Реферат: Проектирование восьмиосной цистерны модели 15-1500
Реферат: 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
1.1.
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.
ПМК-110А |
Энергоемкость, кДж |
Сила сопротивления при сжатии, МН |
Полный ход 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 α 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, мм |
46-50 |
Гибкость рессорного комплекта, м/МН |
0,13-0,232 |
Высота опорной поверхности пятника над головкой
рельса, мм |
853 |
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 (тс)
На один погонный метр пути, кН/м (тс)
|
216 (22)
81 (8,3)
|
Количество осей |
8 |
Габарит |
1-Т |
Высота центра тяжести цистерны:
Порожней, мм
Груженой, мм
|
1542
2418
|
Параметры котла:
Объем полный, м3
Полезный объем, м3
Удельный объем, м3/т
Диаметр внутренний, мм
Длина наружная, мм
|
161,6
156,3
1,25
3200
20650
|
Толщина листов обечайки:
Верхних, мм
Средних (боковых), мм
Нижнего, мм
Толщина днищ, мм
|
9
9
12
12
|
Материал котла |
Ст09Г2, 09Г2С,
09Г2Д-12
09Г2СД
|
Год начала серийного производства |
1988 |
1.2.
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.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|