Проект цистерны модели 15-150

Проект цистерны модели 15-150

ФАЖТ РФ

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Подвижной состав»

на тему: «Проект цистерны модели 15-150»

Выполнили: ст. гр. ТПЭ-112

Степанов С.А.

Проверил: доцент Першин В.Я

Москва

Содержание

1. Введение

. Основные параметры грузового вагона (цистерны)

. Расчёт технико-экономических параметров

. Назначение цистерны 15-150

. Конструкция цистерны 15-150

. Вывод

1. Введение

грузовой вагон цистерна

Транспорт - это связующие звено между производителями и потребителями товаров и услуг , без которого немыслим рынок и рыночные отношения.

Транспорт наряду с земледелием, добывающей и обрабатывающей промышленностью представляет собой сферу материального производства. В отличие от других отраслей промышленности транспорт не производит новых продуктов. Его продукцией является перевозка пассажиров и грузов.

Первостепенная роль в осуществлении перевозок принадлежит железнодорожному транспорту. Железные дороги связывают все области и районы нашей огромной страны, имеющей территорию площадью 17,8 млн км 2 , и в условиях недостаточности хороших автомобильных дорог обеспечивают потребности населения в перевозках и нормальное обращение продукции промышленности и сельского хозяйства.

Железнодорожный транспорт в значительной мере способствует освоению новых районов и их природных богатств, играет первостепенную роль в развитии экономики страны, улучшении благосостояния населения и укреплении культурных связей между народами. Благодаря единой железнодорожной сети стран СНГ и Балтии сохранились экономические связи между ними. Заказы на изготовление железнодорожной техники на российских предприятиях способствуют развитию отечественной промышленности и увеличению числа рабочих мест.

Железнодорожный транспорт России имеет первостепенное значение и для обороны.

Все виды транспорта взаимодействуют между собой, дополняют друг друга и составляют транспортную систему страны.

2. Основные параметры грузового вагона (цистерны)

Конструкция грузового вагона характеризуется следующими параметрами (рис.1):

Рис.1. Линейные параметры грузового вагона

·        тара вагона - Т, т;

·        грузоподъемность вагона - Р, т;

·        объем кузова - V, м3;

·        длина вагона по осям сцепления - 2Lсц, м;

·        внутренняя длина вагона - 2Lв, м;

·        ширина кузова вагона - 2В, м;

·        внутренняя ширина кузова вагона - 2Вв, м;

·        площадь пола вагона - F, м2;

·        длина консольной части вагона - nк, м;

·        база вагона - 2l, м;

·        вылет автосцепки - aa, м;

·        толщина торцевой стены - ат, м;

·        толщина боковой стены - аб, м;

·        число осей (осность) вагона - m0.

. Расчёт технико-экономических параметров

Определяем длину вагона по осям сцепления:

Lmin=P0*m0/qn=25*4/10=10 м

Определяем длину вагона по раме:

где аа - вылет автосцепки (аа=0,61 м)

L=10-2*0,61=8,78 м

Определяем базу вагона:

,

nk=(2L-2l)/2=1,29 м

Определяем тару вагона:

Т=n0+n1*2L=12,6+1,2*8.78=23.136

где: n0 - составляющая тары вагона независящая от длинны самого вагона

(n0=11.9÷14 т) - постоянная масса тары вагона

n1 - масса погонного метра изменяемой части конструкции (n1=0.8÷1.1 т/м)

Определение грузоподъемности вагона:

=P0*m0 -T=25*4 - 23.136=76.864 т

Ширина кузова:

Внутренний диаметр котла:

Длина цилиндрической части котла:

LЦ=2L-2f = 8.78-2(0,2*3,06)=7.556 м

Объём котла цистерны:

V=(LЦ+4/3f)*п*R2BH=(7.556+4/3*0,2*3,06)*3,14*1,62=67.29 м3

Определение статической нагрузки грузов:

PC1=P*1=76.864 *1=76.864 т

PC2=P*2=76.864 *1=76.864 т

PC3=P*3=76.864 *1=76.864 т

PC1=V/VУД1*1=67.29 /1,16*0,99=58.59- min

PC2=V/VУД2*2=67.29 /1,17*0,98=58.68 - min=V/VУД3*3=67.29 /1,17*0,98=58.68 - min

Определение средней динамической нагрузки:

;

PДИН СР.=(0,4*3500+0,2*1060+0,4*3500)/(23,89+3,61+23,85) =58,65 т

Определение технико-экономических параметров вагона:

-    средний погрузочный коэффициент тары и технический коэффициент тары.

