Проведены расчеты по выбору основных технико-экономических параметров грузового вагона, а именно по определению грузоподъемности, линейных размеров вагона; вписыванию вагона в габарит; нагрузкам, действующим на вагон и его части; по устойчивости колесной пары против схода с рельса; оси колесной пары на прочность условным методом; двухрядной цилиндрической пружины; подшипника на долговечность.

Полученные данные соответствуют требованиям по проектированию грузового вагона.

Отличительной особенностью цистерн для перевозки сжиженных газов является высокое рабочее давление в котле - 1,5-2,0 МПа (15-20 кгс/см2).

Исключение составляют цистерны для винилхлорида модели 10415-1421 и для пентана модели 15-1520, в которых рабочее давление в котле соответственно равно 0,8 МПа (8 кгс/см2) и 0,3 МПа (3 кгс/см2), поэтому все цистерны этой группы подвергаются контролю и освидетельствованию Госгортехнадзором. С целью защиты от солнечных лучей для ряда цистерн в верхней части котла применяют теневые кожухи, окрашенные в светлый цвет. Большое давление сжиженного газа внутри котла обуславливает значительную толщину его стенок (16 – 24). Налив и слив в газовых цистернах производится через вертикальные трубы, укрепленные внизу котла в поддоне, предназначенном для обеспечения полноты разгрузки груза. Котлы цистерн имеют яркие отличительные полосы на цилиндрической части и круги на днищах котла. Например, полосы шириной 0,3 м красного цвета имеют цистерны для перевозки пропана, желтого – для аммиака, защитного – для хлора.

В конструкции цистерн используются типовые узлы автосцепного устройства, автотормозного оборудования и ходовые части.

Цистерны для перевозки сжиженных газов оборудуются серийной автосцепкой СА-3 с поглощающим аппаратом Ш-1-ТМ с ходом 70 мм или аппаратом Ш-2-В с ходом 90 мм.

В автотормозном оборудовании используются воздухораспределители № 270-005-1 или № 483-000, регуляторы рычажной передачи типа 574Б или 536М и авторежимы типов 265-002 или 265 А.

В ходовых частях четырехосных цистерн используются двухосные тележки типа ЦНИИ-ХЗ моделей 18-100 (на подшипниках качения) и 18-109 (на подшипниках скольжения). Все вагоны постройки после 1978 г. оборудованы тележками на подшипниках качения. Все серийные четырехосные цистерны имеют рамную конструкцию и типовую схему крепления котла к раме. На раме смонтировано автотормозное и автосцепное оборудование. Типовая рама состоит из хребтовой, двух шкворневых и двух концевых балок. Облегченная рама имеет облегченные концевые балки, соединенные в консольной части со шкворневыми балками боковыми обвязками, выполненными из штампованного Г -образного профиля толщиной 4 мм. Полная рама включает усиленные концевые и боковые балки. Хребтовая балка выполняется из двух Z-образных профилей № 31 или швеллеров № 30 ГОСТ 5267.1-90, перекрытых сверху и снизу накладками толщиной 7 мм. На хребтовой балке крепятся кронштейны для установки тормозного оборудования, упоры автосцепного устройства и пятники, посредством которых рама опирается на надрессорные балки тележек. В средней части хребтовой балки расположены фасонные лапы для крепления котла цистерны.

Шкворневые балки изготавливаются сварными коробчатого сечения с диафрагмами жесткости. Сверху на шкворневых балках расположены сварные металлические опоры котла, в желобах которых крепятся болтами деревянные опорные бруски. Материал основных несущих элементов рамы - сталь 09Г2Д-12 по ГОСТ 19281-89.

Котел цистерны опирается концевыми частями на, деревянные бруски опор и фиксируется на них от вертикальных и поперечных перемещений стяжными хомутами при помощи винтовых муфт.

В нижней средней части котла расположены фасонные лапы, которые соединены призонными болтами с лапами хребтовой балки и предотвращают продольные перемещения котла.

Котлы четырехосных цистерн представляют собой сварную емкость из обечаек и эллиптических днищ. При толщине листов 8-12 мм обечайки свариваются из продольных листов, нижний из которых имеет обычно большую толщину. Котлы цистерн, рассчитанные на высокое рабочее давление, свариваются из цилиндрических царг и имеют постоянную толщину.

