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

Каждая шкворневая балка коробчатого сечения переменной высоты сварена из двух вертикальных листов толщиной 10мм и двух горизонтальных листов толщиной 8мм. На шкворневой балке смонтированы пятник, скользуны и планки для установки домкратов при подъеме вагонов. На верхнем листе шкворневой балки есть штампованные из листа стали диафрагмы - опоры с поверхностями радиальной формы. На каждой такой опоре укреплены желоба, в которые установлены и прикреплены болтами деревянные бруски. Такие бруски есть также над хребтовой балкой. Они радиальной формы и повторяют очертание поперечного сечения котла цистерны. Радиальная поверхность опор должна соответствовать наружному радиусу нижнего листа котла. В верхнем и нижнем листах шкворневых балок есть отверстия для болтов стяжных хомутов, которые крепят котел. Рама оборудуется экранами для зашиты днищ котла от пробоин при аварии. Концевые и короткие боковые балки изготовляют из штамповок Г - образной формы толщиной 6мм. На концевой балке укреплены кронштейны для установки сигнального фонаря, расцепного рычага автосцепки, поручня сцепщика и т. д. эксплуатация вагон цистерна ремонт

Котел цистерны для углеводородных газов рассчитан на рабочее давление 2,0 МПа и имеет толщину стенки цилиндрической части 24 мм и днищ 24 мм. Люк диаметром 450мм располагается в средней части котла. Люк-лаз котла закрывается крышкой с помощью болтов. Сливо-наливная, контрольно-измерительная арматура и предохранительный клапан размещаются на крышке люка и закрыты защитным колпаком. Сливо-наливная арматура включает три вентиля с проходным сечением Dy32-Dy40 -два жидкостных и один газовый. Контрольно-измерительная арматура включает два вентиля контроля предварительного и предельного уровня наполнения, вентиль контроля слива, вентиль для зачистки остатков продукта. Котел цистерны оборудован наружными стационарными лестницами, помостом и ограждениями, обеспечивающими безопасный доступ к оборудованию, расположенному наверху котла, приспособлением для присоединения заземления, а также дугами для защиты сливо-наливной и предохранительной арматуры.

Сливо-наливное устройство цистерны для сжиженных газов (рис. 3.4) включает два жидкостных 1 и один газовый 2 (уравнительный) вентиля с условным проходом D_y40 (Dy38, D_y32), к которым присоединены скоростные клапаны 3. К жидкостным вентилям присоединены сливо-наливные трубы 4, концы которых закреплены в воронке 5 и доходят до поддона 6.

Рис. 3.4 Сливо-наливное устройство Рис. 3.5 Скоростной клапан

Скоростной клапан (рис. 3.5) предназначен для автоматического перекрытия сливо-наливных и уравнительного вентилей в случае разрыва внешних сливо-наливных и уравнительных шлангов. Клапан состоит из двух муфт 1, 5, трубы корпуса 2, кольца 4, прокладки 3 и ползуна 6. Ползун обеспечивает автоматическое перекрытие выходного отверстия клапана при достижении критической скорости истечения жидкости и удерживается в верхнем положении за счет внутреннего давления в цистерне.

Контрольно-измерительное устройство (рис. 3.6) включает вентили контроля слива 1, контроля предварительного уровня налива 2, предельного уровня налива 3, дренажа (зачистки) 5 и манометродержатель 4. На вентилях контроля уровня и слива установлены трубки соответствующей длины. Маховики вентилей окрашены в разные цвета: предварительного уровня наполнения - в зеленый, предельного - в красный.

Рис. 3.6 Контрольно-измерительное устройство

Рис. 3.7 Предохранительный клапан

Пружинный предохранительный клапан (рис. 3.7) состоит из корпуса-втулки 1 с присоединительным фланцем, втулки 2, с конусным седлом клапана, запрессованном в корпус, тарельчатого клапана 6, на котором укреплена крышка 4 с резиновой прокладкой 5, обеспечивающей полную герметичность сопряжения конусных поверхностей седла и тарели. Опирание тарели клапана на седло обеспечивает разгрузку от действия запирающей пружины 7 резиновой прокладки и увеличивает срок её службы. Крышка 4 крепится специальной гайкой 3, регулирующей прижатие резиновой прокладки к наружной плоскости тарели клапана. Давление срабатывания (открытия) клапана определяется усилием начальной затяжки пружины 7 и регулируется гайками 9, на которые усилие пружины передается через опорную втулку 8 и сферическую шайбу 10.

