Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Железнодорожные цистерны. Конструкция и расчет котлов. Учебное пособие
.pdf
Цилиндр или конус получаться при вращении прямой линии вокруг оси (рисунок 2.2).
А
Образующая прямая
Ось вращеня
Б
Рисунок 2.2 – Фрагмент цилиндрической поверхности котла цистерны
При вращении части эллипса АВ получается эллипсоидная поверхность, а прямой ВС – цилиндрическая поверхность (отбортовка днища) (рисунок 2.2).
аб
ВС
А
Ось
вращения
АБ – фрагмент эллипса; БС – прямая
Рисунок 2.3 – Днище котла цистерны:
а– теоретическая поверхность; б – физическое днище
31
Как силовые конструкции оболочки получили широкое распространение. Особая роль принадлежит оболочкам как емкостей для
хранения и транспортировки разнообразных продуктов.
Оболочка котла цистерны состоит из эллиптической и цилиндрической оболочек.
®МНЛЙДМН½ЙСГМНАЛИЦ
Несмотря на большое разнообразие конструкций цистерн, они
имеют общие, присущие всем конструкциям узлы. Цистерна состоит из следующих основных частей: автосцепного 8 и автотормозного оборудования 11, ходовых частей 9, объединенных рамой 13.
Эти узлы образуют типовую платформу четырехосной цистерны. На
раме котел 1 крепиться посредством фасонных лап 10, опирается на
лежневые опоры 7 и притягивается стяжными хомутами 6. Котел
цистерны имеет устройство погрузки 3 и выгрузки 12, наружную 2
и внутреннюю 4 лестницы, предохранительно-контрольную арматуру 5 (рисунок 2.4).
Тележки являются ходовой частью цистерны, через которую осуществляется взаимосвязь цистерны и пути, а также направленное
движение по рельсовому пути.
Автосцепное устройство предназначено для автоматического сцепления цистерн, удержания их на определенном расстоянии друг от
друга, передачи и амортизации продольных усилий, действующих
на цистерну во время движения в поезде и при маневрах. Цистерны
оборудуются поглощающими аппаратами класса Т2, имеющие номинальную энергоемкость не менее 100 кДж [4].
Пневматический тормоз предназначен для создания искусственного сопротивления движению поезда с целью регулирования скорости или обеспечения полной остановки. Стояночный тормоз предназначен для торможения вручную стоящего вагона.
Как отмечалось ранее, цистерны бывают рамные и безрамные.
У безрамных цистерн роль рамы выполняет котел, который воспринимает все нагрузки, действующие на цистерну. Он имеет две полурамы в концевых частях, которые усиливают конструкцию котла
и предназначены для установки автосцепных устройств и соединения с ходовой частью цистерны. Эксплуатация цистерны состоит
из следующих операций: налив продукта; транспортирование; слив
продукта; дегазация.
32
4600
3160
234 5
1
6
7
8
1500
10 9
7800
10800
12020
11188
13 12 11
3024
Рис. 2.4 – Общий вид четырехосной цистерны для перевозки нефтепродуктов
33
¥ЛАКЖАИГАЕЙНЖ»И»КЖ»НПЙЛЗА
Крепление котла на платформе предназначено для предотвращения продольного, вертикального и поперечного смещения котла относительно рамы платформы при нагрузках в эксплуатации и обеспечения перемещения концевых частей котла относительно середины
при температурных расширениях.
Крепление котла на раме платформы осуществляется в концевых
(подвижное) сечение А-А и в средней (жесткое) сечение Б-Б ее частях (рисунок 2.5).
А-А
5
А
Б
А
Б
Рисунок 2.5 – Крепление котла на раме
3
4
10
9
7
30...32
6
Б-Б
1
2
8
Для предотвращения смещения от воздействия продольных усилий котел в средней части снабжен приваренными к его нижней части лапами 1, которые соединены с лапами рамы 8 с помощью специальных болтов 2, запрессованных в отверстия лап.
Концевые части котла лежат на деревянных брусках 3 , установленных в желобах опор 4 рамы и могут перемещаться относительно ее середины при температурных деформациях. Бруски крепятся
к опорам при помощи болтов 10. К опорам котел притянут хомутами 5, предназначенными для предотвращения перемещений котла
в вертикальном и поперечном направлениях. Хомуты, охватывающие
котел, притянуты гайками 6 к кронштейнам опор рамы. Для обеспечения постоянства натяжения хомутов при тепловом расширении
установлен комплект из четырех тарельчатых пружин 7.
