Московский институт инженеров транспорта
Реферат
По предмету “Испытания вагонов”
Тема: восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов
Преподаватель: Козлов И.В
2003
Содержание:
Общее устройство цистерны
Устройство ходовых частей
Автосцепное устройство
Устройство автотормозов
Методы экспериментальных исследований деформаций и напряжений
Закон Гука
В зависимости от вида перевозимых грузов вагоны-цистерны подразделяются
на цистерны общего назначения и специальные. К цистернам общего
назначения относятся цистерны для перевозки широкой номенклатуры жидких
нефтепродуктов, не требующих подогрева при наливе и сливе в диапазоне
климатических изменений температуры груза. Цистерны общего назначения
составляют основную часть парка вагонов-цистерн.
Для каждого типа цистерны заводом-изготовителем в составе технической
документации разрабатывается инструкция по эксплуатации, сливу и наливу
перевозимого продукта, о конструктивные особенности конкретной модели.
Основным изготовителем цистерн является ПО «Азовмаш» (бывшее ПО
«Ждановтяжмаш», город Мариуполь) Министерства тяжелого и транспортного
машиностроения.
Котел представляет собой цилиндрическую емкость сварной конструкции,
состоящую из обечаек и эллиптических днищ, подкрепленную шпангоутами для
повышения несущей способности и жесткости цилиндрической
оболочки.Цилиндрическая часть котла с внутренним диаметром 3000мм
составлена из 2-х половин, сваренных встык. Преимуществом стыковых швов
по сравнению с применявшимися ранее нахлесточными соединениями являются:
отсутствие дополнительных напряжений в зоне швов, обусловленных местным
изгибом оболочки; большая вибрационная и ударная прочность швов; лучшие
условия контроля за качеством шва (просвечивание рентгеном, гамма-лучами
и.т.п.); меньшая масса котла.
Повышение прочности и устойчивости оболочки котла при малой его массе
достигается подкреплением кольцевыми шпангоутами 7 и 8, расположенными в
средней и опорных частях котла (рис.1). Эти шпангоуты, имеющие
?-образную форму поперечного сечения, приварены к стенкам котла,
отличающимися от неподкрепленных конструкций меньшей толщиной. В
подкрепленных таким образом цистернах существенно снижены напряжения в
загруженных зонах, повышена устойчивость котла при вакууме , иногда
возникающем при сливе и пропарке цистерн, а также увеличивается
жесткость и частота собственных колебаний оболочки, что затрудняет
возникновение резонанса колебаний.
Для обеспечения полного слива груза предусмотрены уклоны к сливным
приборам. Эти уклоны создаются выштамповкой броневого листа на глубину
20-30мм. Котел оборудован двумя сливными приборами 6 и двумя колпаками с
крышками 4,что позволяет ускорить операции налива и слива груза и
обеспечить лучшие условия труда при очистке котла. Внутри горловин
размещены по 2 сегментные планки: верхняя для контроля предельного
уровня налива и нижняя для принятия мер к замедлению налива котла.
Колпаки цистерны имеют малые размеры. При наливе груза часть объема
котла (2%) остается незаполненной для обеспечения температурного
расширения груза.
рис 1
Горловины люков закрываются крышками, закрепляемыми 8-ю откидными
болтами каждая. Крышки шарнирно крепятся к кронштейнам, относительно
которых они поворачиваются при открывании. Вблизи горловины люка
расположены 2 штуцера для крепления предохранительно – впускных клапанов
2 (рис.2). Котел оборудован наружной 3 и внутренней 5 лестницами и
помостами с ограждениями у горловин люка.