У цистерн рамной конструкции для предотвращения смещения котла из-за продольных усилий (рис. 3.8) он крепится к раме в средней части специальными болтами 4, запрессованными в лапы рамы и лапы котла 3. Крепление концевых частей котла, лежащих на деревянных брусках 2, прикрепленных к желобам опор шкворневых балок рамы, осуществляется двумя хомутами 1 с тарельчатыми пружинами.

Рис. 3.8 Крепление котла на раме

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

На кронштейнах рамы установлено тормозное оборудование цистерны (рис. 3.9), состоящее из тормозного цилиндра 12 № 188 Б или воздухораспределителя 11 № 483М, запасного резервуара 6 Р7-78, автоматического регулятора рычажной передачи 2 усл. № 574Б, рычагов 3, тяг 1, 10, воздухопровода 4, разобщительного крана 5, авторежима 9 модели 265А-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. 3.9 Схема тормозного оборудования

На платформе установлен стояночный тормоз, предназначенный для затормаживания цистерны на погрузочно-разгрузочных пунктах. Он состоит (рис. ЗЛО) 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 3.10 Стояночный тормоз

Ходовая часть цистерны состоит из двух двухосных тележек модели 18-578 УВЗ.

Тележка модели 18-578 УВЗ (рис.3.11), рассчитанная на конструкционную скорость движения 120км/ч, состоит из двух колёсных пар 1 с четырьмя буксовыми узлами 4, двух литых рам 2, надрессорной балки 3, двух комплектов центрального подвешивания 5 с фрикционными гасителями колебаний и тормозной рычажной передачи. '

Одной из конструктивных особенностей тележки 18-578 УВЗ является использование более совершенной схемы опирания кузова - часть нагрузки передается на подпятник, а часть - через скользуны.

Применяются различные виды скользунов: а) роликовый - уменьшается износ гребней колес и рельсов при вписывании вагона в кривые, б) упругий и в) упруго-роликовый - снижается износ элементов тележки и значительно повышается критическая скорость по вилянию. В подпятнике надрессорной балки имеется съемная износостойкая прокладка и приварные износостойкие полукольца 2. Рессорное подвешивание 3 повышенной гибкости и имеет билинейную характеристику. Это улучшает ходовые качества вагона и уменьшает воздействие на путь.

В конструкции тележки 18-578 УВЗ применяются приварные износостойкие планки на наклонных поверхностях надрессорной балки и промежуточной контактной планки из износостойкого материала установленной между вертикальной поверхностью фрикционного клина и фрикционной планкой 4. Применяются фрикционные клинья различной конструкции: а) из марганцовистой стали 120Г10ФЛ повышенной износостойкости с полиуретановой накладкой, б) из марганцовистой стали 120Г10ФЛ повышенной износостойкости, в) из высокопрочного термоупрочненного чугуна ВЧ 120 с полиуретановой накладкой. Клинья с полиуретановыми накладками применяются с надрессорной балкой без приварных износостойких планок на наклонных поверхностях. Боковая рама тележки имеет коробчатое сечение концевых частей (рис. 3.13) б) со сменной износостойкой накладкой 5, что повышает надежность надбуксового проема. В буксовом узле применяются подшипники (рис. 3.12) а) кассетный подшипник с адаптером, б) с кассетный подшипник в корпусе буксы.

а) тележка модели 18-100 б) тележка модели 18-578 УВЗ

Рис. 3.13 Сечения по консольной части боковых рам

Ударно-тяговые приборы цистерны (рис. 3.14) включают в себя полужесткую автосцепку типа СА-ЗМ, поглощающий аппарат типа 73ZW, тяговый хомут, клин хомута, крепление тягового хомута, балочку центрирующую с двумя маятниками, расцепной рычаг, укрепленный на лобовом листе рамы с помощью кронштейна и державки расцепного рычага.

Корпус автосцепки усилен. В нижней части малого зуба расположено направляющее крыло 1 (рис. 3.14), увеличивающее зону улавливания в сторону малого зуба по горизонтали до 240мм. Крыло предназначено также для ограничения вертикального перемещения сцепленных автосцепок. На корпусе имеется центрирующий прибор 2 маятникового типа с упругой опорой для хвостовика, расцепной привод 3 жёсткого типа с пространственным шарниром, не требующий регулировки в эксплуатации. Торец хвостовика корпуса имеет плоскую форму, а упорная плита 4 выполнена с направляющими, служащими для предупреждения её перекоса при эксцентричном нагружении. Клин 5 тягового хомута имеет большую поверхность контакта с хвостовиком, что исключает смятие металла.

Поглощающий аппарат 73ZW (рис. 3.15) оборудован высокоэффективными эластомерными амортизаторами, установленными в мощном корпусе.