KNСР.=T/ PДИН СР.=23,136/58,65=0,39

KT=T/P=23,136/76.864 =0,3

-    величина средней погонной нагрузки нетто.

qNПСР= PДИН СР/2Lmin=5,865 т/м

В результате расчетов оптимальных параметров крытого вагона к дальнейшему расчету следует принять:

Вписывание в габарит 02-ВМ

Рис 4.1. Габарит 02-ВМ

Ограничения полуширины габарита для сечений кузова вагона вычисляют по выражениям:

для направляющего (шкворневого) сечения

для внутреннего (по середине вагона) сечения

для наружного (в конце кузова) сечения

К - максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса, SК = 770,5 мм;Г - максимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес, dГ = 744,5 мм;

;

- наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;- наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;

;

 - расчетный радиус кривой

. Назначение цистерны 15-150

Цистерна представляет собой специальный металлический сварной резервуар (котел) цилиндрической формы, имеющий в верхней части люки для наливания груза, очистки и ремонта. Разнообразие грузов обусловливает существенные различия в конструкции цистерн.

В зависимости от вида перевозимых грузов цистерны могут быть разделены на две группы:

общего назначения - для перевозки нефтепродуктов широкой номенклатуры;

специальные - для перевозки отдельных видов грузов.

Цистерны общего назначения подразделяют на используемые для перевозки светлых (бензин, лигроин и т. п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) нефтепродуктов. Внутренняя поверхность цистерн, в которых перевозят кислоты, покрыта защитным слоем (резина, свинец), предохраняющим металл от разрушающего действия кислот. В этих же целях котлы цистерн изготавливают из кислотоупорных металлов - коррозионно-стойкой стали, алюминия. Цистерны для перевозки молока выполняют из аналогичной стали, покрытой снаружи теплоизолирующим слоем.

Вязкие нефтепродукты перевозят в цистернах, оборудованных паровой рубашкой, что значительно упрощает и ускоряет слив предварительно разогретых грузов. Четырехосные цистерны имеют котел вместимостью 72 м3. Применяются и восьмиосные цистерны с котлом вместимостью 134 м3.

Изотермические вагоны используют в летнее время для перевозки скоропортящихся грузов (мясо, рыба и др.), а зимой - грузов, теряющих свои качества при замерзании (овощи, фрукты, молоко и др.). Для поддержания в вагонах необходимой температуры их оборудуют приборами охлаждения и отопления, а кузова снабжают тепловой изоляцией.

Изотермические вагоны соединяют в рефрижераторные секции по пять единиц. При этом в одном вагоне размещаются обслуживающая бригада механиков, дизель-электростанция и холодильное оборудование.

Для перевозки скоропортящихся грузов применяют также автономные рефрижераторные вагоны, оборудованные холодильными агрегатами и дизель-генераторными установками с автоматическим (без обслуживающего персонала) управлением.

Помимо универсальных изотермических вагонов, используемых для перевозки скоропортящихся грузов, находятся в эксплуатации и специализированные вагоны для транспортирования живой рыбы, молочных и других продуктов.

Вагоны специального назначения предназначены для грузов, требующих особых условий перевозки. Например, транспортерами перевозят громоздкие и тяжеловесные машины и оборудование. Транспортеры - это многоосные платформы (12, 16, 20 и более осей) грузоподъемностью 130, 180, 230 и 300 т. К специальным относятся также вагоны для перевозки скота, живой рыбы, битума, легковых автомобилей и вагоны, предназначенные для технических и бытовых нужд железных дорог: вагоны-мастерские, вагоны восстановительных и пожарных поездов. Состав оборудования этих вагонов определяется их назначением.

Для перевозки различных грузов, в том числе штучных изделий, домашних вещей и др., используют деревянные или металлические контейнеры с массой брутто 3, 5, 20 т и более. При перевозке на платформах или в полувагонах контейнеры закрепляют соответствующими приспособлениями. Чтобы избежать перегрузки из вагонов в автомашины, применяют специальные контейнеры большой грузоподъемности, приспособленные для подкатки под них автомобильных шасси. Такие контейнеры называют контрейлерами.

