Проектирование восьмиосной цистерны модели 15-1500

состояниях.

Эта цистерна оборудуется универсальным сливным прибором (рис.1.4).

Вороток 1, шарнирно соединительный с винтовой штангой 2 управления сливным

прибором, расположен в горловине люка-лаза.

На нижнем конце штанги закреплен клапан 3 с уплотнительным кольцом

9, который при вращении воротника поднимается или опускается на седло 10,

обеспечивая, таким образом, открытие или закрытие сливного прибора. Труба

сливного прибора 5 снаружи закрывается откидной крышкой 6, прижимаемой к

торцу трубы нажимным винтом 7. Кольцевой наконечник 8 сливной трубы

обеспечивает возможность герметичного присоединения сливного рукава. Корпус

сливного прибора оборудован кожухом 4, который может при сливе продукта

заполняться паром для обогрева в зимнее время.

Предохранительно-выпускной клапан (рис.1.5) имеет раздельную

регулировку усилия затяжки пружины 1 клапана максимального давления 2 и

пружины 3 вакуумного клапана 4. Регулировка клапанов производится на

избыточное давление 0,15 Мпа (1,5 кгс/см2) и на разряжение 0,01-0,02 Мпа

(0,1-0,2 кгс/см2). Для предотвращения нарушения регулировки на

предохранительно-выпускной клапан устанавливается две пломбы.

Котел цистерны подвергается испытаниям на прочность гидравлическим

давлением 0,4 Мпа (4 кгс/см2).

Уплотнительные прокладки и кольца крышки люка, сливного прибора и

предохранительно-выпускного клапана изготавливаются из маслобензиностойкой

резины.

Предохранительно-выпускной клапан не обеспечивает защиты котла от

возникновения недопустимого вакуума после разогрева груза паром, пропарки

котла или при сливе продукта при закрытых крышках люков.

2. Выбор оптимальных параметров восьмиосной цистерны

модели 15-1500

2.1.Вписывание вагона в габарит

Ширина вагона определяется из условия вписывания вагона в габарит:

2В = 2((В0 – Е) (2.6)

где 2В0 – ширина соответствующего габарита по высоте Н,

2В0 = 3400 мм.

(Е0, Ев) – одно из ограничений полуширины вагона. Обычно при

вписывании вагона в габарит ограничение полуширины по длине определяется

для двух основных сечений:

- Е0 – направляющего;

- Ев – внутреннего (среднего).

Расчет ограничения полуширины габарита для котла цистерны:

Е0 = 0,5(Sк – dг )+ q + w + [к1 – к3] (2.7)

где Sк – максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса,

1541мм.

dr –минимальное расстояние между наружными гранями предельно

изношенных граней колес 1489мм;

Величину максимального бокового смещения предельно изношенной

колесной пары (Sк – dr) в кривой расчетного радиуса принимаем (Sк – dr) =

52 мм.

q – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем

сечении рамы тележки относительно колесной пары вследствие

наличия зазора при максимальных износах в буксовом узле и узле

сочленения рамы тележки с буксой, 3мм;

w – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем

сечении из центрального положения в одну сторону кузова

относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных

износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы

тележки, для четырехосной тележки, состоящей из двухосных

модели 18-100, 32 мм;

Величину горизонтальных поперечных смещений (q+w) для рамы вагона и

укрепленных на ней частей принимаем (q+w) = 35 мм;

n – расстояние от рассматриваемого поперечного сечения кузова до

его ближайшего направляющего сечения вагона, для концевого

сечения 3м (для среднего сечения 6,00);

к – величина на которую допускается выход подвижного состава за

очертание данного габарита в кривой радиусом закругления 250 м.

Для габарита 1-Т, к = 0;

[pic] (2.8)

где к1 – величина дополнительного поперечного смещения в кривой

расчетного радиуса R=200м тележечного вагона, к1 = 8.5 мм;

21т – база вагона, 14,59 м;

к2 – коэффициент, зависящий от расчетного радиуса, к2 = 2.5 мм;

[pic] (2.9)

к3 – величина геометрического смещения расчетного вагона в кривой R

= 200 м, к3 = 180;

21 – база вагона.