На рисунке 2.6 приведен вариант реализации описанной конструкции.
На опытных образцах цистерн реализована конструкция с безлежневой схемой опирания котла на раму. Котел 1( представленный на
34
рисунке 2.7) железнодорожной цистерны опирается через две жестко установленные на шкворневой балке 2 рамы 3 вагона опоры 4. Каждая опора 4 представляет собой радиально деформированный (изогнутый) верхний лист 5, установленный на вертикальных диафрагмах
6. Для увеличения жесткости опора 4 усилена поперечными ребрами 7 и планкой 8, соединяющими между собой диафрагмы 6. Через
планки 8 котел 1 притягивается хомутами 9 к опорам 4.
Рисунок 2.6 – Общий вид крепления котла цистерны на платформе
Для устранения зазора между котлом 1 и верхним листом 5 опоры
4 на верхний лист 5 равномерно укладывают регулировочные компенсаторы 10.
10
326 7
Рисунок 2.7 – Безлежневое опирание котла на платформе
1
5
9
8
4
В безрамных конструкциях четырехосных цистерн, в отличие от
конструкций с лежневой схемой крепления, котел участвует в пере-
35
даче не только вертикальных, но и продольных нагрузок, поэтому
требуется должным образом закрепить его на полурамах. Крепление
производится с помощью крайних и внутренних лап, а также ложементов (рисунок 2.8).
12
3
Рисунок 2.8 – Соединение котла с полурамой
На вертикальных стенках зетовых профилей хребтовой балки привариваются крайние и внутренние лапы толщиной 12 мм. На них ложится котел и с помощью этих элементов происходит передача продольных сил от котла на хребтовую балку и наоборот. На верхний
горизонтальный лист шкворневой балки привариваются ложементы), выполненные из листа толщиной 8 мм, повторяющий в своей
верхней части контур котла, а в нижней имеют прямой профиль. Ложементы соединяют дополнительно между собой вальцованным листом 2 толщиной 8 мм.
Котел в зоне соединения с ложементами и лапами усилен фасонными накладками. Накладка 1 в зоне шкворневой балки охватывают
котел на 160 градусов. Внутренняя накладка 2 вытянута вдоль продольной оси вагона от шкворневой балки на расстояние 2/3 половины длины цилиндрической части котла внутрь. Внешняя накладка 3
вытянута от шкворневой балки к торцам и охватывает днище на высоту 1/3 радиуса цилиндрической части.
36
Опирание котла восьмиосной цистерны (рисунок 2.9) включает шпангоуты 1 омега-образной формы, приваренные к цилиндрической части котла с обеих сторон от поперечного шва, для придания котлу необходимой жесткости. В зоне опоры котла нижний лист
усилен специальными листами 5 шириной 1000 мм и толщиной 12
мм. К концевым частям котла приварены опоры, которыми он опирается на четырехосные тележки. Опора, являющаяся одновременно консольной частью рамы, имеет хребтовую 3 и шкворневую 4 балки, а также концевые и боковые балки. Котел цистерны приварен к
шкворневой балке ребрами и листами, а к хребтовой – специальными лапами 2 и 6 с прорезями для сварки.
1
2
Рисунок 2.9 – Зона опирания котла восьмиосной цистерны на полураму:
1 – шпангоут; 2, 6 – специальные лапы, 3 – хребтовая балка;
34
4 – шкворневая балка; 5 – специальные листы
5
6
®МНЛЙДМН½»В»¾ЛОВЕГГЛ»В¾ЛОВЕГСГМНАЛИ
Конструкции устройств загрузки котла цистерны определяются
свойствами груза, его токсичностью и агрессивностью. На рисунке
2.10 показано: а – загрузка через люк; б – патрубки с заглушками для
груза и газа; в – патрубок с заглушкой для груза и патрубок для газа
с вентилем; г – патрубки с вентилями для груза и газа; д – два патрубка для груза и патрубок для газа с вентилями; ж – по два патрубка с вентилями для груза и газа; з – загрузка через сливной прибор.
Котлы цистерн, предназначенные для бензина и светлых нефтепродуктов, спирта, патоки, виноматериалов и других грузов
37
не оборудуются специальными элементами. Загрузка продукта производится через открытый люк (рисунок 2.10, а).