В последние годы начат выпуск вагонов нового поколения, к которым можно отнести вагоны с раздвижными колесными парами, крытые вагоны с открывающейся или сдвигающейся крышей и со встроенными ленточными конвейерами для полной механизации выгрузки картофеля, овощей и фруктов, платформы со специальными стационарными приспособлениями для перевозки лесоматериалов и металлопроката, специальные вагоны с кузовами-амфибиями для транспортирования навалочных грузов в смешанном железнодорожно-водном сообщении.

Цистерна 15-150 предназначена для перевозки нефтепродуктов.

Рис. 4.1. Цистерна 15-150

5. Конструкция цистерны 15-150

Рис. 5.1. Конструкция цистерны 15-150

Рис. 5.2. Конструкция цистерны 15-150

Четырёхосная цистерна для нефтепродуктов модели 15-150 строится по габариту 02-ВМ и имеет рамную конструкцию.

Четырехосная цистерна грузоподъемностью 66 т модели 15-150 предназначенная для перевозки нефтепродуктов.

Цистерна (рис. 2.1) состоит из следующих основных частей: рамы , ходовой части , ударно-тяговых приборов , тормозного оборудования , котла , внутренней и наружной лестниц, крепления котла на раме , устройств загрузки и выгрузки , предохранительной арматуры . Цистерна может быть оборудована дополнительно устройством разогрева груза, термоизоляцией и теневой защитой.

Устройства составных частей

Платформа

У рамной конструкции котел с устройствами устанавливается на платформу, включающую раму, тормозное и автосцепное оборудование и ходовую часть.

Рис.5.3 Типовая платформа для 4-х осной цистерны

Расстояние между осями сцепления автосцепок 12020 мм и базой 7800 мм котел устанавливается на типовую платформу, которая состоит из рамы 3 сварной конструкции, автоматического 2 и стояночного 4 тормозов, автоматических ударно-тяговых приборов 5 и ходовой части. Детали и узлы платформы выполняются из низколегированных и литейных сталей повышенного качества.

Рама платформы служит для восприятия тяговых усилий, ударов в автосцепку, а также инерционных сил котла, возникающих при изменении скорости движения. Она представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух шкворневых и хребтовой балок. Крепится котел к раме посредством лапы 7 и опор 6, располагаемых на шкворневых балках.

Рис. 5.4. Конструкция рамы

Тормозное оборудование

На кронштейнах рамы установлено тормозное оборудование цистерны, состоящее из тормозного цилиндра 12 № 188 Б или воздухораспределителя 11

№ 483 М, запасного резервуара 6 Р7-78, автоматического регулятора рычажной передачи 2 усл. № 574 Б, рычагов 3, тяг 1, 10, воздухопровода 4, разобщительного крана 5, авторежима 9 модели 265 А-1. На раме крепят также поддерживающие 16 и предохранительные скобы 17. Главный воздухопровод оборудован концевыми кранами 7 и соединительными рукавами 8 типа Р17Б. Для регулировки рычажно-тормозной передачи служит рычажный привод бескулисного авторегулятора, включающий в себя рычаг-упор 14, регулирующий винт 15, распорку 13. Отрегулированная рычажно-тормозная передача обеспечивает зазор между тормозной колодкой и колесом в пределах 5-8 мм в расторможенном состоянии и выход штока тормозного цилиндра в пределах 50-125 мм в заторможенном состоянии.

Рис.5.5. Схема тормозного оборудования

На платформе установлен стояночный тормоз, предназначенный для затормаживания цистерны на погрузочно-разгрузочных пунктах. Он состоит из тяги 5, соединенной с горизонтальными рычагами автотормоза, червячного сектора 4, червячного вала 2 со штурвалом 1 и ручки-фиксатора 3. Стояночный тормоз приводится в рабочее (левое) и нерабочее (правое) положения перемещением червячного вала 2 со штурвалом 1. Фиксирует червячный вал 2 в рабочем или нерабочем положении ручка фиксатора 3, цистерна затормаживается поворотом штурвала 1 по часовой стрелке. Для растормаживания ее ручку-фиксатор необходимо повернуть на 90° в горизонтальное положение. При этом под воздействием возвратной пружины штока тормозного цилиндра червячный вал со штурвалом отбрасывается в нерабочее положение (вправо).

Рис.5.6. Стояночный тормоз

Крепление котла на раме

Для предотвращения смещения котла из-за продольных усилий (рис. 1.6) он крепится к раме в средней части специальными болтами 6, запрессованными в лапы рамы и лапы котла 5. Крепление концевых частей котла, лежащих на деревянных брусках 3, прикрепленных к желобам опор шкворневых балок рамы, осуществляется четырьмя хомутами 1 с муфтами 2 и стяжными болтами 4. Затягивают хомуты муфтой 2, соединяющей их наконечники со стяжным болтом 4, имеющим левую резьбу.