[pic] (2.10)

Ен = [pic]

Сумма получившаяся в квадратных скобках оказалась отрицательной,

принимаем ее равной нулю. Отрицательная сумма свидетельствует о

недоиспользовании имеющего в кривой уширения габарита приближения к

строению. В этом случае расположение вписывания вагона в кривой может не

приводить к максимальному ограничению его ширины, поэтому в формулы для

определения Ев и Е0 необходимо подставлять наибольшую ширину колей не

кривого, а прямого участка. Максимальная ширина колеи в прямом участке, S =

1526мм.

Енпр = (0,5(Sк – dr )+ q + w)[pic] (1.10)

[pic]

Еопр = 0,5(Sк – dг )+ q + w + [к1 – к3]

(1.11)

[pic]

Рассчитаем ширину строительного очертания котла восьмиосной

цистерны на некоторой высоте над уровнем верха головок рельсов.

2Вснс = 2( В0 – Еопр ) (1.12)

2В = 2(1700 – 53.5) = 3293 мм.

где 2Вснс – ширина строительного очертания в направляющем и среднем

сечении, мм;

В0 - полуширина габарита подвижного состава 1-Т

на рассматриваемой высоте, В0=1700мм.

2Вск = 2( В0 – Енпр ) (1.12)

2В = 2(1700 – 85.4) = 3229,2 мм.

где 2Вск – ширина строительного очертания в концевом сечении, мм;

Габаритная рамка восьмиосной цистерны модели 15-1500 с учетом

ограничений полуширины кузова показана на рис.2.2.

Габаритная рамка вагона

Ен=85,4мм Ев=53,5мм

Рис. 2.1.

2.2. Выбор оптимальных параметров вагона.

К конструкции проектируемой цистерны применяются жесткие

требования. Поэтому важной задачей, решаемой на стадии проектирования

грузовых вагонов, является выбор основных оптимальных параметров,

определяющих экономическую эффективность конструкции.

Выбор основных геометрических параметров: длина вагона по осям

сцепления 2Lоб, базы 2l, ширины 2В, высоты кузова Н, и других позволяет

установить наилучшее для вагона величины грузоподъемность Р, тары Т, объема

кузова V, средней статической [pic]и динамической [pic]нагрузок,

коэффициента использования грузоподъемности [pic], погонной нагрузки [pic].

При выборе типов и параметров вагонов особенно важными факторами

являются объем и состав грузооборота, а также обеспечение сохраняемости

грузов, безопасности движения поездов.

Критерием эффективности вагона обычно является приведенные затраты

народного хозяйства Спр. В условиях рыночных отношений ведущую роль

занимает конкурентоспособность выпускаемой конструкции вагона.

Поэтому экономически наиболее выгодным будет вагон, постройка и

эксплуатация которого обеспечивает минимум приведенных народнохозяйственных

затрат при наиболее высоком уровне конкурентоспособности.

При выборе параметров грузовых вагонов, важно выбирать какой-либо

из его размеров, от которого зависели бы все остальные. При оптимизации

параметров в качестве аргумента целесообразно выбирать длину вагона по осям

сцепления 2Lоб.

При проектировании учитываются ограничения, накладываемые на вагон.

Для данной цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов: допустимая осевая

нагрузка Р = 22 тс/ось, допускаемая погонная нагрузка вагона qп = 10,5

тс/м, габарит вагона 1-Т, число осей вагона m0=8.

Минимально допустимая длина вагона.

[pic] (2.1)

где Ро – осевая нагрузка, т/ось;

mo – количество осей;

qo – погонная нагрузка, (qп =9,0 или 10,5 т/м).

[pic]т/ось,

где Т – тара вагона, Т=51т;

Р – грузоподъемность вагона, Р=125т.

[pic]м.

Основные размеры вагона.

[pic]

Рис 2.2.

