Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Железнодорожные цистерны. Конструкция и расчет котлов. Учебное пособие
.pdf
ем и массу перевозимого груза, обеспечивая полное использование
осевой нагрузки 25 тс. Ключевые особенности конструкции вагона –
безрамное соединение котла с рамой и два люка-лаза, каждый из которых оборудован комплектом арматуры.
Цистерна оборудована двумя комплектами лестниц и помостов и двумя люками-лазами с установленной на них сливоналивной и контрольной арматурой. Конструкция цистерны предусматривает установку как серийно выпускаемого оборудования,
используемого на существующем подвижном составе, так и новых погрузочно-разгрузочных и предохранительных устройств,
обеспечивающих выполнение современных требований безопасности (рисунок 1.13).
Модель 15-9542
Рисунок 1.13 – Цистерна для сжиженных углеводородных газов
При изготовлении котлов цистерн модели 15-9542 и модели
15-9541 (рисунок 1.14) была впервые применена сталь повышенного
класса прочности 460 (σТ), что позволило снизить коэффициент тары
до 10 % по сравнению с существующими аналогами.
Благодаря уникальной безрамной конструкции с жестким соединением котла и рамы модели обеспечивается снижение металлоемкости кузова.
21
Модель 15-9541
Рисунок 1.14 – Цистерна для сжиженных углеводородных газов
Таблица 1.6 – Основные параметры перспективных конструкций цистерн
для перевозки сжиженных углеводородных газов
Наименование
параметра
15-9872 15-1780 15-6855 15-9542
Модель цистерны
15-9541
(сочлен.)
Грузоподъемность, тс 52 52,1 61 60,5 89,1
Масса тары, т min -
max Объем котла, м
3
Объем котла полезный, м
35,8
37.5
34,8
36,8
37,9
36,8
39.5
83,9 83,8 86,7 110 163,1
3
71,3 71,3 73,7 93,54 138,7
58
Диаметр котла, мм 3200 3200 3220 3000 3100
Длина котла, мм 11000 11000 – 16000 –
3
Удельный объем, м
Нагрузка от оси на рель-
сы, кН
Длина по осям сцепле-
ния, мм
/тс 1,37 1,37 1,21 1,546 1,557
220,5 218,0 245,25 245,25 245,25
12020 12020 12020 18030 24040
Погонная нагрузка, кН/м 71,7
База цистерны, мм 7800 7800 7800 - Габарит ГОСТ 9238-83 1-Т 1-Т 1-Т 1-Т 1-Т
Тележка (по ГОСТ) 18-100
тип 2
18-100
тип 2
18-9855
тип 3
18-9855
тип 3
18-9855
тип 3
На всех трех моделях установлено автосцепное устройство, оборудованое современными поглощающими аппаратами класса Т3, снижающим уровень продольных сил, действующих на вагон, и усовер-
22
шенствованным расцепным приводом, предотвращающим падение
автосцепки на путь при ее обрыве в нештатной ситуации.
Система раздельного потележечного торможения обеспечивает
более благоприятные условия торможения, обладает большей эффективностью и надежностью по сравнению с традиционной схемой
тормоза. Тормозная система укомплектована современными тормозными приборами с межремонтным сроком не менее восьми лет, арматурой для безрезьбового соединения тормозных трубопроводов,
износостойкими втулками из композиционного прессовочного материала (КПМ) на основе формальдегидных смол, обеспечивающими ресурс по пробегу не менее 1 млн км.
Уникальная конструкция модели 19-9541 состоит из двух котлов, соединенных беззазорным сцепным устройством (рисунок 1.15)
и обеспечивает беспрепятственное прохождение кривых железнодорожных путей и обслуживание на терминалах.
Рисунок 1.15 – Опирание и сочленение котлов цистерны
23
Значительным конкурентным преимуществом цистерн моделей
15-6855, 15-9542 и 15-9541 являются увеличенные сроки межремонтных пробегов, которые обеспечивают снижение стоимости жизненного цикла вагона более чем в 3 раза. Расчетный срок службы вагона-цистерны составляет 40 лет.