Рис.5.7.Крепление котла на раме.

Внутри хребтовой балки установлены передний и задний упоры, между которыми монтируются авто сцепные устройства.

Конструкция котлов

Котел включает цилиндрическую обечайку, сваренную из продольных листов (верхние толщиной 9 мм. нижние 11 мм) и два днища эллиптической формы (11 мм). Рядом с люком установлен предохранительно-впускной клапан, отрегулированный на избыточное давление 0,15 МПа и вакуум 0,01-0,03 МПа. Котел оборудован сливным прибором, расположенным в середине котла. В зимнее время он может обогреваться паром. Для обеспечения полного слива продукта нижний лист котла имеет уклон 25-30 мм к сливному прибору. Сливной прибор допускает также нижний налив продукта при помощи насоса. Для удобства обслуживания цистерны имеют двустороннюю наружную лестницу с площадками около люка. Она имеет откидную ступеньку, установленную на котле, которая в нерабочем положении (при движении цистерны) находится в откинутом состоянии для обеспечения вписывания цистерны в габарит подвижного состава 02-ВМ. Внутренняя лестница служит для спуска вовнутрь котла через люк.

Устройства загрузки

Грузы в котёл загружаются различными способами, что определяется в основном свойствами груза, его токсичностью и агрессивностью. Для загрузки необходимо специальное оборудование, часть которого располагается на пунктах загрузки, а другая - на самом котле

Рис.5.8. Схема загрузочного люка.

-крышка; 2-ригель; 3-кольцо; 4-прокладка; 5-люк; 6-внутренняя лестница; 7-болт; 8 - гайка; 9 - колпачок.

Устройства разгрузки

Выгрузка груза из котла цистерны может осуществляться в зависимости от свойств материала и условий разгрузки под давлением (передавливанием, сифонированием, аэропневматическим) и без давления (самотеком через сливной прибор). Пункты разгрузки в зависимости от технологии выгрузки оснащаются соответствующим оборудованием, а на котлах цистерн устанавливается некоторая часть элементов принятой схемы выгрузки груза.

На рис. 1.8 изображен сливной прибор с верхним управлением. Слив производится через патрубок 8, приваренный к седлу клапана 3.

Прибор состоит из штанг 2 и 9, клапана 10, крышки 11 с запорным устройством 6 и воротка 1. Открытие и закрытие клапана 10 осуществляются вращением воротка 1, соединенного со штангой 9. В нерабочем положении вороток 1 должен быть опущен в горловину люка-лаза. Перед сливом крышка с запорным устройством должна быть отведена в сторону и подвешена на крючке 5. Прибор имеет патрубок 7 для подачи пара и горячей воды в полость 4 для разогрева груза в приборе.

Рис.5.9. Схема сливного прибора с верхним управлением

Ходовая часть

Ходовая часть платформы состоит из двух двухосных тележек ЦНИИ ХЗ-О модели 18-100 по ГОСТ 9246- 79.

Боковая рама 2 тележки выполнена в виде стальной отливки, в средней части которой расположен проем для рессорного комплекта, а по концам - проемы для букс.

Сечения наклонных элементов (поясов) и вертикальных стержней (колонок) боковой рамы имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение. Балки с таким профилем хорошо сопротивляются изгибу и кручению.

По бокам среднего проема в верхней части рамы расположены направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность для установки рессорного комплекта. С внутренней стороны к этой поверхности примыкают полки, являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок, которыми триангели подвешены к кронштейнам боковой рамы.)В местах расположения клиньев к колонкам рамы приклепаны фрикционные планки. На наклонном поясе отливают пять цилиндрических выступов (шишек), часть которых срубается в соответствии с, фактическим расстоянием между наружными челюстями буксовых проемов. Подбор боковых рам при сборке тележек производят по числу оставленных шишек, что гарантирует соблюдение необходимых допусков для обеспечения параллельности осей колесных пар.

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. Балка выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.

Рис.5.10. Тележка 18-100

Автосцепное устройство

Автосцепное устройство вагона обычно состоит из следующих частей: корпуса и расположенного в нем механизма; расцепного привода; ударно-центрирующего прибора; упряжного устройства; поглощающего аппарата; опорных частей.