Рис. 3.15 Эластомерный поглощающий аппарат типа 73ZW

Аппарат состоит из корпуса 2 (рис. 3.15), упорной плиты с болтами 3, монтажных планок 4, и эластомерного амортизатора 1. Для предварительного поджатая аппарата с целью облегчения монтажа при постановке на вагон, между монтажными планками 4 и приливами корпуса закладываются дистанционные вкладыши 5, которые выпадают при первом сжатии аппарата в процессе маневровых работ. Эластомерный амортизатор 1 типа KZE-5-R2-1 представляет собой цилиндрический корпус из высокопрочной стали, заполненный высоковязким упруго сжимаемым рабочим материалом (эластомером) KAMAXIL. При сжатии амортизатора шток входит в корпус и сжимает эластомер, создавая высокое внутреннее давление. При ударном (динамическом) сжатии амортизатора поглощение энергии происходит за перетекания (дросселирования) рабочего материала через калиброванный зазор между корпусом амортизатора и поршнем, установленным на штоке.

4. Оценка эластомерного поглощающего аппарата

Эластомерные поглощающие аппараты в 2...3 раза превосходят серийные пружинно-фрикционные аппараты по энергоёмкости и обеспечивают благодаря этому лучшую защиту вагона и перевозимого груза от повреждающего воздействия продольных сил в поездном маневровом режиме эксплуатации. Кроме того, эти аппараты обладают высокой стабильностью силовой характеристики, надежностью, большим сроком службы. Имея достоинства, эластомерные аппараты, несмотря на высокую стоимость, перспективны для массового применения на грузовых вагонах и локомотивах.

Конструктивный ход, мм - 90 Динамическая емкость, кДж -130 Сила начальной затяжки, кН - 200

В связи с повышением требований безопасности, предъявляемых к вагонам для перевозки опасных грузов, МПС приняло решение о замене пружинно-фрикционных поглощающих аппаратов на современные эластомерные поглощающие аппараты с более высокой энергоёмкостью. На сегодняшний день МПС разрешает установку на вагоны трех моделей эластомерных поглощающих аппаратов: 73ZW, АПЭ-120-И и АПЭ-95-УВЗ

Конструктивный ход, мм - 90

Динамическая ёмкость, кДж - 130

Сила начальной затяжки, кН - 200

Статическая сила сопротивления, кН -1000

Номинальная скорость соударения вагонов, м/сек - 3

Диапазон рабочих температур - от -60 до +50

Установочные габариты - по ГОСТ 3475-81, Масса в сборе, кг - 214

Таблица 4.1 Эксплуатационные показатели эластомерных поглощающих аппаратов

Тип аппарата       Ход, мм Скорость соударения , км/чЭнергоёмкость

, кДжСостояние

Принцип действия эластомерного аппарата основан на свойстве объёмной сжимаемости эластомерного материала (эластомера) - композиции на основе высокомолекулярных элементоорганических каучуков. При сжатии аппарата подвижный шток вдавливается в рабочую камеру, заполненную эластомером. Объём рабочей камеры и заполняющего эластомера уменьшается, а давление внутри камеры и усилие сопротивления на штоке увеличиваются. Величины давления и усилия определяются объёмом рабочей камеры и относительным изменением этого объёма в результате перемещения штока и упругими характеристиками эластомера.

Рис. 4.2 Характеристики поглащающих аппаратов

На рис. 4.2 приведены характеристики поглощающих аппаратов. На группе графиков видно, что применение эластомерных поглощающих аппаратов на обоих сталкивающихся вагонах (голубая кривая) при скорости соударения около 9 км/час снижает силу удара вдвое, по сравнению (зеленая кривая) с фрикционными поглощающими аппаратами (1350 против 2900 kN). Что же касается чисто фрикционных пар, то кривая сил удара вообще уходит в запрещенное поле (кривая желтого цвета). Распределение скоростей соударения вагонов на сортировочных горках сети дорог и расчетно-эмпирическая функция распределения энергии соударения показывает, что применение эластомерных аппаратов позволяет снизить вероятность возникновения сверхнормативных сил, действующих на вагоны в эксплуатации на 85%. То есть, 85% всех сверхнормативных продольных сил, действующих в настоящее время на вагоны в эксплуатации и вызывающих повреждения элементов конструкции вагонов, будут снижены до уровня не превышающего нормативных сил, и, следовательно, не вызовут повреждений. Из этого можно сделать вывод, что число отцепок вагонов «по причине автосцепки» сократиться на 85%, а также уменьшится общая трудоемкость отцепочного ремонта в процессе эксплуатации цистерны.