Дипломная (вкр): Выбор линейных размеров 4-осной цистерны для перевозки сжиженных газов

Строим диаграмму, с помощью которой определяем оптимальную длину вагона по осям сцепления по максимальной величине средней погонной нагрузке нетто.

Расчёт оптимальных параметров пропановой цистерны по максимуму средней погонной нагрузки нетто для оптимальной величины длины вагона по осям сцепления  м

Длина кузова вагона по раме, м

, (2.26)

где    - длина вылета двух автосцепок,  м.

 м.

База вагона, м

, (2.27)

 м.

Длина консольной части вагона, м

, (2.28)

 м.

Тара вагона, т

, (2.29)

где    - постоянная масса тары вагона, т

, (2.30)

где    - масса тележки 18-100 вагона, =4,5 т;

 - масса автосцепного оборудования вагона, =1,3 т;

 - масса тормозного оборудования вагона, =0,3 т.

 т,

 - изменяемая масса тары вагона, т

, (2.31)

где    - площадь кольца торцевой стороны кузова вагона, см

, (2.32)

где    - площадь наружного круга, м

 - площадь внутреннего круга, м

 см,

 - площадь швеллера номер 31,  = 78,38 , см²;

 - плотность материала, , кг/см³.

 т,

 т.

Грузоподъёмность вагона, т

, (2.33)

 т.

Объём котла цистерны, м³

1.      Вписывание проектируемого вагона в заданный габарит.

Обычно при вписывании вагона в габарит ограничение полуширины по длине определяют для трёх основных сечений:

 - напрвляющего;

 - внутреннего (среднего);

 - наружного по концевой части балки или цилиндрической части котла.

Определение ограничений полуширины осуществляется по формулам:

,

, (2.34)

,

где    - наибольшая ширина колеи в рассматриваемых условиях (в кривой радиусом R=250м), мм;

 - наименьшее расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колёс, мм;

 - максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами (смещение из центрального положения в одну сторону), мм;

 - наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении их центрального положения в одну сторону рамы тележки относительно колёсной пары вследствие зазоров при максимальных износов в буксовом узле;

 - наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, например, смещение надрессорной балки двухосной тележки, возникающие вследствие поперечной упругости пружин центрального рессорного подвешивания или перемещений люльки, а также зазоров и износов в сочленениях пятников и подпятников;

 - коэффициент, учитывающий возможность выхода подвижного состава за габарит, принимаем из таблицы 2.2;

 - величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчётного радиуса тележечного вагона;

, (2.35)

где    R - расчетный радиус кривой, R=250 м;

 - полубаза тележки модели 18-100,  м.

.

 - коэффициент, зависящий от расчётного радиуса (R=250 м - для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части 1-ВМ);

, (2.36)

.

 - величина геометрического смещения расчётного вагона в кривой R=250 м. Принимаем из таблицы 2.2;

 - расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, м. Принимаем  м - для  и  м - для .

Подставим числовые значения в формулы для определения , , и . Последние три члена в этих формулах, заключённые в квадратные скобки, если их сумма < 0, то она не учитывается. Если < 0, то принимаем .

 мм,

 мм,

2.      Максимальная ширина кузова, мм

Максимальная допускаемая ширина строительного очертания кузова вагона на некоторой высоте Н над уровнем верха головок рельсов определяется по выражению:

, (2.37)

где    - полуширина габарита 02-ВМ,  мм (Рис. 2.2);

 - максимальное ограничение полуширины кузова вагона для одного из рассматриваемых сечений,  мм.

 мм.

На рисунке 2.3 представлена схема определения строительного очертания вагона по вписыванию его в габарит 02 - ВМ.

Рис. 2.3 Схема определения строительного очертания вагона по результатам вписывания его в габарит 02 - ВМ.

.        Внутренний диаметр котла цистерны, мм

, (2.38)

где    - толщина стен котла, м;

 - расстояние для лестницы с одной стороны котла, м.

 мм.

Округляем величину внутреннего диаметра котла цистерны до типового размерного ряда внутреннего диаметра котлов в меньшую сторону и принимаем  мм.

4.      Длина цилиндрической части котла, м

, (2.39)

где    - высота днища, м.

, (2.40)

 м

 м

.        Объём котла цистерны, м³

, (2.41)

 м³.

Статическая нагрузка перевозимых грузов, т

, (2.42)

где    - коэффициент использования грузоподъёмности для пропана, .

 т.

Для грузов, у которых использование грузоподъёмности вагона определяется величиной объёма кузова (например, объёмом котла цистерны) статическую нагрузку можно вычислять по формуле

, (2.43)

где    - удельный объём пропана, м³/т

 т,

 т,

 т.

Среднестатическая нагрузка, т

, (2.44)

где    - доля перевозки пропана бутана и углеводородных газов в грузообороте.

 т.

Среднединамическая нагрузка, т

, (2.45)

где    - дальность перевозки пропана бутана и углеводородных газов, км.

 т.

Технический коэффициент тары

, (2.46)

.

Погрузочный коэффициент тары

, (2.47)

.

Средняя погонная нагрузка нетто

, (2.48)

.

3. Краткое описание общего устройства спроектированной цистерны

Цистерна предназначена для общесетевой перевозки энергетических сжиженных углеводородных газов (пропан, бутан и их смеси для коммунально-бытового потребления по стандартам или техническим условиям заводов-изготовителей газовой продукции) и легкого углеводородного сырья для химии и нефтехимии групп СЗ-С6 и их фракций с плотностью 0,5-0,7т/м³ по магистральным железным дорогам колеи 1520мм Российской Федерации, по всем железным дорогам стран-участниц ОСЖД, а также железным дорогам Германии, Австрии, Югославии, Греции, Дании, Турции и некоторых других стран Европы и Азии.

Рис. 3.1 Общий вид вагона

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

У четырехосной цистерны с расстоянием между осями сцепления автосцепок 12020мм и базой 7800мм котел устанавливается на типовую платформу (рисунок 3.2), которая состоит из рамы сварной конструкции, автоматического и стояночного тормозов, автоматических ударно-тяговых приборов и ходовой части. Детали и узлы платформы выполняются из низколегированных и литейных сталей повышенного качества.

Рис. 3.2 Типовая платформа для четырёхосных цистерн

Параметры платформ, соответствуют требованиям, предъявляемым к подвижному составу, обращающемуся по всей сети железных дорог РФ.

Грузоподъемность, т 54,4

Масса тары, т 33,6

Габарит цистерны 02-ВМ

База, мм 9040

Высота оси автосцепки, мм 1040-1080

Сцепное устройство автосцепки

Тип тормоза автотормоз

Длина по осям сцепления автосцепок, мм 14000

Ширина колеи, мм 1520

Диаметр котла внутренний, мм 3042

Конструкционная скорость, км/ч 120

Рабочее давление в котле, кг/см²

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 и хомутов, а укладывается на опоры, располагаемые на шкворневых балках (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Конструкция платформы

Рама представляет собой сварную конструкцию, выполненную из продольных и поперечных балок, изготовленных из стальных прокатных профилей. Она состоит из хребтовой, двух шкворневых и двух концевых балок, соединенных со шкворневыми балками короткими боковыми балками. Хребтовая балка сварена из двух швеллеров № 30, перекрытых накладками (сверху сечением 480 X 8мм, а снизу 490 X 6мм). На хребтовой балке имеются кронштейны для подвески тормозного оборудования, планки для крепления котла в средней части, задние и передние упоры автосцепки с розетками и надпятниковыми коробками.