Главная >> Подвижной состав >> Вагоны промышленного железнодорожного транспорта

Материалы, применяемые в вагоностроении - Вагоны промышленного железнодорожного транспорта

Оглавление
Вагоны промышленного железнодорожного транспорта
Исторический очерк развития вагонного парка
Элементы конструкций вагонов, характеристика
Колесные пары
Колеса и их типы
Буксы
Буксы с подшипниками скольжения
Упругие элементы и гасители колебаний
Особенности конструкций гасителей колебаний
Тележки грузовых вагонов
Двухосные тележки
Многоосные тележки
Конструкция тележек специализированных вагонов промышленного транспорта
Ударно-тяговые устройства
Механизм автосцепки СА-3
Расцепной привод, ударно-центрирующее и упряжное устройства
Поглощающие аппараты автосцепки
Вагоны общего назначения
Назначение и устройство вагонов типа хоппер
Назначение и конструкции полувагонов
Типы транспортеров
Назначение и общая характеристика цистерн
Устройство цистерн общего назначения
Специальные цистерны
Специализированные вагоны промышленного транспорта
Конструкция полувагонов с глухим полом, вагонов для перевозки щепы, нефтебитума и леса в хлыстах
Назначение и типы вагонов-самосвалов
Платформы для перевозки горячего чушкового чугуна и тяжеловесной обрези
Технологический подвижной состав
Назначение чугуновозов
Назначение и устройство коксотушильных вагонов, вагонов-трансферкаров
Конструктивные особенности специальных тележек для изложниц и мульд
Сведения о зарубежных вагонах промышленного транспорта
Сведения о европейских вагонах промышленного транспорта
Обоснование выбора типов и параметров грузовых вагонов
Назначение габаритов вагонов
Нагрузки
Материалы, применяемые в вагоностроении

Материалы, применяемые в вагоностроении, и допускаемые напряжения
При выборе материалов для постройки вагонов и их деталей учитывают характер их загружения и влияние внешней среды, существенно влияющих на прочность и долговечность вагонов [25].
Коррозия и износ уменьшают размеры поперечных сечений деталей и понижают их прочность. Поэтому материалы, применяемые в вагоностроении, должны быть коррозионно- и износостойкими. Они должны удовлетворять условиям технологичности конструкции вагона при постройке и ремонте его.
При постройке вагонов широко применяются углеродистые и низколегированные стали. Для изготовления основных несущих элементов вагонов (рам тележек, хребтовых и шкворневых балок, каркаса и обшивки кузова) наибольшее применение имеет низколегированная сталь марки 09Г2Д, обладающая повышенной прочностью и коррозионной стойкостью. При постройке новых грузовых вагонов в десятой пятилетке будут использованы и низколегированные стали 10ХНДП и 10Г25Д.
Механические свойства основных марок стали, применяемой в современном вагоностроении, приведены в табл. 12.2.
Все больше будут применяться в вагоностроении алюминиевые сплавы с целью дальнейшего снижения тары, так как плотность этих сплавов в три раза меньше, чем у сталей, а механические характеристики сравнительно высокие и не меняются с понижением температуры. Алюминиевые сплавы, содержащие магний и марганец, обладают хорошей коррозионной стойкостью, технологичны, хорошо штампуются и свариваются. Для сплава АМГ6Т (нагартованного), содержащего до 6% магния, σt = 25O МПа, σΒ = 360 МПа.
Опыт применения алюминиевых сплавов при постройке вагонов показывает возможность существенного (на 30—45%) уменьшения их массы по сравнению со стальными, однако стоимость алюминиевых сплавов пока выше стоимости сталей.
Допускаемые напряжения в мегапаскалях для деталей вагонов, изготовленных из сталей и алюминиевых сплавов, приведены в табл. 12.3.
Дальнейшее снижение тары и улучшение эксплуатационных показателей вагона в будущем может быть достигнуто применением в вагоностроении полимерных материалов и пластмасс. В настоящее время полимеры используются преимущественно для внутреннего оборудования и отделки вагонов.
Хребтовые балки рамы вагона, стержни каркаса кузова и другие гибкие элементы вагона проверяют на прочность и на устойчивость. Наблюдающиеся разрушения некоторых элементов часто имеют вид усталостного разрушения. Поэтому наряду со статическими расчетами производят проверку прочности на усталость.

Таблица 12.2. Механические свойства стали, применяемой в вагоностроении


Марка стали

Предел текучести при растяжении, МПа

Предел прочности при растяжении, МПа

Предел выносливости гладкого образца при изгибе, МПа

Относительное удлинение, %

Ударная вязкость, МДж/м2

ВСтЗсп

240

380—470

170

27—25

>0,3 (при —20°С)

09Г2Д

310

450

210

21

0,4 (при —40°С)

10ХНДП

350

480

 

20

 

Таблица 12.3. Допускаемые напряжения для деталей вагонов


Элемент вагона

Расчетные режимы

Виды деформации

Сталь по ГОСТ 380—71, 1050—74, 6713-75

Сталь марки 09Г2Д и прочнее

Стальные отливки по ГОСТ 977—75

Алюминиевые
сплавы

Ст3, Ст20  М16С

Ст5  Ст30

15Л1

15Л11

35л1

35Л11

АМг5М

АМг6М

ΛΜΚ

Хребтовая и шкворневая балки кузова и рамы

I

Растяжение, сжатие и изгиб

0,9σ;