рис2
Сложным и ответственным узлом безрамной цистерны является опора котла
(рис 3), поскольку через нее передаются основные нагрузки на котел и от
котла на тележку. Опора, одновременно являющаяся консольной частью рамы,
имеет мощные хребтовую 1 и шкворневую 8, облегченные концевую 10 и
боковые 9 балки. На хребтовой и концевой балках размещены части
автосцепного устройства, а на шкворневой – опоры кузова (пятник 14 и
скользуны 17). Шкворневая балка имеет верхний лист 12, нижний 11,
вертикальные листы 13, ребра 18 и 19, концевые части 20; к одной из
таких частей прикреплена табличка 5 завода – изготовителя. На
пересечении хребтовой и шкворневой балок размещено надпятниковое
усиление 15. К шкворневой и хребтовой балкам приварены подкрепленный
ребрами 21 и 16 опорный лист 22 толщиной 12мм, являющийся
непосредственной опорой котла, а также опорные накладки 4 и 6,
расположенные с двух сторон от шкворневого узла. Хребтовая балка связана
с опорными накладками лапами 3 и 7, которые перед сваркой узла могут
перемещаться вдоль хребтовой балки в зависимости от конкретных зазоров
между опорой и котлом. Такая конструкция обеспечивает существенное
снижение технологических напряжений. Применение опорных упрощенных
элементов вместо прежних опорных конструкций стало возможным в
результате подкрепления котла кольцевыми шпангоутами 23. осуществленное
в данной конструкции дополнительное соединение 2 концевых участков котла
с хребтовой балкой повышает ее сопротивление большим продольным усилиям,
возникающим при соударении вагонов. Основные части котла и опор
изготовлены из низколегированной стали марки 09Г2С(ГОСТ 5520 – 79).
Восьмиосной цистерне присвоен государственный знак качества.
Перевозка различных нефтепродуктов а цистернах общего назначения связана
со значительными трудностями их выгрузки из котлов. Для облегчения слива
таких грузов созданы цистерны с наружной подогревательной рубашкой
(кожухом).
Рубашка 1 (рис 4) расположена в нижней части котла. Она образуется
стенками котлаи наружным листом, которые связаны между собой каркасом из
углового проката. Для пологрева груза подается пар в рубашку через
штуцер кожуха сливного прибора 2, а выход пара или конденсата происходит
через два патрубка, расположенных по концам котла. Сливной прибор
цистерны вместо резинового уплотнительного кольца клапана имеет медное
кольцо, что обусловлено высокой температурой наливаемого в котел груза и
большой его вязкостью.
Рис4
h груженом, так и в порожнем состояниях.
Достоинствами таких цистерн являются: значительное сокращение времени
слива; устранение обводнения груза, происходящего при разогреве
подводимым к нему острым паром; уменьшение расхода пара. К недостаткам
можно отнести увеличение тары (на 1т), вызванное устройством рубашки,
которая используется только при сливе высоковязких грузов.
В конструкции цистерн используются типовые узлы автосцепного устройства,
автотормозного оборудования и ходовые части.
УСТРОЙСТВО ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ
В ходовых частях восьмиосных цистерн – четырехосные тележки 1(рис 5)
типа ЦНИИ-ХЗ-О, связанных соединительной балкой 2. Эта балка снизу по
концам имеет пятники и скользуны, которымиона опирается на подпятники и
скользуны надрессорных балокдвухосных тележек. Сверху в средней части
соединительной балки расположены подпятник диаметром 450мм, на который
опирается пятник рамы кузова, и скользуны, поддерживающие кузов при
действии боковых сил.
Центральный подпятник четырехосной тележки имеет длинный шкворень, а
крайние пятники центрируются короткими шкворнями с буртом в средней
части, который препятствует выходу конца шкворня за пределы верхней
плоскости соединительной балки.
Сложность формы соединительной балки тележки обусловлена необходимостью
воспринятия больших вертикальных нагрузок и стесненными габаритами
размещения. Нижнее очертание балки сделано таким, чтобы обеспечивались
над осями внутренних колесных пар тележки зазоры 120мм, которые
требуются на случай полного сжатия пружин рессорных комплектов ,
допустимой разности диаметров колес и неблагоприятного совпадения
допусков на изготовление. Верхнее очертание балки обусловлено
стремлением уменьшить эксцентриситет между продольными осями хребтовой
балки и автосцепки, а также обеспечить зазоры, необходимые для
безопасного прохода вагоном сортировочной горки.
База тележки, равная расстоянию между центрами подпятников двухосных
тележек, составляет 3.2 м и является оптимальной по условиям
воздействия восьмиосных вагонов на железнодорожный путь при минимальной
массе соединительной балки.
Рис5
УСТРОЙСТВО АВТОСЦЕПКИ
Восьмиосные цистерны оборудуются усиленной полужесткой автосцепкой СА-3
(рис 6) с ограничителем вертикальных перемещений и поглощающим аппаратом
Ш-2-Т с ходом 105мм. Такая автосцепка подобна нежесткой, но отличается
устройством центрирующих приборов и концевых шарниров, позволяющих
корпусам свободно поворачиваться и в вертикальной плоскости, а также
наличием деталей, ограничивающих возможность выхода из зацепления
сцепленных автосцепок при их относительных смещениях в вертикальной
плоскости. Корпус автосцепки СА – 3 предназначен для передачи
ударнотяговых усилий упряжному устройству и для размещения механизма.
