При проектировании вагона производится проверка его габаритности, называемая вписыванием вагона в габарит. Сущность вписывания заключается в том, что на основании заданного габарита подвижного состава определяют строительное, а затем и проектное очертания вагона для всех характерных сечений по его длине. Все элементы конструкции проектируемого вагона, имеющие номинальные размеры и расположенные в рассматриваемом сечении, не должны выходить за пределы контура проектного очертания.
Строительное очертание вагона получают путем уменьшения поперечных размеров заданного габарита подвижного состава на величину зазоров и износов ходовых частей, исчисляемых в горизонтальном поперечном направлении, и выносов частей вагонов в кривых, превышающих нормативные, а вертикальных размеров – на величину статического прогиба рессорного подвешивания и измеряемых в вертикальном направлении износов ходовых частей вагона.
Максимально допускаемая ширина строительного очертания вагона на некоторой высоте над уровнем верха головки рельса определяется из выражения
, (4.1)
где В о – полуширина заданного габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте, мм;
– ограничения полуширины габарита подвижного состава (возможные смещения вагона из центрального положения в одну сторону на прямых и кривых участках пути), соответственно в основном, внутреннем и наружном сечениях, мм.
Ограничения полуширины вагона Е для характерных сечений рассчитывают по следующим формулам
(4.2)
где S – максимальная ширина колеи в кривой расчётного радиуса, мм;
d – расстояние между наружными гранями максимально изношенных гребней колеи, мм;
– максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами (смещение из центрального положения в одну сторону), мм;
q – наибольшее горизонтальное смещение буксового узла из центрального положения в одну сторону, мм;
w – наибольшее горизонтальное смещение в основном сечении из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;
k – величина, на которую допускается выход подвижного состава, проектируемого по габаритам (в нижней части) за очертание этих габаритов в расчётной кривой, мм.
k 1 – величина дополнительного поперечного смещения в кривых участках пути расчетного радиуса R тележечного подвижного состава, мм;
k 2 – коэффициент размерности, зависящий от величины расчетного радиуса кривой, мм/м2;
k 3 – половина нормативного уширения габарита приближения строений в кривых участках пути, мм;
l б – расстояние между основными сечениями вагона (база вагона), м;
n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до ближайшего основного сечения: n = l – при определении Е в и n = l к – при определении Е н;
l к – длина консольной части рамы.
Если при проектировании вагонов по габаритам Т, Тц, Тпр, 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ значения выражений в квадратных скобках формул (4.2) окажутся отрицательными, то их не учитывают, т.е. принимают равными нулю. Отрицательные значения свидетельствуют о недоиспользовании имеющегося в кривой уширения габарита приближения строений. В этом случае расчет ограничений Е о, Е в и Е н производится из условия вписывания в габарит на прямом участке пути.
При расчетах ограничений Е о, Е в и Е н для проектируемых вагонов габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части габарита 1-ВМ отрицательные значения указанных величин в скобках должны быть учтены. При этом, если значения Е о, Е в и Е н получаются отрицательными, то они не учитываются (принимаются равными нулю) и ширина вагона в соответствующем сечении принимается равной ширине габарита.
Величина суммарного статического понижения для обрессоренного кузова равна
, (4.3)
где PP – расчетная нагрузка на рессорное подвешивание;
λm – общая жесткость рессорного подвешивания тележки.
Расчетная нагрузка на рессорное подвешивание вычисляется по формуле
, (4.4)
где m бр – вес брутто вагона;
Р тел – вес тележки;
Р н.б. – вес надрессорной балки.
Величина наименьшего допускаемого вертикального размера строительного очертания кузова вагона равна
– поверху
(4.5)
– понизу
(4.6)
где Н габ – высота габарита в соответствующей точке.
Проектное очертание вагона получается уменьшением размеров строительного очертания на величину допускаемых при постройке плюсовых допусков Е т и δт.
Ширина проектного очертания вагона
2 В п=2 В с – 2 Е т, (4.7)
где Е т – конструктивно-технологический плюсовой допуск, допускаемый при постройке вагона в горизонтальной плоскости.
Если наружная ширина вагона 2 В нар меньше ширины, полученной по условию вписывания в габарит, можно сделать вывод, что вагон по ширине вписывается в габарит.
Вертикальные размеры проектного очертания вагона рассчитываются по формулам:
– поверху
Нп = Н с – δт; (4.8)
– понизу
h п = h с – δт, (4.9)
где δт – конструктивно-технологический плюсовой допуск при постройке вагона в вертикальной плоскости.
Если ни одна деталь, расположенная в расчетных точках поперечных сечений кузова рассчитываемого вагона, не выходит за пределы полученных размеров проектного очертания, то вагон вписывается в заданный габарит.