У цистерн, предназначенных для перевозки некоторых продуктов (ацеталдегид, этиловая жидкость, хлор, аммиак) котлы в верхней части оборудованы теневой защитой (рисунок 1.16). Теневая
защита предотвращает воздействие прямых солнечных лучей на котел цистерны, снижая перегрев грузов и его потере (через предохранительный клапан), заражению окружающей й среды и возможному нарушению прочности котла.
Модель 15-1555-03
Рисунок 1.16 – Цистерна для хлора с теневой защитой
Цистерны, предназначенные для перевозки вязких и затвердевающих грузов, оборудуются устройствами его подогрева с помощью
теплоносителей: горячая вода, пар или воздух. В качестве устройств
подогрева могут быть подогревательный кожух, змеевики внутри
или снаружи котла, электронагревательные трубчатые элементы.
На рисунке 1.17 приведена конструкция цистерны, оборудованная
подогревательным кожухом с использованием пара и горячей воды.
Такая конструкция используется для перевозки вязких нефтепро-
24
дуктов, патоки, желтого фосфора уксусной кислоты капралактама,
фенола и другое.
Модель 15-011-03
Рисунок 1.17 – Цистерна с подогревательным кожухом
Цистерны, предназначенные для перевозки скоропортящихся
(молоко, плодоовощные соки, виноматериалы и другое) и затвердевающих (жидкий пек, жидкая сера, капролоктам, паста сульфонола,
нафталин, амил и суперфосфорная кислота) грузов для поддержания
температурного режима, оборудованы термоизоляцией. Затвердевающие грузы имеют высокую температуру загрузки (до 3000 С), которую необходимо поддерживать при транспортировке для обеспечения слива из котла цистерны.
Для поддержания необходимой температуры, на цистернах для
затвердевающих грузов применяется сочетание теплоизоляции котла с подогревательным кожухом, внутренним змеевиком или электронагревателями.
На рисунке 1.18 показана инновационная цистерна для перевозки расплавленной серы модели 15-9544.
25
Модель 15-9544
Рисунок 1.18 –Цистерна для перевозки расплавленной серы
В традиционных конструкциях вагонов для перевозки серы расплавленной подогретый ТЭНами воздух, поднимаясь, сосредотачивается в верхней части кольцевого зазора подогревательного кожуха,
эффективно подогревая теплоизоляцию и через неплотности выходя в атмосферу (рисунок 1.19, а).
Область сосредотачения
аб
горячего воздуха
Уровень продукта
Теплоизоляция
Котел
Подогревательный
кожух
Полост ТЭНов
ТЭНы
Область сосредотачения
горячего воздуха
Рисунок 1.19 – Устройство теплоизоляции котла цистерны
26
В кожухе инновационного вагона-цистерны разрыв кольцевого
зазора приводит к перераспределению горячего воздуха ниже уровня продукта, интенсифицируя теплообмен и вынуждая разогретый
воздух совершать полезную работу. Кроме того, увеличенный на 15 %
слой теплоизоляции в наиболее нагретой части котла положительно сказывается на теплотехнических характеристиках вагона (рисунок 1.19, б). Улучшенная теплоизоляция позволяет сохранить грузы
в горячем состоянии до 10 суток. Наряду с повышением эффективности теплопередачи это приводит к сокращению времени разогрева, сливо-наливных операций, а также энергозатрат.
Инновационный вагон-цистерна в полной мере отвечает всем
действующим документам и оснащен сливо-наливной арматурой из
молибденовой стали, обеспечивая закрытый слив-налив продукта.
Вагон-цистерна имеет значительное количество инноваций, учитывающих опыт эксплуатации и тенденции развития специализированного подвижного состава (таблица 1.7).