Корпус представляет собой стальную полую отливку, которая состоит из
головной части и хвостовика. Головная часть имеет большой 1 и малый 4
зубья, которые соединяясь образуют зев. Из зева выступают части деталей
механизма – замка 3 и замкодержателя 2. Головная часть корпуса имеет
упор 5 для передачи сжимающего усилия на раму кузова через розетку,
укрепленную на концевой балке. В хвостовике корпуса есть отверстие 6 для
клина, соединяющего корпус с тяговым хомутом упряжного устройства.Торец
выполнен цилиндрическим для облегчения горизонтального перемещения
корпуса.
Рис6
УСТРОЙСТВО АВТОТОРМОЗОВ
Тормозное оборудование грузовых вагонов обеспечивает накопление и
пропуск
сжатого воздуха, подаваемого от локомотива, а также восприятие,
реализацию и
передачу (трансляцию) сигналов управления процессами торможения и
отпуска,
поступающих по тормозной магистрали (ТМ).
Тормозное оборудование состоит из магистрального воздухопровода,
сообщенного через тройник и разобщительный кран подводящей трубой
диаметром , или соединительным рукавом с двухкамерным резервуаром.
Последний связан трубами диаметром с запасным резервуаром, установленным
на одной из тележек вагона и сообщенным с тормозным цилиндром. На
двухкамерный резервуар устанавливаются главная и магистральная части.
Накопленный опыт по проектированию восьмиосных цистерн для перспективных
условий эксплуатации позволил сформулировать следующие технические
требования для тормозной системы восьмиосных вагонов:
тормозная система должна удовлетворять действующим нормативам МПС;
механическая часть тормозной системы может иметь несколько отдельных
рычажных передач, кинетически не связанных между собой, а КПД отдельной
рычажной передачи должен быть не менее 0,9;
рычажная передача тормоза должна размещаться на различных типах
магистральных вагонов, то есть быть унифицированной;
структура рычажной передачи механизма тормоза должна соответствовать
требуемой подвижности звеньев и исключать избыточные связи и излишнюю
многозвенность;
отвод тормозных колодок от колеса в отпущенном состоянии тормоза должен
быть полным, а при наличии специального механизма отвода колодок,
последний не должен ухудшать кинематику и изменять силовые
характеристики рычажной передачи;
между элементами рычажной передачи и осями колесных пар должен быть
обеспечен гарантированный зазор, исключающий их взаимодействие.
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЯ. ЗАКОН
ГУКА.
В целях определения напряжений в деталях вагона используется несколько
методов, но чаще всего – тензометрический метод, состоящий в замере
малых деформаций в отдельных точках изделия и последующем переходе от
них к напряжениям с использованием закона Гука: Напряжение, возникающее
в металле, прямопропорционально деформации (в пределах упругой
деформации металла, т.е до пластической деформации)
?=Е?
[?]- напряжение в металле
[Е]- модуль упругости данного металла
[?]- деформация
Тензометрический метод: для замера относительного удлинения на
поверхности телса намечают отрезок, куда наклеивается тензодатчик,
который деформируется вместе с металлом при приложении какой-либо
нагрузки.
Метод лаковых покрытий: перед испытанием изучаемая поверхность детали
покрывается слоем специального хрупкого лака (например канифольно
елулоидного). Лак наносится плоской кистью или погружением детали в
сосуд с лаком. После просушки деталь подвергается испытанию. Основным
результатом является картина трещин в лаковом покрытии, деформирующемся
вместе с деталью. Важна также последовательность их появления с ростом
нагрузки. Применяют 2 метода получения трещин: при нагружении детали и
при разгрузке.
Метод поляризационно – оптический: основан на том, что некоторые
прозрачные материалы при деформации становятся анизотропными, в
деформационном состоянии они приобретают свойство лучепреломления. Такие
материалы называют оптически-активными. Модель помещают в оптическую
установку, где она просвечивается пучком света. При нагружении модели на
экране появляется ее изображение, покрытое системой полос, анализ
которых дает возможность изучить распределение напряжений в модели.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
