Основные типы и назначение вагонов. Специальные вагоны, их преимущества перед универсальными.

В а г о н о м называется единица железнодорожного подвижного состава, предназначенная для перевозки пассажиров или грузов. Вагоны классифицируются по четырем основным признакам: назначению, месту эксплуатации, осности и ширине колеи. П о н а з н а ч е н и ю вагоны разделяются на две основные группы: пассажирские и грузовые.

К пассажирским вагонам относятся вагоны дальнего следования, межобластного и пригородного сообщения, вагоны-рестораны, багажные, почтовые, почтово-багажные и специальные. Парк грузовых вагонов состоит из универсальных и специальных вагонов следующих типов: крытые — для грузов, требующих защиты от атмосферных воздействий и механических повреждений; полувагоны — для навалочных, штабельных и штучных грузов, не требующих защиты от атмосферных воздействий; платформы — для длинномерных, штабельных, громоздких, сыпучих и колесно-гусеничных грузов, не требующих защиты от атмосферных воздействий; цистерны — для жидких, газообразных и пылевидных грузов; изотермические — для скоропортящихся грузов; хопперы — для сыпучих массовых грузов; транспортеры — для крупногабаритных и тяжеловесных грузов, которые по своим размерам или массе не могут быть перевезены в других вагонах; думпкары (вагоны-самосвалы) — для транспортировки и автоматизированной разгрузки горнорудных и земляных пород.

Универсальные вагоны предназначены для перевозки широкой номенклатуры грузов, специальные — для отдельных видов или групп сходных по свойствам грузов. К универсальным вагонам относятся крытые вагоны с дверями в боковых стенах, полувагоны с люками в полу, платформы с откидными бортами и рефрижераторные изотермические вагоны. Универсальные вагоны имеют меньший порожний пробег, но они хуже приспособлены для полной механизации погрузочно-разгрузочных работ и у них в ряде случаев недостаточно полно используются грузоподъемность и вместимость кузова.

Специальные вагоны таких недостатков не имеют, но для них характерен большой порожний пробег, что требует наличия большего количества таких вагонов. Увеличение числа вагонов на выполнение заданного объема перевозок приводит к росту капитальных вложений в вагонный парк и усложняет регулировочную работу на железных дорогах.

3. Основные технико-экономические параметры грузовых вагонов. Определение удельного объема грузового вагона и коэффициентов тары. Пути снижения тары вагонов. Преимущества вагонов большой грузоподъемности. Основные линейные размерывагона. Основными параметрами грузовых вагонов являются: грузоподъемность (, т), тара (, т), объем кузова (, м³) или площадь пола (, м²), общая длина вагона (, м) по осям автосцепок, осность (), габарит.

К основным технико-экономическим показателям и удельным параметрам грузовых вагонов относятся: 1) Технический коэффициент тары, ; 2) Удельный объем кузова, , м³/т; 3)Удельная площадь пола, , м²/т; 4) Нагрузка от колесной пары (от одной оси) на рельс, , т либо , кН; 5) Нагрузка на 1 м пути, , т/м.

Снижение тары вагонов обеспечивает возрастание провозной способности дорог, экономию металла, идущего на постройку вагонов и локомотивов, экономию электроэнергии и топлива, расходуе­мых локомотивами, ускорение и снижение себестоимости перевозок, сокращение (в большинстве случаев) капиталовложений в вагонный и локомотивный парки и в развитие пропускной способности. Снижение тары вагонов достигается: уменьшением усилий, действующих на вагон и его части (уменьшение массы необрессоренных частей вагона и устранение дефектов колёсных пар; снижение центра тяжести вагона; уменьшение продольных нагрузок и т.п.); целесообразными конструктивными формамивагонов и их частей (цельнонесущие кузова с облегчёнными или частично удалёнными хреб­товыми балками; облегчение колёсных пар, букс, рессорного подвешива­ния, рам тележек, деталей тормозного оборудования, снижение массы деталей внутреннего оборудования вагонов и т.п.); целесообразным выбором материаловдля частей вагонов (примене­ние низколегированных сталей, лёгких сплавов, пластмасс и т.п.); совершенствованием технологии изготовления и ремонтавагонов (улучшение качества поверхности, совершенствование технологии литья и проката; повы­шение качества сварки; улучшение технологии изготовления и ремонта рессор и пружин) Важное значение для снижения тары вагонов имеет совершенствова­ние методов расчёта и испытаний вагонов и их узлов (достоверная оценка нагрузок; правильная оценка напряжённого состояния; пра­вильный выбор запасов прочности и др.). Грузоподъёмность, являясь основным параметром вагона, принадле­жит одновременно к важнейшим параметрам железнодорожного транс­порта в целом. Чем больше грузоподъёмность вагона, тем больше его производи­тельность.