Наружная длина кузова вагона:

2L = 2Lоб-2аа. (2.2)

где 2аа – расстояние от оси сцепления автосцепок до наружной

поверхности торцевой стены вагона, 2аа = 0,565 м.

2L = 16.76 - 0,565Ч2 = 15.63 м.

[pic]м,

где 2Lв – внутренняя длина кузова вагона;

аТ – толщина торцевой стенки котла цистерны, =0,01м.

Технико-экономические параметры вагона будут наилучшими, если при

проектировании вагона использование габарита подвижного состава по ширине и

высоте будет наиболее эффективным. Тогда основные параметры вагона могут

быть выражены в виде функции одного аргумента внутренней длины кузова

вагона 2Lв.

[pic],

где Т – тара проектируемого вагона, т;

nо – постоянная масса частей вагона, не зависящая от

изменений длины кузова (масса тележек, автосцепного

устройства, тормозного оборудования, днищ и колпаков

цистерны), т;

n1- вес одного метра изменяемой длины кузова вагона, n1=1,3

т.

[pic],

где nТ – масса тележки модели 18-100, т;

nа - масса автосцепного оборудования автосцепка

СА – 3М, nа =1,5т;

nторм - масса тормозного оборудования, nторм =0,5т;

nд - масса двух днищ и люков цистерны, nд =3,0 т.

[pic]т

[pic],

где Р – грузоподъемность проектируемой цистерны, т.

Р = 22Ч8-24,5-1,3Ч15,63 = 131,2т

[pic],

где V – объем котла проектируемой цистерны, м3;

d1 – внутренний диаметр котла, d1= 3,2м;

V2 – увеличение объема котла за счет днищ, V2=0,06V, м3.

[pic]

Рассмотрим технико-экономические показатели.

Статическая нагрузка

Pci = P([pic] (1.20)

Где Vу=V/P – удельный объем кузова вагона;

Vуг - удельный объем груза.

Эта формула справедлива при Vу ? Vуг, так как из условий прочности

вагона необходимо обеспечить Рci ? P. При Vу > Vуг применяется Рci = P.

Статическая нагрузка определяет количество груза, которое

загружается в вагон.

Значения величин, необходимых для определения [pic] берется из

табл.2.1.

Таблица 2.1.

Структура перевозимых в вагоне грузов

| | | |км |сти |

|Гексан |219 |1,515 |1650 |0,84 |

|Бензин |25200 |1,379 |620 |0,95 |

|Керосин |12800 |1,27 |1290 |0,98 |

Р – грузоподъемность вагона, Р = 131,2 т.

Рс1 = 131,2([pic]= 87,81 т.

Рс2 = 131,2([pic]= 96,47 т.

Рс3 = 131,2([pic]= 104,75 т.

Средняя статическая нагрузка для вагона в котором перевозятся различные

грузы определяется по формуле:

[pic] (1.24)

где аi – абсолютная количество или доля i-го груза в общем объеме грузов

перевозимых в вагоне;

[pic]

Рассмотрение перевозки грузов учитывается средней динамической

нагрузкой вагона, величина которой вычисляется по формуле:

[pic] (1.25)

где li – среднее расстояние перевозки i-го груза.

[pic]

В наибольшей степени характеризует конструкцию проектируемого

вагона средней погрузочный коэффициент тары, определяемого по выражению:

[pic] (1.26)

где Т – тара вагона.

[pic]

Одним из главных показателей эффективности вагона является величина

средней погонной нагрузки, нетто, вычисляется по формуле:

[pic] (1.27)

где 2Lоб – минимальная допустимая длина вагона, 2Lоб = 16,76 м.

[pic] (1.28)

Приведенные затраты народного хозяйства определяются по формуле:

[pic] (1.29)

где постоянные коэффициенты:

А1 = А1с + 0,15А1к (1.30)

А2 = А2с + 0,15А2к (1.31)

В1 = В1с + 0,15В1к (1.32)

В2 = В2с + 0,15В2к (1.33)

F0 = Fс + 0,15Fк (1.34)

D = Dc (1.35)

Где Аic, Bic, Dc, Aiк, Вiк, Fк – постоянные коэффициенты, не зависящие от

технико-экономических показателей вагона.

