Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Железнодорожные цистерны. Конструкция и расчет котлов. Учебное пособие
.pdf
£ЗАИИЙДОЕ»В»НАЖЧ
ГУК Роберт (1635–1703) – определил фундаментальную закономерность выражающую зависимость между силой и вызываемым ею
перемещением: «Каково удлинение, такова и сила». Данную взаимосвязь изучалась на струне с грузом. Чем больше масса подвешиваемого груза, тем больше увеличивается и длина проволоки. Разница между длиной проволоки в нагруженном состоянии и ее первоначальной
длиной называется абсолютной деформацией
Δ = l – l
,
0
где l – длина проволоки в нагруженном состоянии, м;
l
– первоначальная длина проволоки, м.
0
В современной научной литературе используется безразмерная
величина, ка отношение абсолютной деформации к исходной длине, выраженная в процентах
'
H
%
100
l
0
.
КОШИ Огюст Луи (1789–1857) – сформулировал понятие «напряжение». По своей природе практически все материалы обладают свойствами сплошности и однородности. Гипотеза сплошности
и однородности позволяет применять к исследованию прочности
конструкций аппарат высшей математики, а именно анализ бесконечно малых величин. На основе сформулированной гипотезы и концепции упругости материала в точке для бесконечно млой площадки
внутри тела вводится важнейшее понятие в механике – напряжение.
Состояние тела в любой точке под действием внешней силы будет характеризовать напряжение
F
,
V
S
где F – действующая сила, Н;
2
S – площадь поперечного сечения, м
.
81
Напряжение характеризует действие внешней нагрузки на атомы
и молекулы материала, которые под действием этих сил сближаются
(сжатие) или удаляются (растяжение) друг от друга.
ЮНГ (Янг) Томас (1773–1829) – ввел представление о модуле
упругости материала Е. На любом этапе нагружения упругого материала отношение σ к ε остается постоянным:
.
ЕV
H
Введение понятия о модуле упругости (модуль Юнга) позволило
окончательно сформулировать закон Гука в виде
σ = Еε.
ПУАССОН Симеон Дени (1781–1840) – французский математик,
механик и физик. Коэффициент Пуассона (μ) – величина отношения относительного поперечного сжатия к относительному продольному растяжению. Этот коэффициент зависит не от размеров тела,
а от природы материала, из которого изготовлен образец. Коэффициент Пуассона и модуль Юнга полностью характеризуют упругие
свойства изотропного материала. Как показывает опыт, при сжатии
коэффициент Пуассона имеет то же значение, что и при растяжении.
Для абсолютно хрупких материалов коэффициент Пуассона равен 0,
для абсолютно несжимаемых – 0,5. Для большинства сталей этот коэффициент лежит в районе 0,3, для резины он равен приблизительно 0,5.
ТИМОШЕНКО Степан Прокофьевич (1878–1972) – российский,
украинский и американский учёный-механик. Окончил Петербургский институт путей сообщения. Является автором множества трудов в области механики сплошных сред и сопротивления материалов.
Разработал теорию устойчивости упругих систем, развил вариационные принципы теории упругости и применил их в решении различных инженерных задач. С. П. Тимошенко разработал теорию изгиба стержней и пластин с учётом сдвиговых деформаций. Выполнил
цикл работ по кручению, удару и колебаниям стержней, решил задачу о концентрации напряжений вблизи отверстий.
ДВУХГЛАВОВ Вячеслав Александрович – главный конструктор Уральского конструкторского бюро по вагоностроению с 1972
по 1994 годы.
Под руководством В. А. Двухглавова спроектированы большегрузные шести и восьмиосные полувагоны, разработан и внедрен в про-
82
изводство цельнометаллический полувагон, цистерны для перевозки
нефтебензиновых продуктов и сжиженных газов, двух-, трех-, и четырехосные тележки и многое другое. В этот период УКБВ являлось
головным разработчиком (калька держателем) по кузовам, тележкам
и автосцепному оборудованию. Вячеслав Александрович был талантливым инженером и организатором, неутомимым тружеником, эрудированным специалистом. Он любил свое дело, был требователен к
себе, обладал высоким чувством ответственности за порученное дело.
Он умел четко спланировать и организовать работку, с уважением и
вниманием выслушать точку зрения подчиненных, поддержать любую творческую инициативу и мобилизовать коллектив.
83
Г¼ЖГЙ¾Л»ПГТАМЕГДМКГМЙЕ
1. Стандарт ОАО «РЖД» (СТО РЖД 10.002-2015) Вагоны грузовые инновационные. Правила оценки экономической эффективности. Утвержден Распоряжением ОАО «РЖД» от 26.04.2016
№ 768р. – М., 2015. – С. 38.
