Проектирование восьмиосной цистерны модели 15-1500

Проектирование восьмиосной цистерны модели 15-1500

Введение.

Основной задачей транспорта является полное и своевременное

удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках,

повышение эффективности и качества работы транспортной системы.

К опасным грузам относятся вещества и предметы, которые при

транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и хранении могут

послужить причиной взрыва, пожара, а также гибели, травмирования,

отравления, ожогов, облучения или заболевания людей и животных.

Опасные грузы по железным дорогам транспортируются в универсальном

или специальном подвижном составе. Допускаемые типы вагонов для перевозок

конкретных видов опасных грузов устанавливаются техническими условиями,

стандартами для конкретной продукции, и правилами перевозок грузов.

Жидкие, сжиженные и опасные газообразные грузы в случаях,

предусмотренных правилами перевозок, транспортируются в вагонах-цистернах.

Вагоны-цистерны проектируются с учетом свойств опасных грузов, для

перевозок которых они предназначены, и соответственно оснащаются

специальными устройствами для выполнения сливоналивных операций и

обеспечения безопасности перевозок.

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, учитывающая конструктивные особенности

конкретной модели.

На железнодорожном транспорте необходимо осуществлять техническое

перевооружение, обеспечить увеличение пропускной и провозной способности

железных дорог на грузонапряженных направлениях, значительно повысить

скорости движения поездов, а также наращивать мощность железнодорожных

станций и узлов.

Для решения поставленной задачи необходимо изменить конструкцию

проектируемого вагона в сторону улучшения его основных показателей.

Увеличение удельного объема цистерны, уменьшения массы тары и увеличение

грузоподъемности - это благотворно влияет

Данный дипломный проект посвящен проектированию восьмиосной

цистерны с осевой нагрузкой 216 кН по габариту 1-Т, грузоподъемностью 125т,

предельной нагрузкой на 1 метр пути 81 кН/м. В данном дипломном проекте

произведен расчет оси колесной пары на выносливость, расчет котла цистерны.

Дана экономическая оценка эффективности от внедрения новой тормозной

рычажной передачи на восьмиосной цистерне модели 15-1500. Разработаны

мероприятия по охране труда при изготовлении цистерны и безопасность

перевозки светлых нефтепродуктов.

1. Техническое описание конструкции цистерны

модели 15-1500

1. Типовые узлы и элементы конструкции

Основным изготовителем цистерн является ПО «Азовмаш» (бывшее ПО

«Ждановтяжмаш», город Мариуполь) Министерства тяжелого и транспортного

машиностроения.

В конструкции цистерн используются типовые узлы автосцепного

устройства, автотормозного оборудования и ходовые части.

Восьмиосные цистерны оборудуются усиленной полужесткой автосцепкой

СА-3М с ограничителем вертикальных перемещений и поглощающим аппаратом Ш-2-

Т с ходом 105мм.

Цистерна модели 15-1500 оснащена модернизированным автосцепным

устройством СА-3М. В отличие от СА-3 толщина стенок корпуса 1 данной

конструкции увеличена в среднем на 30%, здесь применены внутренние ребра,

что повысило его надежность. В связи с увеличением базы и консолей, а

следовательно, возникновением значительных вертикальных смещений

автосцепок, в замке модернизированной конструкции была введена специальная

вставка, обеспечивающая увеличение вертикальное зацепление до 250мм вместо

150…180мм у автосцепки АС-3. Впоследствии вместо вставки замка на корпусе

снизу был предусмотрен специальный прилив 11, ограничивающий вертикальные

смещения корпусов автосцепок в допустимых пределах. Это обеспечивает

прохождение без саморасцепов горбов сортировочных горок. С целью уменьшения

вертикальных сил центрирующая балочка 2 подпружинена. Совместно с

сферической формой хвостовика и вкладыша 4 это позволяет отклоняться

корпусу автосцепки в вертикальной плоскости, не вызывая больших усилий.

