Московский Государственный университет
путей сообщения (МИИТ)
Институт Транспортной Техники И Систем Управления
Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»
Курсовая работа по курсу «Конструирование и расчет вагонов»
Тема: «Расчет 4-осной цистерны для сжиженных углеводородных газов, модели 15-1519»
Выполнил:
Студент группы ТВГ-411
Васильева Е.В.
Руководитель работы:
Козлов М.П.
оценка:
дата защиты:
Москва – 2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………3
Конструкция 4-осной цистерны для сжиженных углеводородных газов, модели 15-1519………………………………………….………5
1.1.Устройство котла цистерны 15-1519………………………………..7
1.2.Ходовая часть…………………………………………………………..11
1.3. Автосцепное устройство……………………………………………....13
1.4. Расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное
устройство и опорные части……………………………………………….14
1.5. Поглощающий аппарат………………………………………………..18
1.6.Тормозное оборудование…………………..………………………......20
Основные параметры грузового вагона…………………………..…22
2.1.Этапы выбора линейных размеров вагона при проектировании…....27
2.2.Проверка соответствия требований и норм условиям сцепляемости и прохода кривых в сцепе вагонов……………………………………………..…31
2.3.Расчет кузова на прочность………………………………………….32
2.4. Коэффициенты динамики и амплитуды ускорений…..……………..34
2.5. Допускаемые значения коэффициентов динамики и ускорений
кузова………….…………………………………………………………...37
2.6. Расчеты прочности элементов ходовых частей………..……………..40
2.7. Расчет колеса и оси..…………………………………………………..45
2.8. Проверка прохода вагоном сортировочных горок и аппарелей
паромных переправ………...……………………………………………………48
3. Дополнительные оценки безопасности движения вагона, предусмотренные «Нормами».………………………………………………….49
3.1. Устойчивость от выжимания продольными силами…...……………..49
3.2.Устойчивость вагона от опрокидывания наружу кривой…………………………………………………………………………….52
Список литературы………………………………………………………….54
Введение
Последовательное проведение намеченного ОАО «РЖД» курса на обеспечение устойчивой работы железных дорог, стабильного и эффективного функционирования отрасли на основе сбалансированности использования имеющихся технических средств, внедрения технологически обоснованных принципов управления позволило в первом полугодии нынешнего года заметно улучшить работу отрасли.
Проектирование вагонов является сложной инженерной задачей, обеспечивающей безопасность движения поездов. В значительной мере оно влияет на технико-экономические показатели всех подразделений железных дорог и многих отраслей народного хозяйства и населения страны, пользующихся услугами железнодорожного транспорта. В создании нового типа и конструкции вагона принимают участие специалисты научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, заводов вагоностроительной, металлургической, электротехнической и других отраслей промышленности.
Создание высокоэффективных типов и конструкций вагонов, качественное техническое их обслуживание и ремонт во многом зависит от квалификации специалистов вагонного хозяйства. Для поддержания высокого технического уровня вагонного парка в современных условиях необходимо применение новейших технологий с использованием средств механизации и автоматизации процессов при проектировании, постройке и эксплуатации вагонов. Незначительное повышение эффективности вагонов приводит к существенным суммарным результатам.
Оптимизация перевозочного процесса и инфраструктуры, используемой для перевозок, обеспечит высокую эффективность работы железных дорог в условиях реформирования отрасли, будет способствовать сокращению эксплуатационных затрат и прибыльной работе ОАО «РЖД». Разработка плана формирования вагонов с контейнерами является актуальной проблемой для железных дорог РФ. В настоящее время среднесуточные объемы погрузки - выгрузки 38% контейнерных пунктов для переработки среднетоннажных контейнеров не превышает одного контейнера в сутки и только на 19,2% КП переработка достигает 10 у.е. Рациональная организация контейнеропотоков предусматривает наиболее экономичные пути их следования, порядок формирования поездов и вагонов с контейнерами. Календарное планирование погрузки контейнеров имеет отрицательный эффект, который состоит в том, что уменьшение периодичности приема грузов к перевозке ведет к снижению качества транспортного обслуживания грузоотправителей.