2. ГОСТ 15.902–2014 Система разработки и постановки продукции
на производство. Железнодорожный подвижной состав. Порядок разработки и постановки на производство. – М. : Стандартинформ, 2014. – 36 с.
3. ГОСТ 51659–2000 Вагоны-цистерны магистральных железных
дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия. – М. : Госстандарт России, 2000. – 10 с.
4. ГОСТ 32913-2014 Аппараты поглощающие сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки. – М. : Стандартинформ,
2015. – 12 с.
5. Бубнов В. М. Создание и внедрение нового поколения железнодорожных цистерн с улучшенными технико-экономическими характеристиками: автореф. дис. … докт. техн. наук: 05.22.07 / Бубнов Валерий Михайлович. – М., 1991. – 47 с.
6. ГОСТ 6533–78 Днища эллиптические отбортованные стальные
для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры. – М. : Госстандарт Союза ССР, 1978. – 26 с.
7. ГОСТ 26421–80 Днища эллипсоидные отбортованные алюминиевые. Размеры. – М. : Издательство стандартов, 1999. – 27 с.
8. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03). Серия 03. Выпуск 24 /
Колл. авт. – М. : Научно-технический центр по безопасности
в промышленности, 2008. – 188 с.
9. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на
прочность. – М. : Издательство стандартов, 1989. – 73 с.
10. Конструирование и расчет вагонов : учебник для вузов ж.-д. транспорта / В. В. Лукин, Л. А. Шадур Л. А., В. Н. Котуранов и др.;
под ред. В. В. Лукина — М. : УМК МПС России, 2000. – 731 с.
84
11. Смольянинов А. В. Конструирование и расчет вагонов: метод.
рекомендации / А. В. Смольянинов, В. А. Пранов. – Екатеринбург : УрГУПС, 2017. – 147.
12. ГОСТ 33211–2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности
и динамическим качествам. – М. : Стандартинформ, 2016. – 54 с.
13. Вершинский С. В. Расчет вагонов на прочность / С. В. Вершинский,
Е. Н. Никольский, Л. Н. Никольский; под ред. Л. А. Шадура. –
М. : Транспорт, 1971. – 432 с.
14. Соглашение о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС). Приложение 2. Правила перевозок опасных
грузов. Организация сотрудничества железных дорог (ОСЖД).
Действует с 1 ноября 1951 г. с изменениями и дополнениями на
1 июля 2011 г.
15. Таблицы калибровки железнодорожных цистерн. – М. : Транспорт–Трансинфо, 1997. – 107 с.
16. Кривой А. Л. Цистерны. Конструкция, эксплуатация, ремонт /
А. Л. Кривой – М. : Транспорт, 1966. – 232 с.
17. Чугунов Г. Ф. Цистерны для порошкообразных грузов / Г. Ф. Чугунов, Е. А. Лалуев. – М. : Транспорт, 1981. – 85 с.
18. Шадур Л. А. Развитие отечественного вагонного парка /
Л. А. Шадур. – М. : Транспорт, 1988. – 279 с.
19. Цистерны. (Устройство, эксплуатация, ремонт): Справочное пособие / В. К. Губенко, А. П. Никодимов, Г. К. Жилин. – М. :
Транспорт, 1990. – 151 с.
20. Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов:
справочное пособие. – М. : Издательство стандартов, 1993. – 215 с.
21. Морчиладзе И. Г. Железнодорожные цистерны : учебное пособие для работников железнодорожного транспорта / И. Г. Морчиладзе, А. П. Никодимов, А. В. Третьяков. – М. : ИБС-Холдинг, 2006. – 516 с.
85
ª«£¦©¡¨£
Ц¿АЛБЕГГВgªЛ»½ГЖ»КАЛА½ЙВЙЕЙК»МИЦР¾ЛОВЙ½
©Л¾»ИГВ»СГЪМЙНЛО¿ИГТАМН½»БАЖАВИЦР¿ЙЛЙ¾©¬¡o
Пункт 6.8.2.1.7 – Надлежит принимать необходимые меры для
защиты котла от опасности деформации, связанной с образованием
внутреннего разряжения (вакуума).
Котлы цистерн, за исключением котлов согласно п.6.8.2.2.6, которые оснащены вакуумными клапанами, должны быть рассчитаны
на внешнее (избыточное) давление не менее 21 кПа (0,21 бар). Котлы цистерн, которые используются только для перевозки твердых веществ (порошкообразных или гранулированных) групп упаковки II
или III, которые во время транспортировки не переходят в жидкое
состояние, должны быть рассчитаны на внешнее (избыточное) давление не менее 5 кПа (0,05 бар). Вакуумные клапаны должны быть
отрегулированы так, чтобы они открывались при значении давления, не превышающего внешнего расчетного давления, на которое
спроектирован котел цистерны. Котлы цистерн без впускных клапанов должны быть рассчитаны на внешнее (избыточное) давление,
которое может появиться при эксплуатации, но не менее 0,04 МПа.