Автосцепка снабжена торсионным отклоняющим устройством для обеспечения

автоматической сцепляемости на кривых участках пути малого радиуса.

С 1988 г. на восьмиосные цистерны устанавливается пружинно-

фрикционный поглощающий аппарат ПМК-110А с металлокерамическими

фрикционными элементами.

| |Энергоемкость, кДж|Сила сопротивления при |Полный ход |

|ПМК-110А | |сжатии, МН |аппарата, мм |

| |35…85 |2 |110 |

Поглощающие элементы предназначены гасить часть энергии удара,

уменьшая продольные растягивающие и сжимающие усилия. Принцип их действия

основан на возникновении в аппарате сил сопротивления и преобразования

кинетической энергии, соударяющихся масс, в другие виды энергии. В целях

повышения энергоемкости и стабильности характеристик в качестве фрикционных

элементов здесь применены металлокерамические пластины.

Установка автосцепного устройства выполняется в соответствии с ГОСТ

3475-81.

В автотормозном оборудовании используются воздухораспределители №

483М, регуляторы рычажной передачи типа 574Б, РТРП 675 и авторежимы типов

265А-1.

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 диаметром 1 1/4” ,

сообщенного через тройник № 573 и разобщительный кран № 372 подводящей

трубой диаметром 3/4” , или соединительным рукавом Р35, Р36 с двухкамерным

резервуаром № 295М-001. Последний связан трубами диаметром 3/4”с запасным

резервуаром типа Р7-135 объемом 135л и авторежимом № 265А-1, установленным

на одной из тележек вагона и сообщенным с тормозным цилиндром № 519Б. На

двухкамерный резервуар устанавливаются главная № 270-023 и магистральная №

483-001 части.

Для межвагонных соединений используются соединительные рукава типа

Р17, подключаемые к трубе (ТМ) концевыми кранами № 190 (или №4304) и

повернутыми на 60о относительно горизонтальной оси. Это исключает удары

головок рукавов о горочные замедлители и улучшает их работу в кривых

участках пути.

Воздухораспределители (ВР) предназначены для изменения давления в

тормозных цилиндрах (ТЦ) транспортных средств, в зависимости от изменения

давления в тормозной магистрали (ТМ), а также для зарядки из последней

запасных резервуаров (ЗР). При этом уровень давления в ТЦ соответствует

глубине разрядки ТМ и грузовому режиму торможения на ВР.

Использование воздухораспределителей № 483М повышает надежность

тормозов, достигается максимально возможная скорость распространения

тормозной волны, минимальное влияние длины магистрального воздухопровода на

процессы наполнения сжатым воздухом цилиндров при торможении. По сравнению

с другими воздухораспределителями грузового типа, используемый

воздухораспределитель № 483М обеспечивает наибольшие, короткие тормозные

пути и наименьшие продольные силы в поезде при торможении. Кроме того,

воздухораспределитель должен обеспечивать достаточно легкий бесступенчатый

отпуск. При следовании поезда по участковому пути с уклоном до 18‰ и

ступенчатый отпуск для следования поезда по затяжным крутым спускам с

уклонами более 18‰. Для обеспечения плавности торможения скорость тормозной

волны при экстремальном торможении должна достигаться наибольшей и не менее

290 м/с.

Конструкция воздухораспределителя № 483М позволяет поддерживать при

торможении минимальный темп разрядки ТМ в хвостовой части длинно составного

поезда через свои каналы, что ускоряет процесс наполнения ТЦ этих вагонов и

сокращает тормозной путь. За счет высокой скорости тормозной волны 290-300

м/с, повышенных свойств мягкости (до 1 кгс/см2 мин), стандартности

действия(независимым от различных факторов и уменьшенным временем

наполнения ТЦ) и ряда других положительных особенностей, ВР № 483М

обеспечивает возможность вождения поездов весом до 8 тыс.тс.