Котлы для перевозки других грузов оборудуются специальными
устройствами. Например, цистерны для перевозки сжиженных газов оборудованы двумя патрубками для груза и одним для газа (рисунок 2.10, д).
аб
Груз
джз
1– люк; 2– патрубки; 3– заглушка; 4– вентиль; 5– сливной прибор
Груз
Газ
Газ
Груз
1
Груз
Газ
4
2
Рисунок 2.10 – Схема вариантов установки
элементов устройств загрузки на цистернах:
вг
Газ
Груз
2
Газ
4
2
Груз
Газ
33
Груз
4
2
5
Газ
4
2
Выгрузка груза из котла цистерны может осуществляться в зависимости от свойств груза и условий разгрузки под давлением (передавливанием, сифонированием, аэропневматическим) и без давления (самотеком через сливной прибор). На рисунке 2.11 показано:
а – сливной прибор; б – патрубки с заглушками; в – патрубок для груза с заглушкой и патрубок для газа с вентилем; г – три патрубка с вентилями для груза, зачистки и газа; д – два патрубка для груза и один
для газа; ж – по два патрубка для груза и газа; з – патрубки с вентилями для груза и газа; к– устройство аэропневматической выгрузки.
На современных конструкциях цистерн вместо вентилей устанавливаются шаровые краны (рисунок 2.11).
Нижними сливными приборами оборудованы все цистерны для
широкой номенклатуры жидких и порошкообразных грузов (нефтепродукты, виноматериалы и соки, патока и молоко, суперфосфорная
кислота и другие). На рисунке 2.12, а показан универсальный сливной прибор с нижним расположением и верхним управлением, обеспечивающий выгрузку груза самотеком.
38
Люк
открыт
аб
Груз
дж з
Груз
Газ
Груз
1
Груз
Газ
4
2
вг
Газ
Груз
3
2
Газ
4
2
зачистки
Груз
к
Груз
4
2
Газ
4
2
Для
Газ Газ
Груз
Газ
4
2
5
1
Рисунок 2.11 – Схема вариантов установки элементов устройств
выгрузки на цистернах:
1– сливной прибор; 2 – патрубок; 3 – заглушка; 4– вентиль;
5 – устройство аэропневмовыгрузки
Универсальный сливной прибор для нефтебензиновых цистерн
создан в середине пятидесятых годов ХХ века группой ученых под руководством Л. А. Шадура, который практически без существенных
корректировок конструкции выпускается серийно до настоящего
времени. Прибор имеет два запорных органа-клапана, опирающихся через резиновые уплотнительные кольца (прокладки) на цилиндрические седла. Внутренний клапан прижимается винтом со штангой и рукояткой, расположенными во внутренней полости котла.
Наружный клапан прижимается винтом на откидывающейся скобе.
Универсальный сливной прибор цистерн общего назначения служит для слива груза из котла, а при необходимости налива снизу при
помощи насоса. Сливной прибор крепится к нижнему листу средней части котла. Слив производится через патрубок 8, приваренный к седлу клапана 3. Прибор состоит из штанги 2 и 9, клапана 3,
крышки с запорным устройством 6. Открытие и закрытие клапана
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 или горячей воды в полость 4 для разогрева груза в приборе.
39
а б
1
2, 9
3
8
4
7
5
6
Рисунок 2.12 – Сливные приборы цистерн:
а – универсальный сливной прибор; б – сливной прибор
с тремя запорными органами
Такая конструкция сливного прибора наряду с очевидными достоинствами обладает и определенными недостатками:
– резиновые уплотнения со временем теряют свои свойства,
и прибор начинает пропускать груз – появляются течи;
– попадание в область слива мусора, что может быть между седлом клапана и самим клапаном, приводит к потере герметичности
прибора;
– при попадании в область слива конденсата и его последующем
замерзании внутренний клапан (первый запорный орган) не прижимается к своему седлу, т. е. плотность прилегания не обеспечивается.
Основным отличием нового сливного прибора от существующих
конструкций является наличие запорного органа – шарового крана
(рисунок 2.12, б).
Шаровой кран, размещенный во внутренней полости котла цистерны, имеет два входных и одно выходное отверстие. Управление
шаровым краном осуществляется через штангу и откидывающуюся
рукоятку, размещенную в горловине люка-лаза. Для облегчения открывания шарового крана при низких температурах в конструкции
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]