А1 = (3628+0,15(9079)1,1 = 5488,835.

А2 = (121+0,15( 157)1,1 = 159,005.

В1 =(5102+0,15( 5301)1,1 = 6486,865.

В2 = (143+0,15( 149)1,1 = 181,885.

F0 = (112+0,15(52) 1,1 = 131,78.

D = Dc = 64·1,1=70,4

[pic]

Увеличивая длину вагона по осям сцепления 2lоб на 1м, вычисляем технико-

экономические показателя для каждого варианта. Результаты расчетов

приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

|Число осей в вагоне m0, шт |8 |

|Высота центра тяжести вагона над уровнем осей колесных |1,85 |

|пар hц, м | |

|Расчетная скорость v, м/с |33,3 |

|Масса половины боковой рамы тележки mр, кг |195 |

|Масса колесной пары mкп, кг |1200 |

|Масса колеса mк, кг |400 |

|Масса буксы и связанных с ней необрессоренных масс mб, |113 |

|кг | |

|Масса консольной части оси до круга катания mш, кг |53 |

|Масса средней части оси между кругами катания mс, кг |319 |

|Масса необрессоренных частей жестко связанных с шейкой |361 |

|оси, включая саму шейку m( = mр + mш + mб , кг | |

|Удельное давление ветра на боковую поверхность кузова |500 |

|W, Н/м2 | |

|Непогашенное ускорение в кривой jц, м/с2 |0,7 |

|Коэффициент трения колеса о рельс при скольжении в |0,25 |

|поперечном направлении (. | |

|Коэффициент, учитывающий восприятие сил инерции диском |0,7 |

|колеса за счет ее упругости (. | |

|Коэффициент использования грузоподъемности вагона (. |1 |

|Статический прогиб рессорного подвешивания вагона fст, |0,05 |

|м | |

|Радиус колеса r, м |0,475 |

|Диаметр шейки оси d1, м |0,135 |

|Диаметр подступичной части оси d2 м |0,194 |

|Диаметр средней части оси d3, м |0,165 |

|Расстояние между серединами шеек оси 2b2, м |2,036 |

|Расстояние между кругами катания колес 2s, м |1,58 |

|Расстояние от середины шейки оси до круга катания колес|0,228 |

|12, м | |

|Расстояние от середины шейки оси до задней галтели |0,1 |

|шейки 13,м | |

|Расстояние от середины шейки оси до внутренней кромки |0,073 |

|заднего роликового подшипника 16, м | |

|Расстояние от середины оси до равнодействующей сил |0,263 |

|инерции средней части оси 17, м | |

5.2. Расчет оси колесной пары на выносливость

Определение расчетных нагрузок.

Статическая нагрузка на шейку оси с учетом коэффициента использования

грузоподъемности вагона

[pic]

Коэффициент вертикальной динамики

[pic]

Динамическая нагрузка:

От вертикальных колебаний кузова на рессорах

[pic]

от центробежных сил в кривых

[pic]

от силы ветра

[pic]

Расчетная вертикальная нагрузка:

На левую шейку оси

[pic]

на правую шейку оси

[pic]

Ускорение буксового узла:

Левого

[pic]

Правого

[pic]

Ускорение левого колеса

[pic]

Вертикальная сила инерции, действующая:

На левую шейку оси

[pic]

на правую шейку оси

[pic]

От левого колеса на рельс (на правом колесе Рнк=0)

[pic]

Вертикальная сила инерции массы средней части оси

[pic]

Коэффициент горизонтальной динамики

[pic]

горизонтальная сила, действующая от колесной пары на рельс, (рамная сила)

Страницы: 1, 2, 3, 4

МЕНЮ

Проектирование восьмиосной цистерны модели 15-1500

ИНТЕРЕСНОЕ