Вся сливоналивная, контрольно-измерительная арматура и предохранительный клапан размещаются обычно на крышке люка.

Лишь на нескольких моделях (15-1556, 15-1581) предусмотрена отдельная установка предохранительного клапана на фланце патрубка, расположенного рядом с люком. Типовое сливоналивное устройство цистерн для сжиженных газов (рис.1) включает два жидкостных 1 и один газовый 2 (уравнительный) вентиля с условным проходом Dy 40 Dy 38, Dy 32), к которым присоединены скоростные клапаны 3. К жидкостным вентилям присоединены сливоналивные трубы 4, концы которых закреплены в воронке 5 и доходят до поддона 6.

Рис. 1 Сливоналивное устройство цистерны модели 15-1520

Скоростной клапан (рис. 2) предназначен для автоматического перекрытия сливоналивных и уравнительного вентилей в случае разрыва внешних сливоналивных и уравнительных шлангов. Клапан состоит из двух муфт 1, 5, трубы корпуса 2, кольца 4, прокладки 3 и ползуна 6 (см. рис. 2). Ползун обеспечивает автоматическое перекрытие выходного отверстия клапана при достижении критической скорости истечения жидкости и удерживается в верхнем положении за счет внутреннего давления в цистерне. В новых моделях цистерн применяется скоростной клапан шарикового типа, в котором вместо ползуна используется стальной шарик.

Рис. 2 Скоростной клапан

Контрольно-измерительное устройство (рис. 3) включает вентили контроля слива 1, контроля предварительного уровня налива 2, предельного уровня налива 3, дренажа (зачистки) 5 и манометродержатель 4. На вентилях контроля уровня и слива установлены трубки соответствующей длины. Маховики вентилей окрашены в разные цвета: предварительного уровня наполнения - в зеленый, предельного - в красный. Газ и жидкость, поступающие через контрольные вентили при проверке уровня слива или наполнения во время сливоналивных операций, должны отводиться в специальную емкость склада продукта получателя (отправителя) груза.

Рис. 3 Контрольно-измерительное устройство цистерны для пентана модели 15-1520

Пружинный предохранительный клапан (рис. 4) 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.

Рис. 4. Предохранительный клапан

На некоторых моделях цистерн применяется предохранительный клапан с разрушаемой мембраной (рис. 5). Такая конструкция обеспечивает абсолютную герметичность до момента разрушения мембраны 12. После ее разрушения в работу включается расположенный над ней пружинный клапан максимального давления, конструкция которого в принципе подобна описанной выше.

Рис. 5. Предохранительный узел с разрушаемой диафрагмой цистерны модели 15-1556:

1 - пломба; 2 - кольцо; 3, 4, 5 - втулки; 6 - колпак; 7 - винт; 8 -пружина; 9 - прокладка; 10 - седло клапана; 11 - клапан; 12 - разрушаемая мембрана; 13 - вентиль ТУ 14-3-891-83

Автосцепное устройство типа СА-3 грузовых вагонов размещается в консольной части хребтовой балки рамы кузова. Основные части автосцепного устройства (рис. 6): корпус автосцепки с деталями механизма, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство, упоры и расцепной привод.

Корпус автосцепки 13 с механизмом предназначен для сцепления и расцепления вагонов, восприятия и передачи ударно-тяговых усилий упряжному устройству. Корпус установлен в окно ударной розетки 9 и своим хвостовиком соединен при помощи клина 8 с тяговым хомутом б. Корпус автосцепки (рис.7) представляет собой пустотелую фасонную отливку, состоящую из головной части и хвостовика. Внутри головной части размещены детали механизма автосцепки. Она имеет большой 1 и малый 4 зубья, которые соединяясь, образуют зев. Торцовые поверхности малого зуба и зева воспринимают сжимающие усилия, а тяговые усилия передаются задними поверхностями большого и малого зубьев. На вертикальной стенке зева возле малого зуба имеется окно для замка 3, а рядом — окно для замкодержателя 2.

Рис. 6 Автосцепное устройство четырехосного вагона

Рис. 7 Корпус нежесткой автосцепки в сборе

В верхней части головы отлит выступ 5, который воспринимает жесткий удар при полном сжатии поглощающего аппарата и передает его через розетку на раму вагона (рис. 6). Со стороны малого зуба внутри головы отлита полочка для верхнего плеча предохранителя замка от саморасцепа, а со стороны большого зуба имеется шип для навешивания замкодержателя. В нижней части головы выполнены отверстия для выступов замка автосцепки и горизонтальное отверстие для постановки валика подъемника. В пустотелом хвостовике сделано продолговатое отверстие б (рис. 7) для клипа, соединяющего корпус с тяговым хомутом. Торец хвостовика /служит для передачи ударных нагрузок и имеет цилиндрическую поверхность, обеспечивающую горизонтальные повороты автосцепки. Горизонтальная проекция зубьев, зева и выступающей части замка называется контуром зацепления.

Центрирующий прибор воспринимает от корпуса автосцепки избыточную энергию удара после полного сжатия поглощающего аппарата и центрирует корпус автосцепки. Прибор (см. рис. 6) имеет ударную розетку 9, две маятниковые подвески 11 и центрирующую балочку 12. Ударная розетка 9 отлита заодно целое с передним упором и приклепана или приварена к концевой балке рамы. У розетки есть окно для постановки корпуса автосцепки и отверстия для маятниковых подвесок, а также ребра жесткости в верхней ударной части. Центрирующая балочка 12 омегообразной формы с двумя плоскостями и двумя ограничителями (продольными и боковыми). При установке балочки на место продольный ограничитель захватывает нижнюю вертикальную стенку ударной розетки. Боковые ограничители удерживают корпус автосцепки при максимальных отклонениях в поперечном направлении. Маятниковые подвески 11 имеют вид стержня диаметром 25 мм с двумя головками (верхней более широкой и нижней). Верхними головками подвески опираются на ударную розетку, а на нижние уложена центрирующая балочка.

Упоры автосцепки задние 7 и передние 9 служат для передачи растягивающих и сжимающих усилий па раму и кузов вагона. Передний упор совместно с розеткой представляет собой П-образную коробку с ребрами жесткости. На расстоянии 625 мм от упорных плоскостей переднего упора к хребтовой балке приклепан или приварен задний упор 7 (см. рис. 6.2), который также представляет собой П-образную отливку с ребрами жесткости. У четырехосных вагонов с укороченными консольными частями (крытые вагоны и цистерны) задние упоры отливают заодно целое с надпятниковыми коробками. Для предупреждения истирания вертикальных стенок хребтовой балки поглощающим аппаратом на них между упорами приклепывают по две предохранительные планки.

Упряжное устройство передает упорам продольные силы от корпуса автосцепки и смягчает их действие. Оно размещено между передними и задними упорами автосцепного устройства и состоит из тягового хомута б, поглощающего аппарата 5, клина 8, упорной плиты 7 и крепежных деталей клина и поддерживающей планки. Нижней опорой тягового хомута и поглощающего аппарата является поддерживающая планка 4, прикрепляемая восемью болтами снизу к хребтовой балке. Тяговый хомут 6 представляет собой раму, внутри которой размещен поглощающий аппарат и упорная плита. В головной части хомута имеется отверстие для клина. Внизу головной нижней части расположены приливы с отверстиями для болтов, предохраняющих клин от выпадения. Опорная площадка хомута снабжена усиливающими ребрами. Клин тягового хомута прямоугольного сечения со скругленными кромками в нижней части имеет заплечики, которыми он опирается на болты, удерживающие его от выжимания. Выемки в верхней части боковых поверхностей клина сделаны для уменьшения его массы.

Расцепной привод служит для расцепления автосцепок. Привод (см. рис. 6) представляет собой двуплечий рычаг 3, удерживаемый кронштейном 2 с полочкой и державкой 10. Цепь 14 соединяет короткое плечо рычага с валиком подъемника 75.

Для обеспечения надежности и долговечности автосцепного устройства основные его узлы и детали (корпус автосцепки, тяговый хомут и упоры) отливают из низколегированных сталей 20ГФЛ или 20ГЛ, 20ФЛ. Характеристика этих сталей после термической обработки: предел прочности 530-550 МПа, относительное удлинение 18%, относительное сужение 30% и ударная вязкость при температуре 20°С 0,49 МДж/м2.

Упорная плита и предохранитель замка от саморасцепа механизма автосцепки изготовлены штамповкой из стали 38ХС (ГОСТ 4543). Другие детали механизма автосцепки, центрирующая балочка и кронштейны расцепного привода отлиты из углеродистой стали 20 Л.

Расположение и крепление тормозного оборудования. Двухкамерный резервуар 7 прикреплен к раме вагона четырьмя болтами и соединен трубами с тройником или пылеловкой 2, запасным резервуаром 4 и тормозным цилиндром 10 диаметром через авторежим 9. К резервуару 7 прикреплены магистральная 6 и главная 8 части воздухораспределителя.

Рис. 8 Схема тормозного оборудования грузового вагона

Разобщительный кран 5 диаметром служит для включения и выключения воздухораспределителя. На магистральной трубе расположены концевые краны 3 и соединительные рукава. Концевые краны установлены с поворотом на 60° относительно горизонтальной оси. Это улучшает работу рукавов в кривых участках пути и устраняет удары головок рукавов при следовании через горочные замедлители.

Стоп-кран 1 со снятой ручкой ставят только на вагонах с тормозной площадкой.

Тормозные рычажные передачи. Рычажная передача четырехосного грузового вагона (рис. 9) имеет следующее устройство. Шток поршня тормозного цилиндра 10 и кронштейн мертвой точки 11 соединены валиками с горизонтальными рычагами 15, которые в средней части связаны между собой затяжкой 16, а с противоположных концов сочленены валиками с тягами 6. Верхние концы вертикальных рычагов 19 обеих тележек соединены с тягами 6, а нижние концы рычагов 3 и 19 соединены между собой распоркой 24.

Рис. 9 Рычажная передача грузового вагона

Верхние концы крайних вертикальных рычагов 3 закреплены на рамах тележек с помощью серег 4 и кронштейнов.

Триангели 5, на которых установлены башмаки 2 с тормозными колодками, соединены валиками 18 с вертикальными рычагами 3 и 19.

Отверстия 12 в рычагах 15 предназначены для установки валиков затяжки 16 при композиционных колодках, а отверстия 13 — при чугунных.

Для предохранения от падения на путь триангелей и распорок в случае их разъединения или обрыва предусмотрены предохранительные угольники 22 и скобы 23. Башмаки 2 и триангели 5 подвешены к раме тележки на подвесках 21 и валиках 20.

Тяги и горизонтальные рычаги около тормозного цилиндра снабжены предохранительными и поддерживающими скобами.

При торможении корпус регулятора 17 упирается в рычаг 8,соединенный с горизонтальным рычагом 15 затяжкой 9. Винт 7 служит для регулировки размера А.

Аналогичную рычажную передачу, отличающуюся только размерами горизонтальных рычагов, имеют полувагоны, платформы и цистерны.

Действие рычажной передачи четырехосного вагона аналогично действию рассмотренной выше рычажной передачи. При торможении шток (см. рис. 9) с горизонтальным рычагом 15 и затяжкой 16 перемещается влево (по рисунку). Одновременно другой конец рычага 15, имеющего точкой опоры валик, вставленный в отверстие 12 или 13, перемещается вместе с регулятором 17, тягой 6 и верхним концом вертикального рычага 19 вправо. Вертикальный рычаг 19, имея опору в месте соединения нижнего конца с затяжкой 24, прижмет тормозную колодку к колесу и точкой опоры станет колодка, а затяжка 24 переместится влево, прижимая колодку второй оси.

После прижатия колодок левой тележки вагона затяжка 16, имея точку опоры в кронштейне 11, переместит горизонтальный рычаг 15, тягу 14 и верхний конец вертикального рычага правой тележки влево, прижимая колодку к колесу третьей оси, а затем и к четвертой.

Рычажная передача пассажирского вагона отличается от передач грузовых вагонов тем, что вместо триангелей применены траверсы 17, на цапфы которых установлены башмаки 15 с тормозными колодками 21. Вертикальные рычаги 24 и затяжки 23 подвешены к раме на подвесках 22.

Нажатие тормозных колодок двустороннее; вертикальные рычаги расположены в два ряда по бокам возле колес.

Рис. 10 Детали траверсы (балки) на тележке пассажирского вагона:

* траверсы; 2 — шайба; 3 -— шплинт; 4 —гайка; 5 — пружина; ' 6 — подвеска башмака; 7 — палец поводка; 8 — поводок; 9—башмак с втулками;10—чека; 11—композиционная колодка.

Рис. 14. Детали триангеля с глухой посадкой башмака (ГОСТ 4686—74) тележки грузового вагона (в левом углу показана подвеска в сборе):

1—триангель; 2—закладка; 3—башмак; 4—подвеска; 5—предохранительный, наконечник; 6—чека; 7—чугунная колодка; 8 — корончатая гайка; 9 — шплинт; 10 — втулка; 11 — валик подвески; 12 —резиновая втулка

Меры обеспечения безопасной эксплуатации цистерн для сжиженных газов на путях МПС, предусмотренные „Инструкцией по наливу, сливу и перевозке сжиженных углеводородных газов в железнодорожных вагонах-цистернах".

Параметры цистерн для сжиженных газов приведены в табл. 1

Таблица 1. Параметры цистерн для перевозки сжиженных газов.

Показатели	Модели и виды газа
	15-1597-01	15-1408-02	15-1556- 03	15-1519-02	15-1407-01	15-1722	15-1780	15-9503 АВП
	Аммиак		Хлор	Сжиженные углеводородные газы и легкое углеводородное сырье		Пентан	Пропан, бутан и их смеси
Грузоподъемность, т	43,0	31,2	57,5	46,0	31,2	60,6	52,1	51,3
Тара вагона, т	35,1	32,4	30,5	35,1	32,4	32,0	35,8	41,6
Скорость конструкционная, км/ч	120	120	120	120	120	120	120	120
Габарит	1-Т	02-ВМ	02-ВМ	1-Т	02-ВМ	1-Т	1-Т	1-Т
L(длина по осям сцепления автосцепок), мм	12020	12020	12020	12020	12020	15280	12020	15280
База цистерны ,мм	7800	7800	7800	7800	7800	11060	7800	11060
В(ширина)максимальная, мм	3264	3075	3075	3264	3075	3250	3267	3254
Н(высота)максимальная, мм	5050	4600	4486	5050	4600	4950	5190	5092
Объем котла, м.куб.	75,7	54,8	46,0	75,7	54,8	100	83,8	95,5
Внутренний диаметр котла, мм	3000	2600	2400	3000	2600	3000	3200	3000
Рабочее давление в котле, МПа	2,08	2,08	1,63	2,08	2,08	0,48	2,11	1,82
Материал котла	09Г2С-14	09Г2С-14	09Г2С-14	09Г2С-14	09Г2С-14	09Г2С-14	09Г2С-14	09Г2С-14

• Выбор основных технико-экономических параметров грузовых вагонов
• Определение грузоподъемности вагона
• Определение линейных размеров вагона
• Вписывание вагона в габарит
• Расчет нагрузок, действующих на вагон и его части
• Боковые нагрузки
• Устойчивость колесной пары против схода с рельса
• Расчет оси колесной пары на прочность условным методом
• Расчет двухрядной цилиндрической пружины
• Расчет подшипника на долговечность

Другое по теме:

Присадки к моторным топливам
Прогресс моторостроения, появление все более теплонапряженных двигателей ужесточают условия применения в них топлив и масел. Дальнейший рост потребления нефтепродуктов приводит к необходимости использовать для производства нефти различных месторождений, продукты вторичных процессов перера ...

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания
Основные исходные данные, необходимые для расчёта рабочего цикла проектируемого двигателя и вычисления его основных геометрических параметров приведены в «Задании на курсовую работу» (п. 3 Задания): а) эффективная мощность, Ne [кВт]; б) частота вращения коленвала при Ne, nNe [ ...

Роль и значение рынка лизинга в деятельности авиапредприятий
Кризисное состояние экономики, одним из проявлений которого является снижение уровня производства в большинстве отраслей промышленности, ничтожные темпы инвестиционной деятельности, низкий технико-экономический уровень основных фондов и необходимость повышения уровня их конкурентоспособн ...