Таблица 1.7 – Параметры цистерн
Нименование
параметра
Производитель Азовмаш РМ Рэйл
Масса тары, т min max -
Грузоподъемность, тс 65,5 65,5 71,5
Объем котла, м
Срок службы, лет 24 24 до 32
Осевая нагрузка, тс/ось 23,5 23,5 25
3
15-1482-05 15-1256 15-9544
Модель вагона-цистерны
УК
РэйлТрансХолдинг
26,08
27,72
38,5 38,4 42,15
27,3
28,5
27,7
28,5
У большинства конструкций цистерн котел изолирован термоизоляционным материалом толщиной 200…300 мм, покрытым металлическим кожухом, представляющим собой цилиндрическую обечайку с днищами.
Калибровка цистерн. Массу перевозимого в цистернах жидкого
груза (нефтепродукты и большинство химических грузов) определяют замерно-калибровочным методом. Для этого определяется высота
налива котла, учитывается плотность жидкого груза, а затем с помощью специальных таблиц калибровки, в которых приведена емкость
27
котла в зависимости от уровня налива груза, подсчитывается масса
перевозимого жидкого груза в данной цистерне.
Каждая цистерна имеет калибровочный тип, который обозначен
в виде металлических цифр, приваренных к котлу на обеих сторонах
его цилиндрической части.
Объем жидкости в цистернах определяется по «Таблицам калибровки железнодорожных цистерн» исходя из типа цистерны и высоты налива [14]. Ниже приведен фрагмент таблицы.
ТАБЛИЦА
поинтервальных объемов котла железнодорожной цистерны
для бензина модель 15-5103 с торосферическими днищами
Тип калибровки 79
ЭСКИЗ СОСУДА
42 1890
622
3000
1960
9220
11164
40°
3980
r 300
R 3000
Н, дм V, дм3Н, дм V, дм3Н, дм V, дм3Н, дм V, дм
0,1 12 0,6 359 1,1 976 1,6 1668
0,2 34 0,7 482 1,2 1109 1,7 1818
0,3 62 0,8 603 1,3 1242 1,8 1971
0,4 95 0,9 725 1,4 1381 1,9 2127
0,5 216 1,0 849 1,5 15,23 2,0 2287
3
Определение веса жидкости в цистерне начинается с измерения
высоты налива, которое производится специальным измерительным
прибором – метрштоком. Метршток представляет собой металлическую трубу диаметром 20…25 мм и длиной 3500 мм, на которой имеется шкала с миллиметровыми делениями. При замере уровня на-
28
лива метршток через люк плавно и строго вертикально опускается
до упора в нижнюю образующую цилиндрической части котла. Вес
груза определяется произведением объема груза на его плотность при
температуре загрузки.
29
¨»ВИ»ТАИГАГОМНЛЙДМН½ЙЙМИЙ½ИЦРОВЖЙ½СГМНАЛИЦ
ªЙИЪНГАЙ¼ЙЖЙТАТИЙДЕЙИМНЛОЕСГГ
Выбор формы детали, узла или сооружения определяется многими факторами: назначением, условиями работы, методами расчета и другое. На этом фоне особенно выделяется оболочка – тонкостенная пространственная система, очерченная по криволинейной
поверхности. Оболочка способна выдержать самые разнообразные
виды нагрузок, обеспечивает изоляцию от окружающей среды, легко обтекается потоком воздуха, и при этом является самой выгодной
в отношении массы.
Абсолютное большинство оболочечных конструкций является
оболочками вращения: цилиндрические, сферические, торообразные, конические и т. п. Перечисленные поверхности получают путем вращения кривых (образующих) вокруг прямолинейной оси. При
вращении одной второй части окружности вокруг оси получается
сферическая поверхность (рисунок 2.1, а) , а при вращении окружности вокруг оси получится торообразная поверхность (рисунок 2.1, б).
а б
Рисунок 2.1 – Оболочки вращения:
а – сферическая; б – торообразная
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]