Вагоны. Основы конструирования и экспертизы технических решений

ВАГОНЫ. ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Вагоны. Основы конструирования и экспертизы технических решений: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / А.П. Азовский, Е.В. Александров, В.В. Кобищанов, В.Н. Котуранов, В.П. Лозбинев, М.Н. Овечников, Б.Н. Покровский, В.И. Светлов, А. А. Юхневский; Под ред. В.Н. Котуранова. - М.: Маршрут, 2005. - 490 с.

Рассмотрена технологическая последовательность выполнения работ по принятию технических решений, связанных с созданием новых вагонов грузового и пассажирского парков и их узлов. Предлагаемая технология приемлема и при экспертных оценках качества уже выбранных вариантов технических решений на стадии согласования проектов. Она ориентирует разработчиков и экспертов на обязательное выполнение требований «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог» — документа, определяющего показатели качества, от которых зависит безопасность движения. Приведены методики эскизных расчетных проверок соответствия узлов и деталей вагонов требованиям «Норм». Предназначена для студентов вузов ж.-д. транспорта, стажеров и аспирантов; полезна специалистам, занимающимся эксплуатацией и проектированием вагонов.

ВВЕДЕНИЕ

Вагоны относятся к одной из главнейших составляющих технических средств железных дорог.
Вагон — это единица подвижного состава, предназначенная для перевозки грузов и пассажиров. Совокупность вагонов, работающих на сети железных дорог, представляет собой вагонный парк железнодорожного транспорта, отличающийся многообразием конструкций, которые можно разделить на две большие группы. Одна из них — это пассажирские вагоны, обеспечивающие потребности пассажирских перевозок, а другая — грузовые, в которых осуществляется перевозка грузов. В свою очередь, каждая из групп включает в себя большое число различных конструкций, имеющих определенное назначение, предоставляющих достаточный уровень комфорта пассажирам, удобства погрузки и выгрузки и обеспечивающих сохранность перевозимых грузов. При этом любая единица вагонного парка должна отвечать требованиям безопасности движения.
Известно, что около 20 % стоимости основных фондов железных дорог приходится на вагонный парк и примерно такую же долю составляет персонал, занятый в обслуживании и техническом содержании вагонов в эксплуатации.
Если еще принять во внимание производственные мощности машиностроения, связанные со строительством вагонов, то можно, не делая глубокого анализа, оценить, сколь велика роль вагонного парка и ориентированных на него производств по изготовлению, техническому обслуживанию и ремонту вагонов в промышленном потенциале государства.
Издано большое число книг, справочных пособий и т.д., в которых достаточно подробно освещаются особенности устройства различных вагонных конструкций, их узлов и деталей. И хотя у этой литературы довольно солидный возраст, учитывая определенный консерватизм в технических решениях, связанных с созданием вновь строящихся вагонов (особенно грузовых), она достаточно полно освещает технику вагонного парка и в наше время. Поэтому в предложенном учебном пособии основное внимание будет уделено вопросам, общим для вагонов всех типов и имеющим принципиальное значение как при предварительной оценке различных показателей качества конструкций вагонов, так и при выборе конструктивных решений, связанных с вагоном в целом и его отдельными узлами и деталями.
Отдельные методики предварительных оценок отличаются новизной. Оценка конструкции производится согласно требованиям «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог».
Предполагается, что с особенностями конструктивного исполнения различных типов вагонов, их узлов и деталей читатель ознакомился, обратившись к вышеназванным литературным источникам.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УЗЛАХ ВАГОНОВ
Глава 2. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ПРОЧНОСТНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗЛОВ ВАГОНОВ
Глава 3. ВЫБОР ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ КУЗОВОВ ВАГОНОВ
Глава 4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО КУЗОВАМ ВАГОНОВ. ЭСКИЗНОЕ РАСЧЕТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ
4.1.   Общие предпосылки
4.2.   Общие соображения по расчетам прочности кузовов вагонов
