенно повышает повреждения железнодорожного пути.

Важное значение имеет уменьшение динамических нагрузок, передающихся от колесных пар на путь, так как воздействие вагонов на путь определяется суммой статических и динамических нагрузок. Существенно также расстояние между колесами (при малом расстоянии напряжения в основной площадке земляного полотна могут превышать допускаемые).

При ограниченных возможностях значительного увеличения осевой нагрузки и уменьшения коэффициента тары основным средством повышения грузоподъемности является увеличение осности вагона. Поэтому правильным является осуществленный в нашей стране переход от двухосных вагонов к четырехосным и курс на восьмиосные конструкции.

Одним из главных показателей, обусловливающих эффективность вагона, является статическая нагрузка вагона, приходящаяся на 1 м пути, называемая погонной нагрузкой.

Нагрузку, получаемую в результате деления массы брутто вагона на общую его длину (измеряемую по осям сцепления автосцепок), называют погонной нагрузкой брутто. Если разделить грузоподъемность на общую длину вагона, получим погонную нагрузку нетто/

Разделив среднюю динамическую нагрузку вагона Рдин на его общую длину 2Lоб, получим среднюю погонную нагрузку нетто.

Повышение средней погонной нагрузки нетто при неизменной длине станционных путей позволяет увеличивать полезную массу поезда и, следовательно, повысить провозную способность железных дорог, отдалять затраты на развитие их пропускной способности.

Например, масса брутто поезда, составленного из восьмиосных полувагонов с погонной нагрузкой брутто 8,6 т/м на 37 % больше массы брутто поезда равной длины, сформированного из четырехосных полувагонов с погонной нагрузкой брутто 6,3 т/м. При сравнении средних погонных нагрузок нетто этих вагонов полезная масса поезда увеличивается на 36 %.

Допускаемая величина погонной нагрузки брутто определяется прочностью мостов, а также устройством некоторых участков железнодорожного пути. Для основных типов вагонов общесетевого обращения допускаемой погонной нагрузкой брутто является 10,5 т/м. Связь между погонной нагрузкой и грузоподъемностью вагона выражается формулой

где 2Loб — общая длина вагона, м; qn — погонная нагрузка брутто вагона, т/м.

Учитывая выражение (2.1), получим из формулы (2.18)

Источник

Технико-экономические характеристики вагонов

Лекция 3.1. Назначение и классификация вагонов. Основные элеленты вагонов. Технико-экономические характеристики вагонов. Пассажирский парквагонов. Грузовой парк вагонов. Система нумерации подвижного состава.

Назначение и классификация вагонов

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

По назначению вагоны разделяют на грузовые и пассажирские.

К грузовым вагонам относятся крытые вагоны, полувагоны, платформы, цистерны, изотермические и вагоны специального назначения, служащие для перевозки определенных видов грузов (цементовозы, транспортеры, специаизированные цистерны, вагоны для технических нужд, перевозки скота, живой рыбы и др.).

В зависимости от ширины колеи вагоны бывают нормальной (1520 мм) и узкой колеи (750, 900 и 1060 мм).

По габариту подвижного состава различают вагоны, предназначенные для обращения по всей железнодорожной сети страны; вагоны, обращение которых допустимо только на реконструированных участках дорог РФ, и вагоны для международных сообщений.

По конструкции кузова, материалу и технологии изготовления вагоны подразделяются на цельнометаллические и вагоны с металлическим каркасом кузова и деревянной обшивкой, а также сварные и клепаные; по числу осей — на четырех-, шести-, восьми- и многоосные.

Большинство грузовых вагонов четырехосные. Имеется незначительное количество шестиосных полувагонов, а также восьмиосных полувагонов и цистерн.

Основные элементы вагонов

Каждый вагон состоит из ходовых частей, рамы, кузова, ударно-тяговых приборов и тормозов (рис. 2.1).

К ходовым частям относятся тележки с колесными парами, буксами, подшипниками, рессорами или пружинами. Ходовые части должны обеспечивать движение вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью и наименьшим сопротивлением движению.

Тележки обеспечивают более свободное движение длинных вагонов по кривым участкам пути небольшого радиуса, необходимую плавность хода при уменьшении сопротивления движению. Рессоры и пружины служат для смягчения толчков, воспринимаемых вагоном от неровностей пути и поверхностей катания колес. Совокупность всех рессор, пружин и других упругих элементов, связывающих колесные пары с рамой тележки или кузовом, называется рессорным подвешиванием.

Рама вагона является основанием кузова и состоит из жестко соединенных между собой продольных и поперечных балок. На раме крепятся кузов, ударно-тяговые приборы, части автоматического и ручного тормозов, а в пассажирских вагонах — и электрооборудование, узлы системы кондиционирования воздуха. Рамы отличаются одна от другой в зависимости от конструкции и назначения вагона, но все они должны быть достаточно прочными, способными воспринимать нагрузки от кузова, тяговые, ударные, тормозные усилия, давление ветра и другие нагрузки (вертикальные и горизонтальные), возникающие при движении вагона.

