Анализ научно-технической литературы по проектированию грузовых вагонов из экструдированных панелей, Проектирование грузовых вагонов из алюминиевых сплавов в России и зарубежом - Проект кузова крытого вагона из экструдированного алюминия

К универсальным грузовым вагонам относятся крытые вагоны с дверями в боковых стенах кузова и загрузочными люками в крыше; полувагоны с разгрузочными люками в полу для выгрузки сыпучих грузов и с торцевыми двухстворчатыми дверями; платформы с металлическими откидывающимися бортами по периметру пола; цистерны общего назначения с котлом различного диаметра; изотермические. [4,5]

Проектирование грузовых вагонов из алюминиевых сплавов в России и зарубежом

Сегодня в России остро стоит проблема обновления парка подвижного состава для все более увеличивающихся перевозок и повышения требований к скоростным режимам. Применение в вагоностроение грузовых вагонов высокопрочных алюминиевых сплавов в некотором роде решает эти проблемы. Современное мировое вагоностроение еще с 1960-х годов предлагало использовать грузовые вагоны, изготовленные из алюминиевых сплавов. На сегодняшний день 80% грузоподвижного состава США изготовлено из алюминиевых конструкций, в Европе 60%. Россия в этом направлении делает только первые шаги. Железнодорожники на своих профильных заводах пытались изготовить вагоны нового поколения, но их конструкции оказались неудачными. Основная задача при создании грузового вагона нового поколения - снижение веса, т. к. при перевозке грузов большое значение играет собственная масса вагона, что влечет за собой дополнительные затраты. Конструкторы, которые проектировали вагоны (полувагоны) из алюминиевых сплавов, пошли традиционным проверенным путем, оставив без изменения конструкцию кузова, основу которого составляли стальные балки. Алюминиевые сплавы использовались в конструкции стоек, верхней обвязки и обшивки. В итоге вес вагона снизился с 25 т до 23.5 т, что в конечном итоге оказалось весьма незначительным [6].

Разберем перспективы вагоностроения на примере алгоритма создания опытного полувагона из алюминиевых сплавов. Основой силовой схемы полувагона является мощная продольная стальная хребтовая балка, воспринимающая осевые и поперечные (изгибающие) эксплуатационные нагрузки, на которой закреплены поперечные балки, поддерживающие обшивку со стойками. Такая конструктивно-силовая схема относительно проста в изготовлении, достаточно технологична в производстве, однако обладает целым рядом недостатков. Данная схема не позволяет обшивкам и рамной конструкции кузова воспринимать весь комплекс нагрузок, включая продольные и изгибающие нагрузки. В результате конструкция становится недостаточно эффективной, что вызывает повышение массы тары и, как следствие, значительно снижает грузоподъемность при ограниченной предельной нагрузке на ось тележки и рельсовый путь.

Расположение кузова над хребтовой балкой с большой строительной высотой повышает центр тяжести полувагона, снижая его устойчивость на опрокидывание, особенно при движении порожняком. При высоком расположении дна кузова относительно головок рельсов невозможно достичь большого объема кузова при неизменных габаритах полувагона.

Разработка программы ОАО "Российские железные дороги" по созданию новых полувагонов, основным конструкционным материалом в которых являются алюминиевые сплавы, была реализована Воронежским акционерным самолетостроительным общество (ВАСО).

При создании полувагона были использованы: колоссальный опыт авиастроения, современные методы проектирования и изготовления авиационных конструкций. ВАСО совместно с ВНИИЖТ создало опытный образец специализированного четырехосного полувагона для перевозки угля и сыпучих грузов с кузовом из алюминиевых сплавов. Для изготовления полувагона были использованы авиационные технологии.

При проектировании конструкции полувагона были использованы новые технические идеи: несущий кузов, обеспечивающий оптимальное распределение эксплуатационных нагрузок на все элементы конструкций; трехслойная силовая обшивка, воспринимающая значительную часть нагрузок; гладкие внутренние и внешние поверхности. Гладкость внутренних поверхностей обеспечивает наилучшие условия для выгрузки сыпучих грузов на роторных вагоноопрокидывателях. Конструкция должна обеспечивать максимально возможную степень автоматизации заготовительных и сборочных процессов. Получив готовые комплектующие, на предприятии приступили к сборке вагона. Совершенствование данного рода вагона заключается в том, что функции хребтовой балки (воспринимающая все виды нагрузок - т. е. несущая основа вагона) при исключении ее из конструкции вагона, заменяет несущий кузов. Сам кузов изготовлен из экструдированных пустотных панелей было (длинномерных прессованных полых панелей из высокопрочных алюминиевых сплавов). При данной модернизации совершенствованию подверглись также тележки, были установлены с нагрузкой 25 тонн на каждую ось, установлена раздельная система торможения. Объем кузова полувагона увеличен до 100.5 м3, вместо 60-70 м3 в старом. Грузоподъемность вагона - 82 т, масса нового полувагона - 18 тонн.

Новый алюминиевый полувагон прошел испытания на полигоне ВНИИЖТа в Щербинке. Расчетный жизненный ресурс нового полувагона - 32 года (у ныне работающих - 16 лет). При испытании его разгоняли до 130 км/час и он показывал хорошие ходовые качества. По стоимости полувагон из высокопрочных алюминиевых сплавов дороже изготовленного из стали, но имеет ряд существенных преимуществ: повышена грузоподъемность, что эффективно сказывается на использовании вагона, более высокая коррозийная стойкость кузова вагона, увеличена скорость транспортировки.

При использовании вагонов нового поколения, пропускная способность железной дороги увеличивается до 19%.

Серийное производство или опытный образец крытого вагона из алюминиевых сплавов в России не было выпущено, немаловажно то, что это производство уже освоили страны Европпы.

Особенностью конструкции кузова данного вагона является то, что боковые стенки выполнены из алюминиевого сплава. Для открытия сегментов стены необходимо повернуть затвор и откинуть замок с предохранителем, который служит для предотвращения открытия сегментов во время движения подвижного состава. При постройке кузова вагона данной модели можно использовать как композитные материалы, таки прибегнуть к обычным технических решениям (использовать стальной профиль). По мимо принципиального изменения конструкции кузова вагона, на данную модель была установлена тормозная система имеющая возможность распределения тормозного нажатия в зависимости от нагрузки автоматически (KE-GP-A) [7].

Таблица 1.1 Технические характеристики крытого вагона Habbis 344.

Длина по осям сцепления автосцепок

23900 мм

База вагона

20,160 мм

Длина по концевым балкам

22,690 мм

Объем кузова

170 м3

Грузоподьемность

63 000 кг

Масса тары

27 000 кг

Максимальная скорость (без нагрузки)

120 км / ч

Тормозная система

KE-GP-A

Дата постройки

2004 г.

Похожие статьи




Анализ научно-технической литературы по проектированию грузовых вагонов из экструдированных панелей, Проектирование грузовых вагонов из алюминиевых сплавов в России и зарубежом - Проект кузова крытого вагона из экструдированного алюминия

Предыдущая | Следующая