146331 (Расчет цистерны)

МПС РФ

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра “Вагоны”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине “Вагоны и контейнеры”

ПРОВЕРИЛ: ВЫПОЛНИЛ:

д. т. н., проф. студент 5 курса

Смольянинов А.В. Вылегжанин Р.Н

Шифр: 99-В-338

Екатеринбург, 2000г

Реферат

В записке стр.25, рис.11, табл.2, использованных источников 3., чертежей 3.

Четырехосная цистерна, котел, колесные пары, база вагона, база тележки, кузов вагона, букса, рама тележки, габарит, скользуны, автосцепка.

В записке содержится предварительное определение линейных размеров цистерны (аналог модели 15-1547, 15-145, 15-150); вписывание вагона в габарит. Описание конструкции вагона с определением материала узлов и деталей. Приведен расчет устойчивости движения колесной пары по рельсовой колее и расчет на прочность котла цистерны от внутреннего давления и вертикальных сил.

Содержание

Введение 4

1 Конструктивная схема вагона и его технико-экономические параметры 5

2 Вписывание вагона в габарит 7

3 Описание конструкции вагона 10

4 Расчет на прочность котла цистерны 15

4.1 Расчет котла от действия внутреннего давления 15

4.2 Расчет на вертикальные нагрузки 16

5 Расчет на прочность оси колесной пары 19

6 Устойчивость колесной пары 22

Библиографический список 25

Введение

Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных, пылевидных и затвердевающих грузов, которые помещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова. В зависимости от перевозимых грузов цистерны могут быть разделены на две группы:

• общего назначения, для перевозки широкой номенклатуры нефтепродуктов;

• специальные цистерны, для определенных видов грузов.

Цистерны общего назначения в свою очередь подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) нефтепродуктов.

Повышенная опасность воспламенения светлых нефтепродуктов обязывает создание полной герметичности как верхней крышки, так и нижнего сливного прибора. В зависимости от вида несущих элементов цистерны разделяют на конструкции, у которых все основные нагрузки, действующие на вагон, воспринимаются рамой, и конструкции, у которых эти нагрузки воспринимаются котлом – безрамные цистерны.

1. Конструктивная схема вагона и его технико-экономические параметры

Таблица 1–Основные технические характеристики вагона

Цистерна (аналог модель 15-1519) предназначена для перевозки пропана. Относится к специальным цистернам для перевозки сжиженных газов.

Цистерна (рис.1) состоит из: рамы 1, ходовой части 2, ударно-тяговых приборов 3, тормозного оборудования 4, котла 5, лестницы 6, устройств загрузки и выгрузки 7.

Рисунок 1 –Схема вагона

Для всемерного повышения эффективности общественного производства, роста производительности труда и лучшего использования основных средств важное значение имеют технико-экономические исследования в области вагоностроения и вагонного хозяйства.

От правильности выбора типов и параметров грузовых вагонов зависит рациональное расходование крупных материальных ценностей, производительность труда на железнодорожном транспорте.

При выборе типов вагонов особенно важными факторами являются объем и состав грузооборота.

Основными параметрами вагона, характеризующими его эффективность, являются:

• тара вагона;

• грузоподъемность;

• объем котла;

• количество осей.

1. Вписывание вагона в габарит

Габарит 1-Т предназначен для вагонов, допускаемых к обращению по всем дорогам СНГ и МИР. 4-х осная цистерна для пропана (аналог мод. 15-519) данного габарита /1/.

Ограничение полуширины вагона для среднего сечения /2/:

(1)

где максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм;

минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары, мм;

суммарное наибольшее поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары вследствие наличия зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;

то же, но кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

база вагона, м;

расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, м;

величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчетного радиуса;

коэффициент зависящий от величины расчетного радиуса кривой;

уширение габарита приближения строений в расчетной кривой.

Для поперечного сечения, расположенного в консольной части вагона:

(2)

Для направляющих сечений:

(3)

Проверим выражение в квадратных скобках:

т.к. выражение в квадратных скобках меньше нуля, то принимаем его равным 0.

Тоже принимаем равным 0.

В кривой габарит недоиспользуется. Выполняем вписывание на прямом участке.

; (4)

;

;

;

;

;

Наибольшая ширина строительного очертания:

, (5)

где В_о–полуширина соответствующего габарита подвижного состава на рассматриваемой высоте от уровня верха головок рельсов;

Е–ограничение полуширины.

;

.

Рисунок 2–Горизонтальная габаритная рамка

1. Описание конструкции вагона

Четырехосная цистерна модели 15-1519 грузоподъемностью 43т имеет котел емкостью 75,5 м³. Внутренний диаметр котла равен 3000мм, толщина броневого листа – 11мм, верхних – 10мм, днищ - 11мм. все листы и днища соединены стыковыми швами. Тара цистерны 36,8т.

Рисунок 3–Конструктивная схема рамы цистерны

Крепление котла на раме осуществляется в средних и концевых его частях. Фасонные лапы приварены к средней части броневого листа, соединены болтами приточенные к отверстиям с опорными планками, которые приварены к хребтовой балке рамы. Такая связь препятствует сдвигам котла относительно рамы. Болтовое соединение предусмотрено для удобства ремонта, когда необходимо отделение котла от рамы. По концам котел опирается на деревянные бруски, укрепленные посредством угольников, планок, желобов, болтов с гайками и диафрагмой на шкворневых и хребтовых балках рамы. К крайним опорам котел притянут стяжными хомутами.

Рисунок 4–Конструктивная схема котла

Особенности конструкции рам цистерн тележечных вагонов является то, что их продольные балки почти не участвуют в восприятии основных вертикальных нагрузок. Это объясняется большой жесткостью котла по сравнению с жесткостью продольных балок рамы, вследствие чего почти вся нагрузка от котла передается на крайние его опоры, а от последних на тележки.

Шкворневые балки рамы загружены вертикальными силами и при приложении к их концам усилий, необходимых, например, для подъема кузова, в этих балках могут возникнуть значительные напряжения. Продольные балки рамы подвержены действию главным образом продольных усилий.

Тележки типа ЦНИИ-Х3 имеют клиновые гасители колебаний. Боковая рама тележки выполнена в виде одной стальной отливки, в средней части которой расположен проем для рессорного комплекта, а по концам – проемы для букс. На наклонном поясе расположены пять шишек, которые служат для подбора боковых рам при сборе тележки. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам – буксовые челюсти.

Надрессорная балка тележки отлита заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев и приливом для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза. Она выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.

Боковые рамы и надрессорные балки тележек ЦНИИ-Х3 отлиты из стали, содержащей углерода не более 0,27%, марганца не более 0,9%, фосфора и серы не более 0,05% каждого. Такая сталь имеет предел текучести не менее 20%.