 

0,85σt

 

 

 

 

125

140

160

III

То же

155

190

_

 

_

_

90

100

110

Срез

95

_

115

_

_

 

_

_

_

 

Остальные
элементы
кузова

I

Растяжение, сжатие, изгиб

0,90;

0,90;

0,85 σt

160

165

175

180

130

145

165

III

То же

165

185

200

135

135

150

155

95

110

200

 

Срез

100

110

120

 

 

 

 

 

 

 

Детали тележки, за исключением колесных пар

I

Растяжение, сжатие, изгиб

0,90;

0,9σt

0,85 σt

 

 

 

 

 

 

 

III

То же

155

165

180

120

125

140

145

Срез

95

100

110

 

 

 

 

 

 

 

Смятие

140

180

180

120

125

140

145

----------- --

Детали тормоза

111

Растяжение, сжатие, изгиб

130

150

160

100

110

130

135

 

 

 

Срез

80

90

100

 

 

 

 

 

 

 

Смятие

110

130

140

95

100

120

125

 

 

Условия прочности элементов выражаются зависимостью
(12.27)
где σэ — эквивалентные напряжения; [σ] — допускаемые напряжения при растяжении и сжатии.
Для пластических материалов эквивалентные напряжения определяют по формулам энергетической теории прочности:
(12.28)
где σх и хх — нормальные и касательные напряжения при одноосном растяжении или сжатии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Мокршитский Е. И. История вагонною парка железных дорог СССР.—М.: Трансжелдориздат, 1949.
  2. Калмыков В. Г., Кузнецов А. Г. Вагоны промышленного транспорта. — М.: Транспорт, 1978.
  3. Логинов А. И., Ржавинский Б. А. Новые вагоны промышленного транспорта в СССР и за рубежом. — М.: Транспортное машиностроение, 1965.
  4. Вагоны/Под ред. Л. А. Шадура. — М.: Транспорт, 1973.
  5. Амелина А. А. Устройство и ремонт вагонных букс с роликовыми подшипниками. — М.: Транспорт, 1965.
  6. Грачева Л. О., Анисимов П. С. Конструктивные особенности и динамические качества тележки УВЗ-9м.—М.: Транспорт, 1966.
  7. Пути повышения эксплуатационной надежности деталей автосцепного устройства. — Труды ЦНИИ МПС.—М.: Транспорт, 1973, вып. 480.
  8. Бесценный В. И. Тенденция развития парка грузовых вагонов ЦНИИТЭИ МПС.— Вагоны и вагонное хозяйство, 1965, № 13.
  9. Т р у б а ч е в Ю. А., Дяченко Н. С., Стеринзат Я. М. Применение алюминиевых сплавов в вагоностроении. — М.: Транспортное машиностроение, 1976.
  10. Логинов А. И., Афанаскин Η. Е. Вагоны-самосвалы. — М.: Машиностроение, 1975.
  11. Большегрузные восьмиосные вагоны/Под ред. Л. А. Шадура. — М.: Транспорт, 1968.
  12. Иванов Н. И., Сергеев А. Н., Писанов Ю. В. Нефтебензиновая цистерна с увеличенным объемом котла. — Труды РИИЖТ. — М.:       Транспорт, 1967, вып. 64.
  13. Нормы для расчетов на прочность и проектирование механической части новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм.— М.: Транспорт, 11971.
  14. Шевченко П. В. Расчет элементов колесных пар на прочность.—Труды ХИИТ.— М.: Транспорт, 1968, вып. 100.
  15. Грейф В. Н. Расчеты деталей машин на долговечность. — М.: Машгиз, 1956.
  16. Скиба И. Ф. Вагоны. — М.:         Транспорт, 1979.
  17. Вагоны/Под ред. Л. А. Шадура и И. И. Челнокова.— М.: Транспорт, 1965.
  18. Челноков И. И., Гарбузов В. М., Кошелев В. А. и др. Анализ и классификация рессорного подвешивания тележек пассажирских вагонов.—Труды ЛИИЖТ.— Л.: 1965, вып. 237.
  19. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов.— М.: Наука, 1967.
  20. Беляев Η. М. Сопротивление материалов.— М.: Госиздат, 1953.
  21. Рабинович И. М. Основы строительной механики стержневых систем. — М.: Госстройиздат, 1960.
  22. Расчет вагонов на прочность/Под ред. А. А. Попова. — М.: Трансжелдориздат, 1960.
  23. Д а р к о в А. В., Клейн Г. К·, Кузнецов В. И. и д р. Строительная механика.— М.: Высшая школа, 1976.
  24. Вагоны/Под ред. Л. Д. Кузьмича. — М.: Машиностроение, 1978.
  25. Ш е в ч е н к о П. В. Изгиб тонкостенных стержней замкнутого профиля вагонных конструкций (методические указания).— Харьков, изд. ХИИТ, 1976.
  26. Ш е в ч е н к о П. В. Свободное и стесненное кручение тонкостенных стержней замкнутого профиля вагонных конструкций. — Харьков, изд. ХИИТ, 1976.
  27. Ч и р к и н В. В. Совершенствование параметров грузовых вагонов США и Канады и структуры их парков. — В кн.: Железнодорожный транспорт за рубежом. ЦНИИТЭИ МПС. — М.: 1977, вып. 6.


 
« Вагоны метрополитена   Вагоны промышленного транспорта »
железные дороги