Устройство корпуса и механизма автосцепки определяет ее тип и конструкцию, поэтому корпус с механизмом часто называют автосцепкой.

Рис.5.11 Корпус автосцепки СА-3

Расцепной привод автосцепки СА-3,как и других распространенных конструкций автоматических сцепок, предназначен для расцепления автосцепок без захода человека между вагонами и для установки механизма в выключенное положение. Такой привод состоит из двуплечего рычага 3 с рукояткой 1, кронштейна с полкой 2, державки 5 и цепи 8 для соединения рычага с валиком подъемника.

Расцепление автосцепок осуществляется поднятием рукоятки 1 вверх для выведения рычага 3 из паза кронштейна, поворотом рычага против часовой стрелки и последующим восстановлением его исходного положения. В результате этого натягивается цепь 8, поворачивается валик подъемника, и расцепление автосцепок происходит, как описано выше.

Для установки механизма автосцепки в выключенное положение рукоятку рычага после поворота не возвращают в первоначальное положение, а располагают его плоской частью на полке 2 кронштейна.

Ударно-центрирующий прибор воспринимает непосредственно от корпуса автосцепки большие сжимающие усилия (вызывающие полное сжатие поглощающего аппарата и деформации упряжного устройства), а также возвращает в центральное положение отклоненный корпус. Прибор состоит из ударной розетки 4, прикрепленной к концевой балке рамы вагона, двух маятниковых подвесок 6, опирающихся на розетку, и центрирующей балки 7, опирающейся на подвески и поддерживающей корпус автосцепки, при высоком отклонении корпус 9 вместе с центрирующей балкой несколько поднимается вверх, а после прекращения действия боковой силы под воздействием собственного веса возвращается в исходное нижнее (центральное) положение предварительную затяжку усилием 10 кН, которая обеспечивается стяжными болтами 5.

Рис.5.12 Автосцепное устройство цистерны

Поглощающий аппарат

Аппарат типа Ш-1-ТМ (см. рис.2.1.2.10.).Энергоемкость этого аппарата с хорошо приработанными поверхностями достигает 55-65 кДж, а сила полного сжатия составляет примерно 2,5-2,8 МН; при силе 2 МН аппарат воспринимает энергию примерно 40 кДж.

Литой корпус аппарата в соответствии с требованиями ГОСТ 977-75 изготовляют из термически обработанной стали марки ЗОГСЛ-Б или 32Х06Л-У. Клинья штампуют из стали марки 38ХС (ГОСТ 4543-71) или марки 30 (ГОСТ 1050-74) с последующей закалкой. Пружины используются заневоленные.

Основные размеры фрикционных элементов и углы наклона клиньев выбраны из условия получения больших сил трения при сохранении определенной стабильности работы.

При сжатии аппарата нажимной конус 1, продвигаясь внутрь корпуса 5, перемещает клинья 3 и через нажимную шайбу 4 передает усилие на пружины 6 и 7. Все части аппарата стянуты болтом 2 с гайкой. Сила прижатия клиньев к корпусу увеличивается по мере сжатия аппарата, соответственно растут силы трения и общее сопротивление сжатию. После прекращения действия сжимающей силы пружины возвращают нажимную шайбу, клинья и конус в первоначальное положение.

Рис. 5.13 Поглощающий аппарат типа Ш-1-ТМ

Основной недостаток аппарата Ш-1-ТМ - нестабильность его работы и недостаточная энергоемкость для вагонов большой грузоподъемности. Нестабильность связана с высокой чувствительностью аппарата к изменениям коэффициента трения. Это, с одной стороны, проявляется в изменении энергоемкости (рис. Х.19) по мере приработки поверхностей трения во время эксплуатации (зона рассеяния заштрихована); с другой стороны, в аппарате с хорошо приработанными поверхностями иногда возникает заклинивание при прямом и обратном ходе, а начальная жесткость аппарата (начальная сила) становится недопустимо большой. Кроме того, как правило, появляется скачкообразное изменение силы (автоколебания при трении). Аппараты такого типа чувствительны к изменению окружающей температуры-при низких температурах коэффициенты трения повышаются. Изменение температур способствует также появлению коррозии на поверхностях трения, особенно в периоды длительных остановок.

6. Вывод

В результате рассмотренных заданий приведена конструкция цистерны со следующими параметрами:

Список используемой литературы

1. Котуранов В.Н. и другие «Конструирование и расчет вагонов»

. Курыкина «Вписывание вагона в габарит»

. Жданов «Расчет параметров грузовых вагонов»