Все грузовые вагоны, оборудованы автоматическими регуляторами

одностороннего действия № 574Б, предназначенными для стягивания рычажной

передачи и компенсации износа тормозных колодок. Принцип действия и

конструкция регуляторов РТРП 675 и № 574Б аналогичны, а внешнее отличие

заключается в наличии у первого удлиненной шестигранной крышки корпуса со

стороны привода. Применение регуляторов позволяет устранить ручную

регулировку рычажных передач и поддерживать выход штока тормозного цилиндра

в установленных пределах. За счет этого обеспечивается правильное взаимное

расположение рычагов и тяг, стабильный коэффициент полезного действия

рычажной передачи и высокую тормозную эффективность. Наибольшее

передаваемое через регулятор усилие составляет 8,0тс.

Основным преимуществом регулятора РТРП – 675 является повышенный

рабочий ход винта, позволяющий применять утолщенные композиционные колодки

и ускоренное сокращение рычажной передачи, обеспечивающее быстрое

восстановление выхода штока ТЦ, особенно необходимое на затяжных крутых

спусках при значительном износе тормозных колодок.

При установке регулятора № 574Б на грузовом вагоне используется

рычажный привод, который передает ему при торможении запас энергии,

вызывающий сжатие пружин и необходимый для стягивания рычажной передачи.

После установки на вагоне всех новых тормозных колодок размер «а» (от

контрольной стяжки на стержне г до торца защитной трубы д) для данного

регулятора должен быть не менее 500мм. Расстояние «А» определяет величину

выхода штока тормозного цилиндра и ориентировочно должно составлять при

композиционных колодках 35-50мм, а при чугунных 40-60мм.

Авторежим предназначен для регулирования давления в тормозном

цилиндре в зависимости от степени загрузки вагона. Он устанавливается на

хребтовой балке над одной из тележек, оборудованной опорной балочкой и

сообщается с воздухораспределителем и тормозным цилиндром для коррекции

давления, подаваемого в последний.

Авторежим № 265А-1 состоит из двух основных частей: демпферной

(измерительной) и реле давления (регулирующей) с кронштейнами для

соединения с трубами от ВР и ТЦ.

Если вагон оборудован чугунными колодками, то переключатель режимов

ВР переводится в положение «груженый», а при композиционных колодках, в

«средний» режим торможения и закрепляется.

При правильной установке авторежима на порожнем вагоне зазор ?

между упором и плитой не должен превышать 5мм, а на груженом вагоне его не

должно быть.

Использование авторежимов на подвижном составе повышает его

тормозную эффективность, снижает уровень продольно-динамических усилий в

поездах, исключает ручной труд при переключении грузовых режимов на ВР и

случаи заклинивания колес из-за их неправильного включения.

Тормозные цилиндры (ТЦ) предназначены для преобразования

потенциальной энергии сжатого воздуха в механическое усилие на штоке,

которым через систему тяг и рычагов тормозные колодки прижимаются к

колесам. На данной цистерне применяются тормозные цилиндры с жесткой связью

поршня со штоком посредством пальца.

Тележка модели 18-101 (рис.1.1). Имеет две двуосные тележки 1

модели 18-100, связанные между собой соединительной балкой 2. Наиболее

рациональная конструкция, по сравнению с литой, - штампосварной вариант

соединительной балки (рис.1.2.)- состоит из двух штампованных элементов из

стали марки 09Г2Д: верхнего листа толщиной 16мм и нижнего 2 толщиной 20мм,

подкрепленных продольными 3 и поперечными 7 ребрами жесткости. Снизу по

концам балки вварены крайние пятники 4, которыми она опирается на

подпятники двухосных тележек, а сверху – центральный подпятник 8,

посредством которого нагрузка от кузова передается на четырехосную тележку.

К специальным крыльям по концам балки снизу приварены крайние скользуны 5,

которые располагаются над скользунами двухосных тележек. В средней части

также на крыльях размещены центральные скользуны, над которыми расположены

скользуны кузова вагона.