1.Конструкция 4-осной цистерны для сжиженных углеводородных газов, модели 15-1519
Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных, затвердевающих и порошкообразных грузов. Они различаются по роду перевозимых грузов, конструкции рамы, осности и калибровочному типу. Перевозимые грузы размещаются в котле, представляющем собой специфическую форму кузова. Универсальные цистерны подразделяются на цистерны для перевозки светлых (бензин, керосин, лигроин и т.п.) и темных (нефть, минеральные масла и т.п.) наливных грузов. Все универсальные цистерны железных дорог России оборудованы нижними сливными приборами, обеспечивающими надежную герметичность затворов. Массу жидкого груза, перевозимого в цистернах, определяют замерно-калибровочным способом, при котором измеряют высоту наполнения котла, учитывают плотность груза и затем по специальным калибровочным таблицам, в которых приведена емкость котлов в зависимости от уровня его налива, подсчитывают массу груза. Калибровочный тип цистерны обозначен в виде металлических цифр, приваренных к котлу на обеих сторонах его цилиндрической части. В зависимости от устройства несущих элементов цистерны разделяются на конструкции, в которых все основные нагрузки, действующие на цистерну, воспринимаются рамой котла, и конструкции, в которых эти нагрузки воспринимаются котлом (безрамные цистерны). Кроме того, цистерны различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, устройству, материалу и способу изготовления котла.
Вагон-цистерна модели 15-1519 предназначена для перевозки сжиженных углеводородных газов, легкого углеводородного сырья и смесей(пропана, н-бутана, пропилена, нестабильного газового бензина, бутилен-бутадиена, бутан-бутилена, изопрена, изоамилена, н-бутилена, псевдобутилена, широкой фракции углеводородов).
Вагон-цистерна состоит из котла, ходовых частей, ударно-тяговых приборов, тормозного оборудования.
1.1.Устройство котла цистерны 15-1519
Котел представляет собой цилиндрическую емкость сварной конструкции, состоящую из обечаек и эллиптических днищ, подкрепленную шпангоутами для повышения несущей способности и жесткости цилиндрической оболочки.
Материал котла- Ст09Г2С-12.
Котел цистерны рассчитан на рабочее давление 2,0 МПа (20 кгс/см2) и имеют толщину стенки цилиндрической части 24мм и днищ 25 мм. Люк диаметром 450 мм располагается в средней части котла.
Сливоналивная, контрольно-измерительная арматура и предохранительный клапан размещаются на крышке люка и закрыты защитным колпаком.
Перед первым наполнением цистерны после поступления вагона в эксплуатацию с завода-изготовителя или из ремонта, котел необходимо продуть инертным газом до удаления воздуха. В процессе эксплуатации свободный объем котла заполняется паровой фазой перевозимого продукта. После слива продукта давление в котле снижается до 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) откачиванием газовой фазы через газовый вентиль.
Пружинный предохранительный клапан 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 ее 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.
Слив и налив верхний передавливанием.
У рамной конструкции котел с устройствами устанавливается на платформу, включающую раму (рис. 1.2), тормозное и автосцепное оборудование и ходовую часть.
Рис. 1.2. Типовая платформа для 4-х осной цистерны
У четырехосных цистерн с расстоянием между осями сцепления автосцепок 12020 мм и базой 7800 мм котел устанавливается на типовую платформу (рис. 1.2), которая состоит из рамы 3 сварной конструкции, автоматического 2 и стояночного 4 тормозов, автоматических ударно-тяговых приборов 5 и ходовой части. Детали и узлы платформы выполняются из низколегированных и литейных сталей повышенного качества.
Параметры платформ, соответствующие требованиям, предъявляемым к подвижному составу, обращающемуся по всей сети железных дорог России, приведены ниже:
Грузоподъемность, т - 74
Масса тары, т - 14,0
База, мм -7800
Высота оси автосцепки, мм - 1040—1080
Сцепное устройство –автосцепки СА-3
Тип тормоза - автотормоз
Длина по осям сцепления автосцепок, мм - 12020
Ширина колеи, мм - 1520(1524)
Ширина платформы, мм - 3000
Конструкционная скорость, км/ч - 120
Габарит по ГОСТ 9238—83 - 0-ВМ
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 7 и опор 6, располагаемых на шкворневых балках (см. рис.1.3).
Рис. 1.3. Конструкция платформы