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов и локомотива, удержания их на определенном расстоянии друг от друга, а также для передачи силы тяги от локомотива к вагонам и смягчения ударов, возникающих при сцеплении или набегании вагонов в поезде. Ударно-тяговые приборы состоят из автосцепного устройства.

Тормоз— это устройство на подвижном составе, с помощью которого создается сопротивление движению поезда или отдельного вагона, необходимое для остановки поезда или регулирования его скорости.

Тормоза бывают ручные и автоматические. Вагоны грузового и пассажирского парков оборудованы автоматическими тормозами, кроме этого, все пассажирские и часть грузовых вагонов — дополнительно ручными.

Технико-экономические характеристики вагонов

Для грузовых вагонов основными характеристиками являются: осность, грузоподъемность, линейные размеры, масса тары или просто тара, коэффициент тары, нагрузка от колесной пары на рельсы, нагрузка на 1 м пути (погонная нагрузка), удельный объем, удельная площадь.

Осность определяется общим числом колесных пар (осей) вагона.

Грузоподъемностью грузового вагона называется наибольшая масса перевозимого груза, на которую рассчитана его конструкция.

Линейные размерыопределяют базу вагона и его тележки, длину по осям сцепления автосцепок, длину и ширину кузова и высоту его от головки рельса. Базой вагона называется расстояние между центрами пятников вагона, базой тележки — расстояние между центрами осей колесных пар двухосной тележки, а у трех- и четырехосной — расстояние между центрами крайних осей.

Тара вагона — это масса всех его частей (в порожнем состоянии), включая тележки и колесные пары. Тара определяется взвешиванием на специальных вагонных весах и указывается на боковых балках вагона.

Коэффициент тары показывает массу тары вагона, приходящуюся на 1 т его грузоподъемности. Он является сравнительным показателем экономичности вагонов различных типов и разной грузоподъемности. Для современных четырехосных вагонов коэффициент тары равен 0,33—0,38. Чем меньше этот показатель при одинаковой прочности конструкции, тем экономически выгоднее данный вагон в эксплуатации.

Допускаемая нагрузкаот колесной пары на рельсы зависит главным образом от типа рельсов, числа шпал, уложенных на 1 км пути, рода балласта и скорости движения поездов. С 1980 г. Установлена наибольшая нагрузка от колесной пары на рельсы — 228 кН (23,25 тс). Данная нагрузка служит исходным параметром при проектировании новых вагонов.

Погонная нагрузка определяется отношением массы брутто вагона к длине его по осям сцепления и измеряется в тоннах на 1 м (т/м). Пополнение вагонного парка большегрузными вагонами с увеличенными погонными нагрузками — один из эффективных путей повышения провозной способности дорог. Такие вагоны позволяют формировать поезда увеличенной массы при существующих длинах станционных путей. Допустимая погонная нагрузка регламентируется несущей способностью мостов и других искусственных сооружений. В современных условиях предусматривается повышение погонных нагрузок путем внедрения восьмиосных вагонов.

Объем вагона определяется внутренними геометрическими размерами кузова и характеризует вместимость вагона. Он рассчитывается по объемному весу наиболее массовых грузов, перевозимых в вагонах данного типа.

Для сравнительной оценки экономичности вагонов различных типов и размеров обычно пользуются удельным объемом, определяемым как частное от деления полного объема вагона в кубических метрах на грузоподъемность в тоннах. Для крытых и изотермических вагонов удельный объем составляет 1,8—2,5 м3/т, для полувагонов и цистерн — 1—1,4 м3/т.

Удельная площадьдля платформ определяется делением площади пола в квадратных метрах на грузоподъемность в тоннах.

Для пассажирских вагонов основными показателями экономичности являются число мест и отношение тары к числу перевозимых пассажиров. Это отношение зависит от конструкции вагона и предоставляемых пассажиру удобств. Для вагонов пригородных поездов экономичность определяют тарой, приходящейся на 1 м2 площади пола, так как в этих вагонах принимаются во внимание места не только для сидения пассажиров, но и для стояния.

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВАГОНОВ

Цель работы:ознакомиться с параметрами грузовых вагонов, характеризующими их технико-экономическую эффективность.

Краткие сведения из теории

Основными параметрами для технико-экономической оценки конструкции и эксплуатационных особенностей вагонов являются количество осей, грузоподъёмность, тара, удельный объём кузова, удельная площадь пола, коэффициент тары, нагрузка от колесной пары на рельсы, нагрузка на погонный метр пути.

По числу осей вагоны подразделяются на четырех-, шести-, восьми- и многоосные вагоны. Осность вагона определяет его грузоподъёмность.

Грузоподъёмность вагона – наибольшая масса груза, допускаемого к перевозке в грузовом вагоне исходя из прочности его конструкции и установленной конструкционной скорости.Чем больше грузоподъёмность, тем больше производительность вагона, т.е. количество груза, которое можно в нем перевезти за единицу времени.

Достоинствами вагонов с большой грузоподъемностью являются:

— меньшее удельное сопротивление движению, за счёт чего сокращается расход электроэнергии и топлива, потребляемых локомотивами;

— большая погонная нагрузка, за счёт которой возрастает масса поезда при неизменной длине станционных путей;

— сокращение металла на единицу грузоподъёмности на 10-15%;

— снижение затрат на маневровую работу, взвешивание вагонов.