Преимуществами вагонов большой грузоподъёмностиявляются: снижение коэффициентов тары; уменьшение удельного сопротивления движению, в результа­те чего сокращается расход электроэнергии и топлива, потребляемых локомотивами; рациональное использование автосцепки, автотормозов, роликовых подшипников, прогрессивных видов тяги и мощных локомотивов. В связи с этим повышается масса поезда и скорость его движения; сокра­щение расхода металла на единицу грузоподъёмности;

Внутренняя длина крытых, изотермических и полувагонов может быть определена из выражения: где F_K – площадь поперечного сечения кузова, заполняемого грузом, м².

Внутренняя длина платформы где 2В_В – внутренняя ширина платформы, м.

Для ориентировочного определения диаметра котла D четырёхосной цистерны с учётом перечисленных факторов может быть использована формула где V — объём котла.

Наружная длина кузова где а_T — толщина торцовой стены кузова, м;

наружная ширина кузова — а_б — толщина боковой стены, м.

Длина рамы кузова 2L_рм у большинства конструкций вагонов совпадает с длиной кузова.

Общая длина вагона определяется по формуле: а_а — вылет автосцепки, т. е. расстояние от оси сцепления авто­сцепок до концевой (буферной) балки, м.

База вагона может быть определена из выражения:

4. Основные материалы, применяемые в вагоностроении. В вагоностроении применяются низколегированные и углеродистые стали, чугун, алюминиевые сплавы, древесных различных пород, пластические пластмассы, а также ткани, резина и много других материалов. При выборе материалов учитывают его прочность, теплопроводность, температурную устойчивость, стойкость, а также возможность ремонта деталей из этого материала простейшими способами. Материалы, применяемые в вагоностроении преимущественно из стали, которая различается по сортам с определенными химическим составом и химическими свойствами.

Наибольшее применение имеет низколегированная сталь марки 09Г2Д. Пределы текучести и прочность этой стали и ее коррозионная стойкость выше, чем у ранее применявшейся стали марки СТ3. Используются также и другие стали: горячекатаная сталь марок СТ2, СТ3, СТ4; качественная конструкционная горячекатаная сортовая марок 10, 15, 20. Такие стали, при достаточной прочности образуют необходимыми пластическими свойствами и хорошо свариваются. Их применяют в виде листов, прокатных профилей. Для рессор и пружин используют специальную рессорнопружинную сталь. Фасонное стальное литье изготавливают из низколегированной стали и используют для ответственных частей вагона (деталей автосцепного устройства и тележек по специальным техническим условиям).

В вагоностроении широко используются алюминиевые сплавы.

Лесоматериалы, применяемые для изготовления деталей внутреннего оборудования, обшивки боковых стен, потолков и настила пола вагонов, различаются по породам древесины определенными качествами. Основными древесными породами являются сосна, ель, дуб, лиственница, ясень и др. Широкое распространение в вагоностроении находят фанера, столярные и фанерные плиты.

Большое применение нашли пластические массы. Они имеют небольшую плотность, высокую прочность и удовлетворительные технические свойства отдельных видов, электра, терма- и звукоизоляционные свойства, высокую химическую стойкость, хороший внешний вид. Имеются пластмассы, которые не уступают по прочности стали, по легкости –магнию и дереву и по химической стойкости – хрому и никелю. В результате применения пластмасс экономят цветные металлы, ценные породы древесины и другие дорогостоящие материалы, увеличивается долговечность вагонов, снижается трудоемкость и себестоимость изготовления, а также улучшается внешний вид вагонов. В грузовых вагонах из пластмасс могут быть выполнены стены, пол, крыша, детали буксового узла и т.д. Для отдельных амортизирующих элементов, упругих шарниров, прокладок и др. применяются резины.