Реферат: Восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов

Тема:восьмиосная цистерна для перевозкинефтепродуктов

Преподаватель: Козлов И.В

2003

Содержание:

1.  Общее устройство цистерны

2.  Устройство ходовых частей

3.  Автосцепное устройство

4.  Устройство автотормозов

5.  Методы экспериментальныхисследований деформаций и напряжений

6.  Закон Гука

В зависимости от вида перевозимыхгрузов вагоны-цистерны подразделяются на цистерны общего назначения испециальные. К цистернам общего назначения относятся цистерны для перевозкиширокой номенклатуры жидких нефтепродуктов, не требующих подогрева при наливе исливе в диапазоне климатических изменений температуры груза. Цистерны общегоназначения составляют основную часть парка вагонов-цистерн.

Для каждого типа цистернызаводом-изготовителем в составе технической документации разрабатываетсяинструкция по эксплуатации, сливу и наливу перевозимого продукта, оконструктивные особенности конкретной модели.

Основнымизготовителем цистерн является ПО «Азовмаш» (бывшее ПО «Ждановтяжмаш», городМариуполь) Министерства тяжелого и транспортного машиностроения.

Котелпредставляет собой цилиндрическую емкость сварной конструкции, состоящую изобечаек и эллиптических днищ, подкрепленную шпангоутами для повышения несущейспособности и жесткости цилиндрической оболочки.Цилиндрическая часть котла свнутренним диаметром 3000мм составлена из 2-х половин, сваренных встык.Преимуществом стыковых швов по сравнению с применявшимися ранее нахлесточнымисоединениями являются: отсутствие дополнительных напряжений в зоне швов,обусловленных местным изгибом оболочки; большая вибрационная и ударнаяпрочность швов; лучшие условия контроля за качеством шва (просвечивание рентгеном,гамма-лучами и.т.п.); меньшая масса котла.

Повышениепрочности и устойчивости оболочки котла при малой его массе достигаетсяподкреплением кольцевыми шпангоутами 7 и 8, расположенными в средней и опорныхчастях котла (рис.1). Эти шпангоуты, имеющие Ω-образную форму поперечногосечения, приварены к стенкам котла, отличающимися от неподкрепленныхконструкций меньшей толщиной. В подкрепленных таким образом цистернах существенно снижены напряжения в загруженных зонах, повышена устойчивость котлапри вакууме, иногда возникающем при сливе  и пропарке цистерн, а также увеличивается жесткость и частота собственных колебаний оболочки, чтозатрудняет возникновение резонанса колебаний.

Дляобеспечения полного слива груза предусмотрены уклоны к сливным приборам. Этиуклоны создаются выштамповкой  броневого листа на глубину 20-30мм. Котелоборудован двумя сливными приборами 6 и двумя колпаками с крышками 4, чтопозволяет ускорить операции налива и слива  груза и обеспечить лучшие условиятруда при очистке котла. Внутри горловин размещены по 2 сегментные планки:верхняя для контроля предельного уровня налива и нижняя для принятия мер кзамедлению налива котла.

Колпакицистерны имеют малые размеры. При наливе груза часть объема котла (2%) остаетсянезаполненной для обеспечения температурного расширения груза.

/>рис 1

Горловинылюков закрываются крышками, закрепляемыми 8-ю откидными болтами каждая. Крышкишарнирно крепятся к кронштейнам, относительно которых они поворачиваются приоткрывании. Вблизи горловины люка расположены 2 штуцера для крепленияпредохранительно – впускных клапанов 2 (рис.2).  Котел оборудован наружной  3 ивнутренней 5 лестницами и помостами с ограждениями у горловин люка.

/>

рис2

Сложными ответственным узлом безрамной цистерны является опора котла (рис 3),поскольку через нее передаются основные нагрузки на котел и от котла натележку. Опора, одновременно являющаяся консольной частью рамы, имеет мощныехребтовую 1 и шкворневую 8, облегченные концевую 10 и боковые 9 балки. Нахребтовой 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 изтаких частей прикреплена табличка 5 завода – изготовителя. На пересечениихребтовой и шкворневой балок размещено надпятниковое усиление 15. К шкворневойи хребтовой балкам приварены подкрепленный ребрами 21 и 16 опорный лист 22толщиной 12мм, являющийся непосредственной опорой котла, а также опорныенакладки 4 и 6, расположенные с двух сторон от шкворневого узла. Хребтоваябалка связана с опорными накладками  лапами 3 и 7, которые перед сваркой узламогут перемещаться вдоль хребтовой балки в зависимости от конкретных зазоровмежду опорой и котлом. Такая конструкция обеспечивает существенное снижениетехнологических напряжений. Применение опорных упрощенных элементов вместопрежних опорных конструкций стало возможным в результате подкрепления котлакольцевыми шпангоутами 23. осуществленное в данной конструкции дополнительноесоединение 2 концевых участков котла с хребтовой балкой повышает еесопротивление большим продольным усилиям, возникающим  при соударении вагонов.Основные части котла и опор изготовлены из низколегированной стали марки09Г2С(ГОСТ 5520 – 79). Восьмиосной цистерне присвоен государственный знаккачества.

Перевозкаразличных нефтепродуктов а цистернах общего назначения связана со значительнымитрудностями их выгрузки из котлов. Для облегчения слива таких грузов созданы цистерныс наружной подогревательной рубашкой (кожухом).

/>Рубашка 1 (рис 4) расположена внижней части котла. Она образуется стенками котлаи наружным листом, которыесвязаны между собой каркасом из углового проката. Для пологрева груза подаетсяпар в рубашку через штуцер кожуха сливного прибора 2, а выход пара иликонденсата происходит через два патрубка, расположенных по концам котла.Сливной прибор цистерны вместо резинового уплотнительного кольца клапана имеетмедное кольцо, что обусловлено высокой температурой наливаемого в котел груза ибольшой его вязкостью.

Рис4

Унифицированныеузлы и элементы нефтебензиновых цистерн включают люк-лаз для загрузки продуктаи технического обслуживания и доступа внутрь котла, сливной прибор для сливагруза, предохранительный клапан для ограничения избыточного давления в котлепри повышении температуры груза и предохранительно-выпускной клапан для защитыкотла от вакуума при охлаждении груза и конденсации его паров.  В настоящеевремя цистерны выпускаются с предохранительно-выпускным клапаном, в конструкциикоторого объединены предохранительный клапан избыточного давления ипредохранительно-выпускной (вакуумный) клапан. Нижний лист котла цистерны имеетуклон к сливному прибору для обеспечения полного слива продукта. Восьмиосные цистерны имеют по два люка-лаза, сливных прибораи предохранительно-выпускных клапана. Принахождении цистерны в эксплуатации на путях МПС люк-лаз всегда должен бытьопломбирован. Пломбирование крышки люка производится перед каждым выходомцистерны на пути МПС как в груженом, так и в порожнем состояниях.

Достоинствами таких цистерн являются: значительноесокращение времени слива; устранение обводнения груза, происходящего приразогреве подводимым к нему острым паром; уменьшение расхода пара. Кнедостаткам можно отнести увеличение тары (на 1т), вызванное устройствомрубашки, которая используется только при сливе высоковязких грузов.  

Вконструкции цистерн используются типовые узлы автосцепного устройства,

автотормозногооборудования и ходовые части.

УСТРОЙСТВО ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ

Входовых частях восьмиосных цистерн — четырехосные тележки 1(рис 5)

 типаЦНИИ-ХЗ-О, связанных соединительной балкой 2. Эта балка снизу по концам имеетпятники и скользуны, которымиона опирается на подпятники и скользунынадрессорных балокдвухосных тележек. Сверху в средней части соединительнойбалки расположены подпятник диаметром 450мм, на который опирается пятник рамыкузова, и скользуны, поддерживающие кузов при действии боковых сил.

Центральныйподпятник четырехосной тележки имеет длинный шкворень, а крайние пятникицентрируются короткими шкворнями с буртом в средней части, который препятствуетвыходу конца шкворня за пределы верхней плоскости соединительной балки.

Сложностьформы соединительной балки тележки обусловлена необходимостью воспринятиябольших вертикальных нагрузок и стесненными габаритами размещения. Нижнееочертание балки сделано таким, чтобы обеспечивались  над осями внутреннихколесных пар тележки зазоры 120мм, которые требуются на случай полного сжатияпружин рессорных комплектов, допустимой разности диаметров колес инеблагоприятного совпадения допусков на изготовление. Верхнее очертание балкиобусловлено  стремлением уменьшить эксцентриситет между продольными осями хребтовойбалки и автосцепки, а также обеспечить зазоры, необходимые для безопасногопрохода вагоном  сортировочной горки.

/>База тележки, равная расстоянию междуцентрами подпятников двухосных  тележек, составляет 3.2 м и является оптимальной по условиям воздействия восьмиосных вагонов на железнодорожный путьпри минимальной массе соединительной балки.

Рис5

УСТРОЙСТВО АВТОСЦЕПКИ

Восьмиосные цистерны оборудуются усиленной полужесткойавтосцепкой СА-3 (рис 6) с ограничителем вертикальных перемещений и поглощающимаппаратом Ш-2-Т с ходом 105мм. Такая автосцепка подобна нежесткой, ноотличается устройством центрирующих приборов и концевых шарниров, позволяющихкорпусам свободно поворачиваться и в вертикальной плоскости, а также наличиемдеталей, ограничивающих  возможность выхода из зацепления сцепленных автосцепокпри их относительных смещениях в вертикальной плоскости. Корпус автосцепки СА –3 предназначен для передачи ударнотяговых усилий упряжному устройству и дляразмещения механизма. Корпус представляет собой стальную полую отливку, котораясостоит из головной части и хвостовика. Головная часть имеет большой 1 и малый4 зубья, которые соединяясь образуют зев. Из зева выступают части деталеймеханизма – замка  3 и замкодержателя 2. Головная часть корпуса имеет упор 5для передачи сжимающего усилия на раму кузова через розетку, укрепленную наконцевой балке. В хвостовике корпуса есть отверстие 6 для клина, соединяющегокорпус с тяговым хомутом упряжного устройства.Торец выполнен цилиндрическим дляоблегчения горизонтального перемещения корпуса.

/>

Рис6

УСТРОЙСТВО АВТОТОРМОЗОВ

Тормозноеоборудование грузовых вагонов обеспечивает накопление и пропуск

сжатоговоздуха, подаваемого от локомотива, а также восприятие, реализацию и

передачу(трансляцию) сигналов управления процессами торможения и отпуска,

поступающихпо тормозной магистрали (ТМ).

Тормозное оборудованиесостоит из магистрального воздухопровода, сообщенного через тройник иразобщительный кран  подводящей трубой диаметром, или соединительным рукавом сдвухкамерным резервуаром. Последний связан трубами диаметром с запаснымрезервуаром, установленным на одной из  тележек вагона и сообщенным с тормознымцилиндром. На двухкамерный резервуар устанавливаются главная и магистральнаячасти. Накопленный опыт по проектированиювосьмиосных цистерн для перспективных условий эксплуатации позволилсформулировать следующие технические требования для тормозной системывосьмиосных вагонов:

1)                     тормозная системадолжна удовлетворять действующим нормативам МПС;

2)                     механическаячасть тормозной системы может иметь несколько отдельных рычажных передач,кинетически не связанных между собой, а КПД отдельной рычажной передачи долженбыть не менее 0,9;

3)                     рычажная передачатормоза должна размещаться на различных типах магистральных вагонов, то естьбыть унифицированной;

4)                     структурарычажной передачи механизма тормоза должна соответствовать требуемойподвижности звеньев и исключать избыточные связи и излишнюю многозвенность;

5)                     отвод тормозныхколодок от колеса в отпущенном состоянии тормоза должен быть полным, а приналичии специального механизма отвода колодок, последний не должен ухудшатькинематику и изменять силовые характеристики рычажной передачи;

6)                     между элементамирычажной передачи и осями колесных пар должен быть обеспечен гарантированныйзазор, исключающий их взаимодействие.

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕФОРМАЦИЙ ИНАПРЯЖЕНИЯ. ЗАКОН ГУКА.

Вцелях определения напряжений в деталях вагона используется несколько

методов,но чаще всего – тензометрический метод, состоящий в замере малых деформаций вотдельных точках изделия и последующем переходе от них к напряжениям сиспользованием закона Гука: Напряжение, возникающее в металле,прямопропорционально деформации (в пределах упругой деформации металла, т.е допластической деформации)

σ=Еε

[σ]-напряжение в металле

[Е]-модуль упругости данного металла

[ε]-деформация

Тензометрический метод: для замера относительного удлинения на поверхностителса намечают отрезок, куда наклеивается тензодатчик, который деформируетсявместе с металлом при приложении какой-либо нагрузки.

Метод лаковых покрытий: передиспытанием изучаемая поверхность детали покрывается слоем специального хрупкоголака (например канифольно елулоидного). Лак наносится плоской кистью илипогружением детали в сосуд с лаком. После просушки деталь подвергаетсяиспытанию. Основным результатом является картина трещин в лаковом покрытии,деформирующемся вместе с деталью. Важна также последовательность их появления сростом нагрузки. Применяют 2 метода получения трещин: при нагружении детали ипри разгрузке.

Метод поляризационно–оптический: основан на том, что некоторые прозрачныематериалыпри деформации становятся анизотропными, в деформационном состоянии ониприобретают 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 системойполос, анализ которых дает возможность изучить распределение напряжений вмодели.