Транспорт

Восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов

Московский институт инженеров транспорта



                                   Реферат


                       По предмету “Испытания вагонов”

           Тема: восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов



                                                   Преподаватель: Козлов И.В



                                    2003

Содержание:
   1. Общее устройство цистерны
   2. Устройство ходовых частей
   3. Автосцепное устройство
   4. Устройство автотормозов
   5. Методы экспериментальных исследований деформаций и напряжений
   6. 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.


                                    [pic]


                                    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


        Унифицированные узлы и элементы  нефтебензиновых  цистерн  включают
люк-лаз для загрузки продукта и технического обслуживания и  доступа  внутрь
котла,  сливной  прибор  для  слива  груза,  предохранительный  клапан   для
ограничения избыточного давления в котле при повышении температуры  груза  и
предохранительно-выпускной  клапан  для  защиты   котла   от   вакуума   при
охлаждении груза и  конденсации  его  паров.   В  настоящее  время  цистерны
выпускаются с предохранительно-выпускным клапаном,  в  конструкции  которого
объединены предохранительный клапан избыточного давления и предохранительно-
выпускной (вакуумный) клапан. Нижний  лист  котла  цистерны  имеет  уклон  к
сливному  прибору  для  обеспечения  полного  слива  продукта.   Восьмиосные
цистерны  имеют  по  два  люка-лаза,  сливных  прибора  и  предохранительно-
выпускных клапана. При нахождении цистерны в эксплуатации на путях МПС  люк-
лаз всегда должен быть опломбирован. Пломбирование крышки люка  производится
перед каждым выходом цистерны на пути МПС как в 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:
                 1)  тормозная  система  должна  удовлетворять   действующим
                    нормативам МПС;
                 2)  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;
                 3)  рычажная  передача  тормоза   должна   размещаться   на
                    различных типах  магистральных  вагонов,  то  есть  быть
                    унифицированной;
                 4) структура рычажной  передачи  механизма  тормоза  должна
                    соответствовать   требуемой   подвижности   звеньев    и
                    исключать избыточные связи и излишнюю многозвенность;
                 5) 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;
                 6) 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.


смотреть на рефераты похожие на "Восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов "