МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Вагоны»

Курсовая работа

по дисциплине:

«Конструирование и расчёт вагонов»

на тему:

«Восьмиосная цистерна для перевозки светлых нефтепродуктов»

выполнила:

Фаизова С.А.

гр.581.

проверил:

Александров Е.В.

Самара 2011

Содержание.

Введение

1 Анализ существующих конструкций

2 Общая характеристика вагона

0. Колесная пара для вагонов нового поколения…………………………....12

1. Тележка для грузовых вагонов нового поколения……………………...13

2. Автосцепное устройство……………………………………………….…15

3. Тормозное оборудование………………………………………………....16

3 Определение основных параметров

4 Вписывание вагона в габарит

5 Индивидуальное задание

Заключение

Список использованных источников

Исходные данные.

№ п/п	Тип вагона	Осность	Габарит	Осевая нагрузка, кН	Удельный объем, м3/т	Коэффициент тары	Диаметр внутренний, мм	Внутренний радиус днища, мм	Внутренняя высота овалоидной части, мм	Высота днища, мм	Толщина листов, мм
											Верхнего	Среднего	Нижнего	Днища
15	Цистерна	8	Тц	240	1,20	0,410	3000	3300	530	590	8	9	12	10

Требуется спроектировать восьмиосную цистерну.

Введение

Технология вагоностроения и ремонта вагонов является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных и разнообразных технологических процессов, используемых при изготовлении и ремонте вагонов в целом, их сборочных единиц и деталей. Сложны и многообразны процессы изготовления и ремонта вагонов. Для их осуществления требуются значительные затраты труда и времени, необходимы различное технологическое оборудование и оснастка. Разнообразен и теоретический аппарат, который используется при решении технологических задач. В разработке технологии вагоностроения и ремонта вагонов широко используются: - теория пластических деформаций, - резания металлов, - сварочного производства и др. Наибольшее развитие технология вагоностроения и ремонта вагонов получила после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже с 1920 г. началось восстановление вагонного парка железных дорог, а с 1923 г. возобновилось строительство новых вагонов. С этого времени вагоностроение непрерывно развивалось, и железнодорожный транспорт оснащался все более совершенными вагонами. Значительных достижений отечественное вагоностроение и вагоноремонтное производство достигло в 30-х годах, когда были созданы новые четырехосные грузовые и пассажирские вагоны. Вагоностроительные и вагоноремонтные предприятия оснащались новой техникой. Ручные процессы производства заменялись механизированными. Внедрялись специальное оборудование, ковочные и штамповочные молоты, прессы и металлорежущие станки. Колесные цехи заводов оснащались высокопроизводительными специальными станками по обработке вагонных осей, колес и колесных пар. В рессорно-пружинных цехах стали использоваться рессорные гибозакалочные машины и станки для изготовления вагонных пружин. При сборке широко использовались пневмоинструмент для выполнения клепальных работ, а также электродуговой и электроконтактный методы сварки. В послевоенный период дальнейшее развитие вагоностроения и вагоноремонтного производства происходило с учетом применения электрической и тепловозной тяги. Значительно изменились состав вагонного парка и конструкция вагонов. Основным типом пассажирских и грузовых вагонов стали цельнометаллические вагоны. Изменились также технологические процессы изготовления и ремонта вагонов. Технология вагоностроения в современных условиях базируется на применении большого числа разнообразных технологических процессов (механических, электрических, электрохимических, акустических, химических, термических и др.) и на их комплексной механизации и автоматизации. Основу вагоностроительного и вагоноремонтного производств составляют специализированные предприятия, оснащенные высокопроизводительными станками, автоматическими и механизированными поточными линиями для изготовления и ремонта деталей и сборочных единиц вагонов. Развитие технического уровня конструкций новых вагонов осуществляется в направлении повышения их прочности и надежности, соответствующем условиям современной эксплуатации. Предусматривается строительство крытых вагонов только в цельнометаллическом исполнении. При изготовлении новых вагонов будут использованы наиболее экономичные материалы, легкие сплавы, прогрессивные методы литья и ковки, сварные конструкции, принципы унификации и стандартизации сборочных единиц и деталей вагонов и их взаимозаменяемости. Для повышения качества ремонта и надежности вагонов большое значение имеет уровень технологии вагоноремонтного производства. Поэтому предусмотрены внедрение на вагоноремонтных предприятиях прогрессивных технологических процессов восстановления деталей и сборочных единиц вагонов, повышение уровня требований к соблюдению технологической дисциплины. Главное направление развития современного вагоноремонтного производства состоит в его дальнейшей индустриализации, основой которой служит система машин, обеспечивающая комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов ремонта вагонов и производства запасных частей. Основной путь повышения уровня механизации и автоматизации вагоноремонтного производства — применение методов и технических средств программного управления. Данная курсовая работа посвящена проектированию восьмиосной цистерны с осевой нагрузкой 235 кН по габариту 1-Т, предельной нагрузкой на 1 метр пути 81 кН/м. В работе произведен расчет грузоподъёмности, расчет котла цистерны.

1 Анализ существующих конструкций Конструкции нефтеналивных цистерн.

Восьмиосная цистерна (рис. 1) для нефтепродуктов модели 15-1500 строится по габариту 1-Т и имеет безрамную конструкцию. Характеристика цистерны приведена в табл. 1. Котел цистерны состоит из сваренных посе­редине двух цилиндрических обечаек 2. Каждая обечайка выполне­на, из продольных листов — нижнего толщиной 12 мм, боковых и верхних — 9 мм и двух эллиптических днищ 6 толщиной 10 мм. Котел снабжен двумя люками 3 диаметром 570 мм, герметически закрываемыми крышками и оборудованными двумя сегментными планками на разных высотах для контроля предельных уровней за­полнения котла, а также приводом затвора сливного прибора. Для повышения жесткости и прочности котел подкреплен десятью - образными кольцевыми шпангоутами 5, которые приваривают снаружи цилиндрической части котла в середине и над опорами. Для обеспечения полного слива груза предусмотрены уклоны к сливным приборам. Эти уклоны создаются выштамповкой нижне­го (броневого) листа на глубину 20-30 мм. Котел оборудован дву­мя универсальными сливными приборами 7, двумя предохрани­тельно-впускными клапанами 4, наружной 1 и внутренней лестни­цами, площадкой в зоне люка для обслуживающего персонала. На концах котла (рис.2, а) размещены опоры, имеющие хребтовую 2 и шкворневую 3 балки с концевыми и боковыми обрамлениями. Опоры приварены снизу к броневому листу и служат для передачи основных нагрузок на котел и соединительные балки тележек. В зоне опоры нижний лист котла усилен опорными накладками 4 толщиной 12 мм. Котел цистерны приварен к опорному листу 6. В свою очередь опорный лист 6 посредством ребер закреплен на шкворневой балке 3. Кроме того, котел приварен к хребтовым бал­кам 2 при помощи специальных лап 1 и 5.

Рисунок 1 - Восьмиосная цистерна для нефтепродуктов

Рисунок 2 - Опора котла цистерны

В цистернах первых выпусков по концам котла предусмотрены ниши 14 (рис.2,) , внутри которых размещены укороченные хребтовые балки 2. Хребтовая балка совместно с концевой 9, шквор­невой 3 и боковыми 8 балками образуют раму, на которой жестко закреплен котел своей консольной частью. Для этого к нижнему ли­сту 10 котла приварен опорный лист 6, а он в свою очередь к хребто­вой и шкворневой балкам и подкреплен ребрами жесткости 7. В пересечении хребтовой и шкворневой балок закреплен пятник 11, усиленный надпятниковой коробкой 12. Для ограничения боковой качки котла к нижнему листу шкворневой балки приварены скользуны 13. Вследствие большой трудоемкости выштамповки ниш в ниж­нем листе котла такая конструкция его соединения с рамой развития не получила.

Для увеличения провозной способности железных дорог Мариупольским заводом тяжелого машиностроения (Азовмаш) совместно с кафедрой «Вагоны и вагонное хозяй­ство» Московского института инженеров железнодорожного транспорта (ныне Москов­ский государственный университет путей сообщения — МИИТ) создана восьмиосная ци­стерна безрамной конструкции модели 15-871. У нее отсутствуют хребтовая балка между шкворневыми узлами и про­дольные боковые балки. Грузо­подъемность 120 т . Уве­личенный до 1,14 м 7т удельный объем котла позволяет лучше ис­пользовать грузоподъемность цис­терны, а повышенная до 80 кН/м погонная нагрузка позволяет увеличить на 30—35 % массу по­езда при существующих ограни­чениях его длины и тем самым достичь большей провозной спо­собности железных дорог, со­кратить капитальные вложения на развитие пропускной способ­ности, снизить себестоимость перевозок, увеличить произво­дительность труда.

При проектировании восьмиосных цистерн безрамной конструкции исходят из тен­денции развития современного вагоностроения, где идея применения цельнонесущего кузова получила всеобщее признание. В таком кузове, которым является у цистерны котел, лучше используются все его основные элементы, он имеет меньшую массу, чем кузов с несущей рамой. Котел цистерны цилиндрической формы со сравнительно тол­стыми стенками в большей мере, чем кузова других типов вагонов, может быть использованы.

Котел цистерны состоит из цилиндрической части 1 и двух днищ 9эллиптической формы. По­вышение прочности и устойчивости оболочки котла при малой его массе достигается приваренны­ми к котлу под креплением кольцевыми шпангоутами 7 и 8 омегообразного поперечного сечения. Котел имеет два сливных прибора б универсального типа и два колпака с крышками 4 малого объе­ма для налива груза, при котором 2 % объема котла остаются не заполненными грузом для компен­сации температурного расширения груза. Исследования, проведенные ВНИИЖТ, показали, что неполное заполнение котла грузом не представляет угрозы для безопасности движения поездов и прочности котла. Вблизи колпака расположены два предохранительно-впускных клапана 2. Котел оборудован наружной 3 и внутренней 5 лестницами, помостами и ограждениями около колпаков с крышками 4. Основные части котла и его опор изготовлены из низколегированной стали 09Г2Д.

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.

В отличие от ранее применявшихся сливных приборов с одним металлическим клапаном универсальный сливной прибор оборудован дополнительным клапаном и имеет резиновые уплотнения, что обеспечивает более высокую надежность герметизации котла(рис.3)

Рис.3 Универсальный сливной прибор.

Верхний конец штанги 9 этого прибора, снабженный откидным воротком, размещен в люке, а ее нижний конец, имеющий резьбу, ввинчен в стойку 10. Внизу штанга соединена с клапаном 8 болтами 11, входящими в кольцевую выточку штанги. Такое соединение при вращении штанги позволяет клапану перемещаться вверх и вниз, не допуская его поворота.

От перекоса клапан при его подъеме удерживается перьями 12. Для центрирования в седле клапан снабжен нижними перьями 13, а для обеспечения плотности затвора — резиновым уплотнительным кольцом 18, укрепленным прижимным кольцом 19 и шпильками 20. 

Дополнительный затвор состоит из крышки 3 с резиновым уплотнительным кольцом 5, которое прикрепляется к крышке коническим кольцом 2 и болтами 21. Крышка прижимается к наконечнику корпуса 6 винтом 7, через кольцевую выточку которого пропущены болты 15, соединяющие винт с крышкой 3.

Здесь также исключается поворот крышки при вращении винта.

Опора для винта — откидная скоба 4, подвешенная на валиках 14, которые укреплены на наконечнике корпуса 6. Для удобства вращения винта предусмотрена кольцевая ручка, а для предотвращения самопроизвольного открывания крышки — стопорная гайка с рукояткой16.

Корпус сливного прибора в отличие от применявшихся ранее окруженпароподогревательной рубашкой 7, используемой для разогрева груза в зоне клапана и оттаивания льда.

Избыточное и пониженное (вакуум) давления в котле создают опасность для прочности и устойчивости его оболочки. Поэтому котлы цистерн оборудуют предохранительно-впускными клапанами. 

Корпус 6 предохранительно-впускного клапана укреплен в верхней части котла 7. 

При давлении в котле, превышающем усилие пружины 5, отрегулированном в цистернах общего назначения на давление 0,15 МПа и в кислотных 0,25— 0,30 МПа, ее сопротивление преодолевается и клапан 3, имеющий направляющую втулку 4, поднимается со своего седла вверх, открывая выход газа в атмосферу через отверстия а. 

При снижении давления в котле в цистернах общего назначения на 0,01 МПа, а в специальных    на    0,02—0,03 МПа сжимается пружина 2, клапан  опускается, и воздух через отверстия а входит в котел.

Таблица 1 - Техническая характеристика нефтеналивных цистерн

Показатели	Восьмиосная цистерна для светлых нефтепродуктов
	15-1500	15-871
Грузоподъемность, т	125,0	120
Тара, т	51	48,8
Полный объем котла, м3	161,6	140
База вагона	13,92	13,79
Длина, м:
по осям сцеплений автосцепок	21,25	21.12
по концевым балкам рамы	20,12	19.99
Ширина кузова максимальная, м	3,27	3.27
Наружная длина котла, м	20,65	20.02
Внутренний диаметр котла, м	3,2	3.0
Высота цистерны от уровня головок рельс	-	4.83
Коэффициент тары	0,41	0.41
Удельный объем котла, м3/т	1,25	1.14
Нагрузка о на рельсы, кН т колесной пары	215,8	211
Конструкционная скорость, км/ч	120	120
Габарит по ГОСТ 9238	1-Т	1- Т

За базовый вариант выбираю цистерну модели 15-1500.