4.3.   Схемы приложения нагрузок, учитываемых режимами «Норм» при расчете кузовов, и их сочетания
4.4.   Приближенные методы расчета напряженно-деформированного состояния кузовов крытых и рефрижераторных вагонов
4.5.   Приближенные методы расчета кузовов полувагонов
4.6.   Приближенные методы расчета платформ
4.7.   Расчет котлов цистерн
4.8.   Приближенный расчет кузовов пассажирских вагонов
4.9.   Особенности устройства кузовов пассажирских вагонов и их уточненный расчет
4.9.1. Технические требования к пассажирским вагонам
4.9.2. Требования пожарной безопасности
4.9.3. Типы, основные технические показатели и планировки пассажирских вагонов
4.9.4. Кузова пассажирских вагонов
4.9.5. Уточненные расчеты кузовов пассажирских вагонов
4.9.6. Экспертиза проектных решений по критерию устойчивости несущей обшивки вагонов
4.9.7. Обеспечение в процессе конструирования кузовов вагонов живучести несущих элементов
Глава 5. ХОДОВЫЕ ЧАСТИ ВАГОНОВ И ОСНОВЫ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ СООТВЕТСТВИЯ ИХ НОРМАТИВНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ
5.1.   Общие сведения
5.2.   Рессорное подвешивание
5.3.   Колесные пары ходовых частей вагонов
5.4.   Буксовые узлы ходовых частей
5.5.   Нагрузки для расчетов элементов люльки, надрессорных балок и рам тележек вагонов
5.6.   Расчеты элементов люлечного подвешивания
5.7.   Надрессорные балки тележек
5.8.   Рамы тележек
Глава 6. УДАРНО-ТЯГОВЫЕ ПРИБОРЫ ВАГОНОВ
6.1.   Общие сведения
6.2.   Установка автосцепки СА-3 и ее модификаций
6.3.   Поглощающие аппараты
Глава 7. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ АВТОТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВАГОНОВ
7.1.   Общие сведения и схема типового расчета механической части автотормозного оборудования
7.2.   Пути развития средств моделирования работы механической части автотормозного оборудования вагонов
Глава 8. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
Глава 9. СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
9.1.   Система энергоснабжения вагонов
9.2.   Система отопления пассажирских вагонов
9.3.   Система водоснабжения пассажирских вагонов
9.4.   Системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского вагона
9.5.   Система освещения вагонов
Глава 10. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВАГОНОВ
10.1. Устойчивость от вкатывания колеса на рельс при действии продольных сил
10.2. Устойчивость вагона от опрокидывания наружу и во внутрь кривой
Глава 11. ПРИМЕНЕНИЕ КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ ОЦЕНКИ МЕСТНОЙ ПРОЧНОСТИ УЗЛОВ ВАГОНОВ
11.1. Направления решения задач оценки местной прочности несущих конструкций вагонов
11.2. Алгоритм учета стесненного кручения стержневых конечных элементов
11.3. Пример учета стесненного кручения балок рамы кузова
при расчете по МКЭ
Глава 12. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПТИМАЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ В ВАГОНОСТРОЕНИИ
12.1. Понятие оптимального проектирования кузовов вагонов
12.2. Особенности постановки и решения задачи оптимального проектирования для кузовов вагонов
12.3. Требования, предъявляемые к расчетной модели и методу расчета кузова вагона в процессе оптимизации
12.4. Системы автоматизированного проектирования вагонов
12.4.1. Классификация САПР вагонов
12.4.2. Структура и принципы построения САПР кузовов вагонов
12.4.3. Интегрированные САПР вагонов
Глава 13. СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАХ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО НЕСУЩИМ УЗЛАМ ВАГОНОВ
13.1. Вводные замечания
13.2. Особенности напряженно-деформированного состояния в вершине трещины, коэффициент интенсивности напряжений, силовой критерий развития трещины
13.3. Энергетический критерий хрупкого разрушения Гриффитса, его вариант для квазихрупкого разрушения
13.4. Критерии развития трещины в условиях полномасштабной текучести
13.5. Энергетический критерий развития трещины на основе интеграла
13.6. Деформационный критерий развития трещины на основе ее раскрытия в вершине
13.7. Разрушения при циклических нагружениях
Глава 14. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПО МЕХАНИКЕ ВАГОНОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Схемы конструкций вагонов, их узлови деталей
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА