Модернизация четырехосной цистерны модели 15-869 - Транспорт курсовая работа

Главная

Транспорт
Модернизация четырехосной цистерны модели 15-869

Общая характеристика железнодорожного транспорта, виды вагонов и грузовых цистерн. Разработка проекта модернизации стяжных хомутов четырехосной цистерны, предназначенной для нефтепродуктов модели 15-869. Расчет ходовых частей и автосцепного устройства.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1.1 Обзор и анализ вагонов проектируемого типа, и обоснование основных предложений по совершенствованию конструкций
1.2 Технико-экономические показатели вагона прототипа (цистерны 15-869)
2. Расчет кузова вагона на прочность
2.1 Расчетная схема и основные силы, действующие на кузов
2.2 Материалы и допускаемые напряжения
2.3 Расчет на вертикальные нагрузки
2.4 Расчет на продольные нагрузки рамы цистерны модели 15-869
2.5 Расчет от сил внутреннего давления
3.1 Определение основных размеров колесной пары. Расчет оси и колеса
3.4 Расчет рамы и других деталей тележки
Железнодорожный транспорт является основным видом транспорта России, имеет важнейшее значение для нашей страны. Большое значение имеет рациональность конструкции вагонов и их технико-экономических показателей, провозную способность дорог, возможность широкого внедрения механизации и автоматизации при изготовлении и ремонте вагонов, а также их эксплуатации.
Большую часть парка железнодорожных вагонов составляют грузовые вагоны различных типов. Цистерны служат для перевозки жидких и газообразных грузов. Кузовов вагонов служит специальный резервуар (котел) обычно цилиндрической формы, имеющий люки для налива и устройство для слива груза.
В зависимости от перевозимых грузов цистерны подразделяются на две группы:
1. общего назначения - для перевозки широкой номенклатуры нефтепродуктов;
2. специальные - для перевозки отдельных видов грузов.
Специальные цистерны разделяются на цистерны для перевозки:
кислот (азотная, соляная, серная и т.д.);
В зависимости от вида несущих элементов разделяются на конструкции, у которых все основные действующие на вагон нагрузки воспринимаются рамой кузова и конструкции, у которых эти нагрузки воспринимаются котлом - безрамная цистерна.
Кроме того, цистерны подобно другим типам вагонов различаются по осности, грузоподъемности, объему котла, устройству, материалу и способу изготовления котла и другим признакам. Технические требования к цистернам регламентированы ГОСТ 10674-75.
Поскольку специальные цистерны строят в сравнительно небольшом количестве и обычно на тех же заводах, что и цистерны общего назначения, они для удобства эксплуатации, ремонта и постройки имеют унифицированные с цистернами общего назначения рамы, узлы крепления котла, ходовые части и другие элементы.
железнодорожный транспорт вагон цистерна
1.1 Обзор и анализ вагонов проектируемого типа, и обоснование основных предложений п о совершенствованию конструкций
Котел цистерны, имеющей грузоподъемность 62 тонн и предназначенной для вязких нефтепродуктов, изготовляют из стали 09Г2С. Полезный объем 85,3м 3 и общий 88,6м 3 . Внутренний диаметр котла 3000 мм, толщина броневого листа, а также днищ 12мм, верхних и средних листов - соответственно 9мм и 10мм. Все листы и днища соединены стыковыми швами. Тара цистерны - 23,2 тонны. Этому вагону присвоен государственный Знак качества. Цистерна модели 15-869 предназначена для светлых нефтепродуктов.
Крепление котлов цистерн на рамах унифицировано. Котлы крепят в средине и по концам. Котел свободно укладывают нижним (броневым) листом на деревянные брусья опор, установленных на шкворневых балках рамы. В середине нижней части котла фасонные лапы, приваренные к броневому листу, соединяют призонными болтами с опорными планками, которые приварены к хребтовой балке рамы. Котел с каждого конца крепят к опорам на шкворневых балках двумя стяжными хомутами, которые, предотвращая вертикальное и поперечное сечения котла относительно рамы, допускают некоторое продольное перемещение концов котла относительно рамы при температурных деформациях. Натяжением хомутов стремятся предотвратить вибрацию котла. Такая связь препятствует сдвигам котла относительно рамы. Болтовые соединения предусмотрены для удобства ремонта, когда необходимо отделять котел от рамы.
Для обеспечения прочности опорных зон котла необходимо равномерно распределить нагрузку на опорные брусья. С этой же целью стремятся увеличить площадь опоры, угол охваты опорой цилиндрической части котла и расстояние от опоры до других мест концентрации напряжений в котле.
Особенностью конструкции рам цистерны является то, что их продольные балки почти не участвуют в восприятии основных вертикальных нагрузок. Это объясняется большой жесткостью котла по сравнению с жесткостью продольных балок рамы, вследствие чего почти вся нагрузка от котла передается на крайние его опоры, а от них - на тележки.
Шкворневые балки рамы нагружены вертикальными силами, и при приложении к их конам усилий, необходимых, например, для подъема кузова, в этих балках могут возникнуть значительные напряжения.
Хребтовая балка рамы подвержена главным образом действию ударно-тяговых (продольных) усилий.
Для повышения прочности и улучшения технологии изготовления ее целесообразно выполнять из двух усиленных зетов высотой 310мм.
В связи с завершением перевода грузовых вагонов железных дорог России на автосцепку и снятием буферов продольные усилия воспринимаются преимущественно хребтовой балкой, в результате чего отпала необходимость в боковых балках рамы, а также в мощных концевых (буферных) балках. Поэтому рама рассматриваемой цистерны имеет облегченные концевые и боковые балки, причем последние сохранены лишь в консольной части рамы. Отсутствуют также промежуточные поперечные балки. В результате такого видоизменения массы рамы существенно снижена (на 1,4т) по сравнению с рамой цистерны, на которой имеются буфера.
Цистерна оборудована наружными и внутренними лестницами с площадками у колпака, универсальным сливным прибором и предохранительно выпускным клапаном, устройство, которое играет важную роль. Для обеспечения полного слива груза броневой лист выгнут так, что имеет уклон от днищ к сливному прибору.
Основные предложения по модернизации существующей цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов следующие:
1. Увеличение безопасности перевозки путем установки защитных экранов у днищ цистерн.
2. Установление буферных устройств для более мягкого сцепления и движения вагонов.
1.2 Технико-экономические показатели в агона прототипа (цистерны 15-869 )
Нагрузка от оси колесной пары на рельсы 22,5тс
Высота от уровня головок рельсов мах 4640мм
Расчет технико-экономических параметров модернизированной цистерны 15-869. Габарит 1-Т конструкционная скорость движения 120км/ч, нагрузка от оси колесной пары на рельсы 22,5т.
К Т -технический коэффициент тары (К Т =0,35)
Р= m 0 *P 0 /(1+K T )=4*22,5/(1+0,35)=70,7 (т)
Диаметр котла внутренний D вн принимаем 3м.
2L вн =4*V/р*D 2 =4*70,7/3,14*3 2 =12,90 (м)
2L нар =2L вн +2a т.ц =12,9+0,025=12,95(м)
D нар =D вн +2а т.ц =2,8+0,02=3,52(м)
2L p =2L нар +2а кон =11,52+1,66=13,18(м)
2а кон - длина консольной части вагона
2L авт =2L p +2a авт =13,18+1,42=13,5(м)
q=(T+P)/2L авт =(70,7+24,7)/14,6=6,53(т/м)?q доп =10,5(т/м)
При проектировании вагона производится проверка его габаритности, называемая вписыванием вагона в габарит. Сущность вписывания заключается в том, что на основании заданного габарита подвижного состава определяют строительное, а затем и проектное очертания вагона для всех характерных сечений по его длине. Все элементы конструкций проектируемого вагона, имеющие номинальные размеры и расположенные в рассматриваемом сечении, не должны выходить за пределы контура проектного очертания.
Для обеспечения безопасности движения поездов вагоны должны свободно проходить по железнодорожному пути, не задевая сооружения, станционных платформ, зданий и других устройств, а также подвижного состава, расположенного на смежных путях. Это условие выполняется, если размеры поперечного сечения вагона находятся в строго определенных пределах, а все указанные сооружения приближаются к пути не более чем на определенную величину. Эти ограничения в строительстве вагонов и сооружений определяются двумя видами габаритов (ГОСТ 9238): подвижного состава и приближения строений. Габаритом приближения строений - предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны заходить никакие части сооружений и устройств. Габаритом подвижного состава - предельное поперечное, (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должны помещаться установленный на прямом горизонтальном пути (при наиболее неблагоприятном положении в колее и отсутствии боковых наклонений на рессорах и динамических колебаний) как в порожнем, так и груженом состоянии не только новый подвижной состав, но и подвижной состав, имеющий максимально нормируемые износы.
Между габаритом приближения строения и габаритом подвижного состава предусмотрено пространство, которое обеспечивает безопасные смещения вагона, возникающие при его движении. Эти смещения обусловлены отклонениями в состоянии пути, которые допускаются нормами его содержания, и динамическими колебаниями вагона на рессорах.
Указанные группы смещений составляют итоговое пространственное перемещение подвижного состава из центрального положения (оси пути) в одну сторону.
Габарит подвижного состава (ГОСТ 9238-83), учитывающий смещения первой и второй группы, получил название эксплутационный. Для определения строительного очертания подвижного состава вагона необходимо из размеров габарита подвижного состава вычесть величину смещений третьей и четвёртой групп. Определение допускаемых максимальных размеров подвижного состава из условий удовлетворения его заданному габариту называется вписыванием подвижного состава в габарит.
Проектное очертание подвижного состава получают уменьшением его строительного очертания на величину технологических отклонений, допускаемых при построении подвижного состава.
ГОСТ 9238-73 устанавливает шесть единых для вагонов и локомотивов габаритов подвижного состава: Т, 1-Т, 0-Т, 01-Т, 02-Т и 03-Т. ГОСТ 9238-83 изменил обозначения последних четырех габаритов и ввел 2 дополнительных габарита - Т ц и Т пр .
Цистерна модели 15-869 имеет габарит 1-Т. Этот габарит подвижного состава, допускаемого к обращению по всем путям общей сети железных дорог России, внешним и внутренним подъездным путям промышленных и транспортных предприятий. По этому габариту строятся вагоны, если не удается их вписать в габарит 0-Т.
Для цистерн целесообразен габарит Т ц , имеющий, как и габарит Т наибольшую ширину 3750 мм, наибольшую высоту 5200 мм, нижнее очертание, соответствующее габариту 1-Т. Цистерны, построенные по такому габариту, не требуют уширения станционных междупутий, так как наибольшую ширину вагона имеют только в зоне горизонтального диаметра котла.
МТ РФ разрабатывает и утверждает, габариты и степени негабаритности грузов и правила их перевозки по железным дорогам. По верхнему очертанию габарита определяют строительные очертания кузова вагона, нижнее очертание габарита определяется допускаемые размеры ходовых частей.
ГОСТ 9238-73 устанавливает шесть единых для вагонов и локомотивов габаритов подвижного состава: Т, 1-Т, 0-Т, 01-Т, 02-Т и 03-Т. ГОСТ 9238-83 изменил обозначения последних четырех габаритов и ввел 2 дополнительных габарита - Т ц и Т пр .
Цистерна модели 15-1250 имеет габарит 02-Т.
ОАО РЖД разрабатывает и утверждает, габариты и степени негабаритности грузов и правила их перевозки по железным дорогам. По верхнему очертанию габарита определяют строительные очертания кузова вагона, нижнее очертание габарита определяется допускаемые размеры ходовых частей.
Определим ограничения полуширины вагона для направляющих сечений.
где -максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса, мм;
-наибольшее расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колесной пары, мм;
суммарное наибольшее поперечное перемещение в направляющем сечении, в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары вследствие наличия зазоров при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой, мм;
то же, но кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаний в узле сочленения кузова и рамы тележки, мм;
Рассчитываем ограничения полуширины вагона для внутреннего сечения расположенного по середине базы:
Е вн =S-d+q+w+[ У внут. мах + У т - У р ]
У внут. мах =l 2 /2R=(9,35/2) 2 /2•250•10 3 =43 мм- отклонение внутри кривой (в середине вагона)
l- половина базы проектируемого вагона = (9,35/2)
У т = l 2 т /2R=(1,85/2) 2 /2•250•10 3 =2 мм
У р =144мм - уширение габарита приближения строения в кривой.
Рассчитываем ограничения полуширины вагона для наружнего сечения расположенного в конце вагона:
Е нар =(S-d+q+w) L / l +[ У нар. мах - У т - У р ]
У нар. мах =(L 2 - l 2) /2R=7300 2 -4650 2 /2•250•10 3 =63 мм
L=5247мм- половина длины проектируемого вагона
У р =144мм - уширение габарита приближения строения в кривой.
Т.к. Е нар <0,то Е нар не учитываем
Определяем ширину строительного очертания, вписываемого в габарит вагона:
2В 0 =3150мм для габарита 02-Т -ширина габарита
Определяем проектное очертание, вписываемого в габарит вагона:
а стр =10мм - допуск на строительство
Условие вписывания в габарит:2В нар ,<2В пр
Данный вагон не удовлетворяет условию вписывания в габарит (02-Т)
Т.о. необходимо выбрать другой габарит например 1-Т:
Определяем резерв недоиспользования габарита
Кузов цистерны получил название котел. Котел цистерны 15-869 имеет одну секцию. Котел цистерны для вязких нефтепродуктов изготавливают из стали 09Г2С. Теплоизоляции, теневой защиты, предохранительного клапана у котла нет, т.к. для перевозки вязких нефтепродуктов этих приспособлений ненужно. Для облегчения слива такого груза созданы цистерны с наружной пароподогревательной рубашкой (кожухом). Рубашка расположена в нижней части котла. Она выполнена из листов толщиной 4мм, каркас которого сварен из уголка 32*32*4 и гнутого швелера 190*34*4мм. Предохранительно-выпускной клапан установлен рядом с наливным люком. Котел содержит три лестницы: две внешнии и одну внутреннию. Внешняя необходима для подъема наливщика к загрузочному люку, она приварена к корпусу котла. Внутренняя лестница обеспечивает доступ ремонтникам и осмотрщикам внутрь котла. Для обеспечения полного слива вязких нефтепродуктов нижний лист котла выполняют с уклоном в сторону сливно-наливной трубы, размещенной в середине котла. Объем котла, занимаемый грузом, составляет 88,6м 3 при грузоподъемности 62 тонн; внутренний диаметр котла равен 3м, тара вагона 25,3 тонны.
Тележки - ходовые части вагона. Они должны обеспечивать безопасность движения вагона по рельсовому пути с необходимой плавностью хода и наименьшим сопротивлением движению. От конструкции ходовых частей вагона во многом зависит безопасность и плавность хода. Ходовые части цистерны модели 15-869 выполнены в виде двух двухосных тележек.
Тележки состоят обычно из следующих основных частей: колесные пар, буксовых узлов, рессорного подвешивания, рамы, надрессорной балки с опорами кузова и тормозной передачи. Современные грузовые вагоны магистрального и промышленного транспорта имеют двух-, трех- и четырехосные тележки, большегрузные транспортеры оснащены многоосными тележками состоящими из набора перечисленных выше конструкций.
Как правило, это модели с одноступенчатым рессорным подвешиванием. Исключение составляют вагоны, служащие для перевозки грузов, требующих транспортировки с повышенными скоростями.
Тележка модели 18-100 (ЦНИИ-Х3: ЦНИИ- прежнее название ВНИИЖТа разработавшего конструкцию, Х - первая буква автора -Ханина, 3-третий вариант), рассчитанная на конструкционную скорость движения 120 км/ч, состоит из двух колесных пар с четырьмя буксовыми узлами , двух литых боковых рам , надрессорной балки , двух комплектов центрального подвешивания с фрикционными гасителями колебаний и тормозной рычажной передачи .
Боковая рама отлита, из низколегированной стали 20ФЛ или 20ГЛФ. Она имеет объединенные пояса и колонки, образующие в средней части проем для размещения комплекта центрального рессорного подвешивания, а по концам - буксовые проемы. Шишки, отлиты с внутренней стороны на наклонном поясе, служат для подпора боковых рам (боковин) при сборке тележки, так как в зависимости от допускаемых отклонений при отливке и обмере боковин некоторые из шишек срубают. Если все шишки срублены, то рама имеет градацию №0 с размером между наружными челюстями 2181 мм, при одной оставленной шишке это расстояние равно 2183 мм, а рама имеет градацию №1, при №№2,3,4 и5 указанное выше расстояние соответственно увеличивается по 2 мм.
Надрессорная балка - литая из стали марок 20ФЛ, имеет полую конструкцию замкнутого поперечного сечения и формы, близкую к брусу равного сопротивлению изгибу. Она отлита вместе с подпятником, служащим опорой кузова вагона и опорами для скользунов. На каждом из двух опор скользунов размещаются перевернутые коробки с регулировочными прокладками. Такая конструкция по сравнению с применяемой ранее (коробки отливались заодно с надрессорной балкой, а вкладыши скользуна укладывались в них, что в эксплуатации приводило к накоплению продуктов износа и недопустимое уменьшение зазоров между скользунами тележки и кузова вагона), обеспечивает самоудаление продуктов износа и постоянство отрегулированных зазоров между скользунами.
Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, каждый из которых имеет пять, шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин и два фрикционных клиновых гасителя колебаний. Пять пружин устанавливают в тележки грузовых вагонов грузоподъемностью до 50т, шесть - 60т и 7 - более 60т.
Ударно-тяговые приборы относятся к основным и ответственным частям вагона. Они предназначены для соединения вагонов между собой и локомотивом, удержания их на определенном расстоянии друг от друга, передачи и смягчения действия продольных нагрузок (растягивающих и сжимающих), которые возникают при движении поезда и при маневрах.
Тягово-сцепные приборы обеспечивают сцепление вагонов и локомотивов, передачу и смягчение растягивающих усилий. Ударные приборы (буфера) передают и смягчают сжимающие усилия и удерживают вагоны и локомотивы на определенном расстоянии друг от друга.
Приборы, предназначенные для непосредственного соединения вагонов и локомотивов, называют автосцепкой, совокупность частей, передающих и смягчающих действие тяговых усилий - упряжью. Если последняя расположена вдоль всего вагона и передает его раме часть тягового усилия, равного сопротивлению данного вагона движению, то такую упряжь называют сквозной. Если упряжные приборы расположены по концам рамы вагона, и она воспринимает все тяговые усилия, передаваемые упряжью, то упряжь называется несквозной, или разрезной. У цистерны 15-869 разрезная упряжь.
На цистерне 15-869 установлено автоматическое ударно-тяговое сцепное устройство, обеспечивающее сцепление без участия человека.
Переходу к автоматической сцепке способствуют следующие преимущества:
1. достаточная прочность сцепных приборов, соответствующая большим продольным усилиям, возникающим в поездах большой массы.
2. уменьшение тары вагонов тележной конструкции за счет облегчения концевых и боковых балок рамы.
Автосцепное оборудования состоит: из корпуса и расположенных в корпусе механизмов (расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство, поглощающий аппарат, опорные части).
Вагоны и локомотивы магистральных железных дорог РФ оборудованы автоматической сцепкой СА-3 утвержденной в 1934 году в качестве типовой (см. рис).
Корпус автосцепки СА-3 предназначен для передачи удурно-тяговых усилий упряжному устройству и для расположения механизма. Корпус представляет собой стальную полую отливку, которая состоит из головной части и хвостовика. Головная часть имеет большой и малый зуб, который образуют зев. Из зева выступают части деталей механизма - замка и замкодержателя.
Горизонтальную проекцию зубьев, зева и выступающей части замка называют контуром зацепления автосцепки. Для обеспечения взаимозацепляемости автосцепок контур зацепления стандартизирован (ГОСТ 21447-75). Этот же контур зацепления принят для вновь создаваемых автосцепок в европейских странах - -частниках ОСЖД.
Головная часть корпуса имеет упор для передачи сжимающего усилия на раму кузова через розетку, укрепленную на концевой балке, после полного сжатия поглощающего аппарата и деформаций аппарата и упряжного устройства.
В хвостовике корпуса есть отверстие для клина, соединяющего корпус с тяговым хомутом упряжного устройства. Для облегчения горизонтального перемещения корпуса торец его хвостовика выпилен цилиндрическим.
Автосцепное устройство должно располагаться согласно ПТЭ и ГОСТ 3474-73 на высоте 1040-1080 мм над уровнем головки рельса.
Для регулирования скорости движения и остановки поезда нужно применять дополнительные технические средства. Такую функцию выполняет тормозное устройство.
Наибольшее распространение получил колодочный тормоз, при котором торможение осуществляется вследствие прижатия колодок к поверхности катания колес. Передачу усилий от штока тормозного цилиндра к колодкам обеспечивает рычажная передача. За счет соотношения плеч рычагов идет увеличение тормозной силы по сравнению с силой, действующей на шток цилиндра.
На современных вагонах применяется два вида тормозных колодок: чугунные и композиционные. Последние обеспечивают лучший тормозной эффект. Их рекомендуется устанавливать на вагоне, эксплуатируемым с большими скоростями движения. На каждом вагоне, оборудованном тормозными площадками, устанавливаются ручные тормоза, от тормозного штурвала усилие передается на рычажную передачу и в случае выхода из строя пневматического тормоза ручной является основным. Современные грузовые вагоны оборудованы стояночными тормозами.
Цистерна модели 15-869 имеет автоматический тормоз с воздухораспределителем № 483.000, регулятором рычажной передачи № 574Б, стояночный тормоз. Переходной площадки с ручным тормозом нет.
2. Ра счет кузова вагона на прочность
Расчет производится в соответствии с "Нормами для расчета и проектирования вагонов, железных дорог МПС колеи 1520 мм 1996 (несамоходных). (далее по тексту «Нормами...»), с учетом ГОСТ 14249 "Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность".
Прочность котла цистерны в соответствии с «Нормами...» оценивается при I и III режиме:
По первому расчетному режиму рассматривается относительно редкое сочетание экстремальных нагрузок. Основное требование при расчете на прочность по этому режиму - не допустить появление остаточных деформаций (повреждений) в узле или детали. В эксплуатации, первому режиму расчета соответствует: осаживание и трогание тяжеловесного состава с места; соударение вагонов при маневрах, в том числе при роспуске с сортировочных горок; экстренное торможение в поездах при малых скоростях движения.
По третьему расчетному режиму рассматривается относительно частое возможное сочетание умеренных по величине нагрузок, характерное для нормальной работы вагона в движущемся поезде. Основное требование при расчете по этому режиму - не допустить усталостного разрушения узла или детали. В условиях эксплуатации, третий расчетный режим соответствует случаю движения вагона в составе поезда по прямым и кривым участкам пути и стрелочным переводам с допускаемой скоростью, вплоть до конструкционной; при периодических служебных регулировочных торможениях; периодических умеренных рывках и толчках; штатной работе механизмов и узлов вагона.
Дополнительно прочность элементов котла оценивается при испытательном режиме.
1.2.2 Длина цилиндрической обечайки, Lц
1.2.3 Внутренний диаметр обечайки, D
1.2.4 Толщина листов обечайки котла
1.2.6 Днища эллиптические ГОСТ 6533 толщина стенки, Sд
1.3.1 Сила тяжести (вес) цистерны брутто, Qбр, МН
1.3.3 Условное рабочее давление в котле (избыточное давление в котле по регулировке впускного клапана) Pп, Мпа
1.3.4 Давление создаваемое в котле при гидравлическом испытании, МПа
Все элементы котла запроектированы из стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 .
В соответствии с "Нормами...", допускаемые напряжения для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79, для первого расчетного режима, при ударных продольных нагрузках принимаются равными пределу текучести материала. Предел текучести для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 при толщине листов до 20 мм принимается: [у] т = 325 МПа
Для третьего расчетного режима, для всех элементов котла допускаемые напряжения принимаются равными 195 МПа.
Допускаемые напряжения для испытательного режима [у] исп определяются согласно «Нормам..»
В соответствии с «Нормами…», для стали 09Г2С ГОСТ 5520-79 модуль упругости принимается равным 2.1*10 5 МПа, коэффициент Пуассона принимается равным 0.3.
РАСЧЕТНАЯ СХЕМА КОТЛА ЦИСТЕРНЫ И ПРИНЯТЫЕ ДОПУЩЕНИЯ
В соответствии с рекомендациями «Норм…» расчет производится методом конечных элементов, с использованием ANSIS.
В расчетной схеме учитывались, такие геометрические особенности котла, как отверстия под сливной прибор, люк-лаз и выштамповка в нижнем листе котла для слива, перевозимого продукта. Также в расчетной схеме учитывались фасонные лапы, соединяющие котел с рамой платформы. Вырезы в котле, под сливной прибор и люк лаз, а также фасонные лапы являются концентраторами напряжений и учет данных особенностей котла предусмотрен требованиями ГОСТ 14249.
Для более точного расчета напряженно-деформированного состояния в зоне люка лаза, в расчетной схеме котла учитывалась обечайка люка-лаза.
Для расчета используется пластинчатая конечно-элементная модель котла.
Для расчета использовались пластинчатые конечные элементы. Конечные элементы имеют квадратичную функцию форму, что позволило с высокой точностью определить напряжения, возникающие в зонах концентрации напряжений. Используемый конечный элемент имеет шесть степеней свободы в каждом узле.
Конечно-элементная модель включает 26848 конечных элементов и 13680 узлов.
При всех расчетных режимах котел радиально закреплялся в зонах лежневых опор, в зоне фасонных лап ограничивались перемещения в продольном и поперечном направлениях, относительно продольной оси вагона. Схема приложения нагрузок к котлу и конечно элементная модель показана на рис.1
Рис.1- Кинематические, силовые граничные условия и конечно элементная модель.
В соответствии с «Нормами…» котел рассчитывается на прочность при первом и третьем расчетном режиме.
Сочетание нагрузок, действующих на прочность при первом и третьем расчетном режиме, определяется в соответствии с таблицей 2.3 «Норм…».
При расчете по первому расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на котел:
давление от гидроудара, прикладывается по линейному закону, от максимального значения на одном днище до нуля на другом;
рабочее давление в котле (0,15 МПа).
Величина максимального давления от гидроудара определяется отношением силы инерции жидкости к площади вертикальной проекции днища
где N u - cила инерции жидкого продукта, определяется по формуле
где N - продольная сила удара, приложенная к автосцепке вагона - равная при I режиме( удар)- - 3.5МН, при III режиме - 1.0 МН,
Подставив значения величин в формулы (1) и (2), получим:
Сила инерции котла определялась путем приложения к конечно-элементной модели котла ускорения определяемого по формуле
где m бр - масса вагона с грузом (94 т).
Подставляя данные, в формулу 3 получаем, что величина продольного ускорения котла, при первом расчетном режиме, составляет 37,23 м/с 2 .
При расчете по третьему расчетному режиму принимается следующее сочетание нагрузок действующих на стойку:
давление от гидроудара, прикладываемое по линейному закону, от максимального значения на одном днище до нуля на другом;
вертикальная динамическая сила, определяется умножением силы тяжести груза и веса котла на коэффициент вертикальной динамики, для котла вагона-цистерны.
Коэффициент вертикальной динамики в соответствии с «Нормами…», определяется по формуле
где - среднее вероятное значение коэффициента вертикальной динамики;
- параметр распределения, согласно «Нормам…» принимается равным 1,13;
- доверительная вероятность, с которой определяется коэффициент вертикальной динамики;
Среднее вероятное значение определяется по формуле
где - коэффициент, равный для элементов кузова 0,05;
- коэффициент, учитывающий влияние числа осей n в тележке под одним концом экипажа, определяется по формуле
V - конструкционная скорость движения, м/c;
- статический прогиб рессорного подвешивания, м. Для тележки модели 18-100 принимается равный 0.05.
Подставляя данные в формулу (3) получаем коэффициент вертикальной динамики равный 0.341.
При нагружении котла испытательным давлением учитывался вес жидкости и котла. Величина испытательного давления принимается согласно техническим условиям Р и = 0,55 МПа.
В результате расчета были получены напряжения, возникающие в котле при первом, третьем и испытательном расчетных режимах.
Максимальные эквивалентные напряжения в котле при всех расчетных режимах возникают в зоне фасонных лап и выштамповки нижнего листа, и составляют для первого режима (удар) 320 МПа, при допускаемых 325 МПа. Для третьего расчетного режима максимальные напряжения составили порядка 168 МПа, при допускаемых 195 МПа. Для испытательного режима максимальные напряжения составили порядка 263 МПа, при допускаемых 292 МПа. Боле подробно уровни напряжений в различных зонах котла при различных режимах расчета приведены в таблицах 1-3.
Таблица 1 Максимальные напряжения в различных зонах котла при при нагружении конструкции испытательным давлением
Максимальные эквивалентные напряжения, МПа
Нижний лист котла в зоне сливного прибора и фасонных лап
Нижний лист котла в зоне лежневых опор
Таблица 2 Максимальные напряжения в различных зонах котла при первом режиме (удар).
Максимальные эквивалентные напряжения, МПа
Нижний лист котла в зоне сливного прибора и фасонных лап
Нижний лист котла в зоне лежневых опор
Таблица 3 Максимальные напряжения в различных зонах котла при третьем режиме.
Максимальные эквивалентные напряжения, МПа
Нижний лист котла в зоне сливного прибора и фасонных лап
Нижний лист котла в зоне лежневых опор
Из полученных результатов можно сделать вывод, что прочность котла удовлетворяет требованием «Норм…» при
Модернизация четырехосной цистерны модели 15-869 курсовая работа. Транспорт.
Дипломная работа по теме Криминологическая характеристика организованной преступности
Несостоятельность (банкротство) юридического лица- предпринимателя
Курсовая работа по теме Международная защита авторских прав
Дипломная работа по теме Построение защищенной базы данных предприятия
Реферат: Анализ финансового состояния ООО Арчединское Фроловского района Волгоградской области
Реферат: Захворювання щитовидної залози
Двигатели Постоянного Тока Реферат
Мини Сочинение Бедная Лиза
Как Начать Аргумент Из Жизни В Сочинении
Гдз По Английскому Языку 9 Контрольные Работы
Реферат: Остров Самос — родина Пифагора. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Разработка имитационной модели системы массового обслуживания
Курсовая работа по теме Алгоритм поиска в ширину
Дипломная работа по теме Диагностирование характеристик вала с дисками по собственным частотам его крутильных колебаний
Курсовая работа по теме Розробка програми маркетингових комунікацій для лікарського препарату "Вінілін"
Курсовая Работа Образец Оформления Украина
Практическое задание по теме Динамика денежной массы и денежного мультипликатора за 2001-2010 гг.
Реферат: Вопросы квалификации преступлений против военной службы
Реферат: Открытие X-лучей. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Організація аудиторської перевірки матеріальних витрат на виготовлення продукції
Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению - Производство и технологии курсовая работа
Аудит и его виды. Выбор аудитора - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа
Соціальне страхування від безробіття в Україні в 20-ті роки XX сторіччя - История и исторические личности реферат