Чтобы уменьшить массу четырехосной тележки и повысить плавность

хода, разработана новая схема с опиранием кузова на скользуны 1

двухосных тележек (рис.1.3), исключающая несущую конструкцию соединительной

балки, заменив ее существенно облегченной связью 3 (0,5 вместо 2,0т).

В ходовых частях восьмиосных цистерн четырехосные тележки модели 18-

101. Основные характеристики тележки приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Основные характеристики тележки цистерны модели 15-1500

|Наименование показателя |Значение показателей |

|Модель |18-101 |

|Число осей |4 |

|Изготовитель |ПО «Азовмаш» |

|Масса, т |12,0 |

|База, мм |3200 |

|Статический прогиб рессорного комплекта,|46-50 |

|мм | |

|Гибкость рессорного комплекта, м/МН |0,13-0,232 |

|Высота опорной поверхности пятника над |853 |

|головкой рельса, мм | |

Восьмиосные цистерны изготовляются безрамной конструкции и котел в

них является несущим элементом, воспринимающим все действующие на вагон

нагрузки, как от веса груза и внутреннего давления, так и передаваемые

через автосцепку продольные силы, возникающие при движении в поезде и

маневровых работах, а также вертикальные и динамические силы, передаваемые

через пятник, возникающие в результате движения по неровностям пути.

Котел представляет собой цилиндрическую емкость сварной

конструкции, состоящую из обечаек и эллиптических днищ, подкрепленную

шпангоутами для повышения несущей способности и жесткости цилиндрической

оболочки.

В концевых частях котла размещаются опоры (рис.1.1), представляющие

собой элемент рамной конструкции, включающий хребтовую 7, шкворневую 6,

состоящую из листов 2,4 и облегченную концевую балку 9 и боковую обвязку 8,

а также систему ребер и диафрагм жесткости 3. К хребтовой балке крепится

пятник и упоры автосцепного устройства.

Пятник опоры котла (рис.1.2) соединяется с центральным подпятником

соединительной балки четырехосной тележки.

В табл.1.2 приведены основные технические характеристики

восьмиосной цистерны модели 15-1500 (рис1.1).

Таблица 1.2.

Технические характеристики базового вагона модели 15-1500

|Наименование параметра |Значение параметра |

|Назначение (основной груз) |Светлые нефтепродукты |

|Тип вагона |798 |

|Грузоподъемность, т |125 |

|Масса вагона (тара), т |51,0 |

|Нагрузка: | |

|От оси колесной пары на рельсы, кН |216 (22) |

|(тс) |81 (8,3) |

|На один погонный метр пути, кН/м | |

|(тс) | |

|Количество осей |8 |

|Габарит |1-Т |

|Высота центра тяжести цистерны: | |

|Порожней, мм |1542 |

|Груженой, мм |2418 |

|Параметры котла: | |

|Объем полный, м3 |161,6 |

|Полезный объем, м3 |156,3 |

|Удельный объем, м3/т |1,25 |

|Диаметр внутренний, мм |3200 |

|Длина наружная, мм |20650 |

|Толщина листов обечайки: | |

|Верхних, мм |9 |

|Средних (боковых), мм |9 |

|Нижнего, мм |12 |

|Толщина днищ, мм |12 |

|Материал котла |Ст09Г2, 09Г2С, 09Г2Д-12 |

| |09Г2СД |

|Год начала серийного производства |1988 |

2. Унифицированные узлы и элементы

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.

Люк-лаз 4 (рис 1.3) диаметром 570 мм герметично закрывается крышкой

1. В новых конструкциях применяется крышка с ригельным запором, включающим

ригель 6, откидной болт 5 и предохранительную скобу 2. Эта конструкция

обеспечивает надежность уплотнения, удобство и безопасность обслуживания. В

горловине люка приварены сегменты 3 для контроля уровня наполнения и

прикреплена внутренняя лестница для доступа обслуживающего персонала внутрь

котла.

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

Страницы: 1, 2, 3, 4