Пункт 6.8.2.1.14 – Расчетное давление указано во второй части
кода (см. п. 4.3.4.1), приведенного в колонке 12 таблицы А в главе 3.2.
Если указана буква «G», то применяются следующие требования:
а) Котлы, опорожняемые самотеком и предназначенные для перевозки веществ, давление паров которых при 50°С не превышает
110 кПа (1,1 бар) (абсолютное давление), должны рассчитываться
на давление, равное удвоенному статическому давлению подлежащего перевозке вещества, но не менее удвоенного статического давления воды.
б) Котлы, наполняемые и опорожняемые под давлением и предназначенные для перевозки веществ, давление паров которых при
50°С не превышает 110 кПа (1,1 бар) (абсолютное давление), должны рассчитываться на давление, которое в 1,3 раза превышает наибольшее значение давления наполнения или опорожнения.
Если указано числовое значение минимального расчетного давления (манометрическое давление), то котел должен рассчитываться
на давление, которое не менее чем в 1,3 раза превышает наибольшее
86
значение давления наполнения или опорожнения. В этих случаях
применяются следующие минимальные требования:
в) Котлы, предназначенные для перевозки веществ, давление паров которых при 50°С составляет более 110 кПа (1,1 бар), а температура кипения (начала кипения) – более 35°С, независимо от системы
наполнения или опорожнения, должны рассчитываться на давление,
составляющее не менее 150 кПа (1,5 бар) (манометрическое давление),
или на давление, которое в 1,3 раза превышает давление наполнения
или опорожнения, в зависимости от того, какое из этих значений выше.
г) Котлы, предназначенные для перевозки веществ, температура
кипения (начала кипения) которых составляет не более 35°С, независимо от системы наполнения или опорожнения, должны рассчитываться на давление, которое в 1,3 раза превышает наибольшее значение давления наполнения или опорожнения, однако это давление
должно быть не менее 0,4 МПа (4 бар) (манометрическое давление).
Пункт 6.8.2.1.15 – В любом случае расчетное давление должно
быть не менее
1,3 рабочего давления (если в особых
предписаниях по отдельным классам опасности не требуется иное);
суммы избыточного давления паров
жидкости или газа при набольшей рабочей температуре и давления гидравлического удара при ударном взаимодействии
вагона-цистерны с соседними вагонами.
Давление гидроудара определяется
по формуле
m
1
в
mF
бр
[МПА]
р,
N
Г
где
N – сила удара в автосцепку, принима-
ется N = 3,0 МН;
m
– масса вещества в цистерне, исхо-
B
дя из полной грузоподъемности цистерны, [кг],
mБР – масса брутто вагона-цистерны, [кг],
F – площадь внутреннего поперечного
сечения цистерны, [м2]
1,3 рабочего давления, если в особых
предписаниях по отдельным классам опасности не требуется иное.
Для крупнотоннажных контейнеров
(массой брутто 10 т и более):
1,3 рабочего давления (если в предписаниях по отдельным классам опасности
не требуется иное);
– суммы избыточного давления паров жидкости или газа при наибольшей
рабочей температуре и давления гидравлического удара при ударном взаимодействии вагона с гружеными контейнерами
с соседними вагонами.
Давление гидроудара определяется
по формуле
ma
6
жгn
Р
где
m
– масса вещества, исходя из полной
Ж
грузоподъемности контейнера, [кг],
аn – продольное ускорение вагона, прини-
мается аn = 4g (g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения), [м/с2],
– площадь внутреннего поперечного
F
сечения цистерны, [м2]
[МПА],
10
F
87
Пункт 6.8.2.1.16 – Допускаемые напряжения принимаются рав-
ными:
– при определении минимальной толщины стенки цистерны при
действии расчетного давления по п. 6.8.2.1.14 меньшее из двух величин:
[σ] = 0,75 Rе [МПа] или [σ] = 0,5 Rm
[МПа],
– при гидравлических испытаниях цистерны по п. 6.8.2.1.15:
[σ] = 0,9 Rе
[МПа],
где:
Rе – минимальный нормированный предел текучести при рас-
тяжении или условный предел текучести при относительном остаточном удлинении 0,2%. Для аустенитных сталей Rе
принимается при относительном остаточном удлинении 1%.
Для цистерн, систематически работающих при температуре 50
о
С
и более, допускаемые напряжения уменьшаются в соответствии с
указаниями компетентных органов.
Допускаемые напряжения при действии
расчетного давления для цистерн безрамных вагонов-цистерн принимаются равными 0,95 от указанных допускаемых напряжений.
При расчете или испытаниях на прочность контейнера-цистерны на действие сил инерции по п 6.8.2.1.2
Re
[] , Re
V # 067
,
15
[МПа].
88
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]