Тара – масса порожнего вагона (без груза). Определяется взвешиванием вагона на специальных весах при постройке, а также проверяется при выпуске вагона из заводского ремонта. Сумма грузоподъёмности вагона (нетто) и его тары составляет массу брутто вагона. Снижение тары вагонов является одной из основных задач вагоностроения, так как при уменьшении тары может быть увеличена грузоподъёмность грузовых вагонов и тем самым повышена провозная способность железных дорог. Помимо этого, обеспечивается уменьшение металла, идущего на постройку вагонов, экономятся электроэнергия и топливо, расходуемые локомотивами при перевозке, снижается себестоимость перевозок.

Технический коэффициент тары представляет собой отношение веса тары вагона к грузоподъемности

, (1)

где – технический коэффициент тары;

P_к – конструкционная грузоподъемность вагона, кг;

Величина этого коэффициента показывает, какая часть тары приходится на каждую тонну его грузоподъёмности. Чем меньше коэффициент тары, тем вагон экономичнее.

Удельный объем кузова вагона – это отношение полного объема кузова к его конструкционной грузоподъемности:

, (2)

Увеличение объема достигается изменением линейных размеров кузова. При этом соотношения между линейными размерами кузова должны быть такими, чтобы обеспечивалась свободная его погрузка и выгрузка, наиболее рациональное размещение перевозимого груза, наименьший коэффициент тары, прочность и устойчивость вагона.

Кроме полного объема, различают погрузочный объем кузова, который определяется с учетом коэффициента загрузки по формуле

, (3)

где – погрузочный объём кузова, м 3 ;

– коэффициент загрузки геометрического объема кузова.

Коэффициент загрузки составляет для крытых вагонов и вагонов хопперов 1. С учетом этого удельный объем составит:

, (4)

где – удельный объём кузова, м 3 /т.

Удельная площадь пола платформы – отношение полной площади пола платформы к её конструкционной грузоподъемности:

, (5)

От величины удельных объёмов и удельных площадей зависит использование объёма и грузоподъёмности вагона, а, следовательно, себестоимость перевозок, размер и стоимость парка вагонов, необходимых для данного объёма перевозок.

Осевая нагрузка – нагрузка от колесной пары на рельсы,

, (6)

где P_к – конструкционная грузоподъемность вагона, кг;

Допустимая величина осевой нагрузки зависит, главным образом, от типа рельсов, количества шпал, уложенных на 1 км пути, состояния верхнего строения пути и скорости движения поезда, от конструкционных размеров оси колёсных пар. В настоящее время нагрузка от оси колёсной пары на рельсы для основных типов грузовых вагонов ограничена величиной 235 кН и 245 кН для оси РУ1Ш и РВ2Ш соответственно.

Погонная нагрузка – нагрузка от вагона на один метр пути, характеризует возможность пропуска вагонов по искусственным сооружениям и определяется делением массы брутто на его длину по осям сцепления автосцепок.

. (7)

где – погонная нагрузка, кН/м;

2L_об – общая длина вагона, измеренная по осям сцепления автосцепок, м.

Допускаемая погонная нагрузка определяется прочностью мостов и в настоящее время ограничена величиной 105 кН/м.

Грузовые вагоны характеризуются также своими линейными размерами и в первую очередь длиной, высотой, шириной и базой вагона.

Общая длина вагона определяется расстоянием между осями сцепления автосцепок данного вагона. Расстояние между центрами пятников тележечного вагона называется базой. Длина, ширина и высота кузова вагона обуславливаются, с одной стороны, заданной вместимостью, а с другой, – габаритом подвижного состава. При проектировании вагонов устанавливают геометрический объём кузова, а для платформ – площадь пола и затем по этим данным находят внутренние размеры вагонов.

Порядок выполнения работы

1. Выбрать из таблицы 3 исходные данные согласножурнальному списку.

2. Выполнить расчёт технико-экономических параметров грузовых вагонов по двум вариантам для одного рода и разных моделей вагона.

3. Сравнить полученные результаты расчёта и выбрать модель вагона с наилучшими технико-экономическими параметрами.

4. Ответить на контрольные вопросы.

5. Оформить отчёт о проделанной работе.

Технико-экономические параметры грузовых вагонов

Содержание отчета

1. По результатам проведенной работы составляется отчет в письменной форме (допускается и в печатной). Отчёт должен содержать: цель и дату работы; исходные данные; расчёт технико-экономических параметров грузовых вагонов; выводы.

2. Результаты расчёта технико-экономических параметров оформить в табличном виде по образцу, представленному в таблице 4.

Результаты расчёта технико-экономических параметров грузовых вагонов

3. Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что показывает технический коэффициент тары?

2. Какова предельно допустимая нагрузка на рельсы от оси колёсной пары вагона?

3. Что показывает удельная площадь платформа?

4. Чем ограничивается погонная нагрузка на метр пути?

5. Поясните, что понимается под базой вагона.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник