 |
Кузов вагона и его составные части
|
|
|
|
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Подвижной состав железных дорог»
Выполнил: Афанасьев А.И. Группа: ТПС-251
Проверил: Козлов И.В.
МОСКВА 2017 г.
Содержание
| Введение | |
| 1. Общее устройство вагона и его основные конструктивные особенности | |
| 2. Кузов вагона и его составные части | |
| 3. Ходовые части вагона | |
| 4. Автосцепное оборудование вагона | |
| 5. Тормозная система вагона | |
| 6. Сливной прибор нефтебензиновой цистерны | |
| Заключение |
Введение
Цистерны предназначены для транспортирования в основном жидких и газообразных веществ. В некоторых цистернах перевозятся сыпучие пылевидные грузы. Специфика перевозимых в цистернах грузов обусловливает особую герметическую конструкцию кузова цистерны, называемого котлом. Котел цистерны представляет собой резервуар цилиндрической формы с выпуклыми торцовыми частями (днищами) в форме шаровых сегментов. Другие узлы цистерны (ходовые части, сцепные приборы, тормозное оборудование) типовые, т. е. такие же, как у всех грузовых вагонов. В зависимости от видов грузов различают цистерны общего назначения (для перевозки широкой номенклатуры нефтепродуктов) и специальные (для перевозки определенных грузов). Помимо того, в последние годы введена двухгруппная специализация цистерн общего назначения — для темных нефтепродуктов (нефть, минеральные масла и т. п.) и светлых (бензин, лигроин и т. п.). Это позволило существенно сократить объем работ по подготовке цистерн общего назначения к наливу (очистка котла от ранее перевозимого груза, промывка и
пропарка его).
В 1975—1977 гг. разработана и построена восьмиосная цистерна (рис. 7. 35) для перевозки сырой нефти на Байкало-Амурской железнодорожной магистрали. Грузоподъемность цистерны 125 т, объем котла 159,5 м3, внутренний диаметр котла 3400 мм. Цистерна построена по габариту Т. Конструкция цистерны создавалась с учетом особенностей климатических и природных условий в районе БАМа, выдвигающих повышенные требования к надежности и удобству обслуживания узлов цистерн. Она изготовлена из материалов, обеспечивающих устойчивую работу в зоне холодного климата с температурой минус 60°С. Несущий котел цистерны оснащен одним наливным колпаком и одним сливным прибором. В автосцепное устройство включен гидравлический поглощающий аппарат.
|
|
|
Общее устройство вагона и его основные конструктивные особенности.
Рама цистерны состоит из хребтовой балки и двух концевых частей. Хребтовая балка выполнена из двух швеллеров №30с (300Х11,5Х89Х13,5 мм), перекрытых сверху и снизу листами толщиной соответственно 8 и 6 мм. Концевая часть рамы помимо участка хребтовой балки включает в себя шкворневую балку коробчатого сечения (сварена из верхнего и нижнего листов толщиной 12 мм и двух вертикальных листов толщиной 8 мм), концевую и две короткие боковые балки, изготовленные из штамповок Г-образной формы толщиной 6 мм. Для увеличения жесткости вертикальные стенки боковых балок гофрированы. Таким образом, особенностью рамы цистерн является то, что на участке между шкворневыми балками имеется только хребтовая балка, другие продольные и поперечные элементы отсутствуют.
По концам и в средней части котел связан с рамой. Поскольку при изменении температуры длина котла может изменяться, по концам он не крепится жестко к раме, а свободно лежит.
Общий вид нефтебензиновой восьмиосной цистерны.
Кузов вагона и его составные части
Котел представляет собой цилиндрическую емкость сварной конструкции, состоящую из обечаек и эллиптических днищ, подкрепленную шпангоутами для повышения несущей способности и жесткости цилиндрической оболочки. Цилиндрическая часть котла с внутренним диаметром 3000мм составлена из 2-х половин, сваренных встык. Преимуществом стыковых швов по сравнению с применявшимися ранее нахлесточными соединениями являются: отсутствие дополнительных напряжений в зоне швов, обусловленных местным изгибом оболочки; большая вибрационная и ударная прочность швов; лучшие условия контроля за качеством шва (просвечивание рентгеном, гамма-лучами и.т.п.); меньшая масса котла.
|
|
|
Повышение прочности и устойчивости оболочки котла при малой его массе достигается подкреплением кольцевыми шпангоутами 7 и 8, расположенными в средней и опорных частях котла (рис.1). Эти шпангоуты, имеющие Ω-образную форму поперечного сечения, приварены к стенкам котла, отличающимися от неподкрепленных конструкций меньшей толщиной. В подкрепленных таким образом цистернах существенно снижены напряжения в загруженных зонах, повышена устойчивость котла при вакууме, иногда возникающем при сливе и пропарке цистерн, а также увеличивается жесткость и частота собственных колебаний оболочки, что затрудняет возникновение резонанса колебаний.
Для обеспечения полного слива груза предусмотрены уклоны к сливным приборам. Эти уклоны создаются выштамповкой броневого листа на глубину 20-30мм. Котел оборудован двумя сливными приборами 6 и двумя колпаками с крышками 4, что
 |
Рис. 1
позволяет ускорить операции налива и слива груза и обеспечить лучшие условия труда при очистке котла. Внутри горловин размещены по 2 сегментные планки: верхняя для контроля предельного уровня налива и нижняя для принятия мер к замедлению налива котла. Колпаки цистерны имеют малые размеры. При наливе груза часть объема котла (2%) остается незаполненной для обеспечения температурного расширения груза.
 |
Рис. 2
Горловины люков закрываются крышками, закрепляемыми 8-ю откидными болтами каждая. Крышки шарнирно крепятся к кронштейнам, относительно которых они поворачиваются при открывании. Вблизи горловины люка расположены 2 штуцера для крепления предохранительно – впускных клапанов 2 (рис.2). Котел оборудован наружной 3 и внутренней 5 лестницами и помостами с ограждениями у горловин люка.
|
|
|
 |
Рис. 3
Сложным и ответственным узлом безрамной цистерны является опора котла (рис 3), поскольку через нее передаются основные нагрузки на котел и от котла на тележку. Опора, одновременно являющаяся консольной частью рамы, имеет мощные хребтовую 1 и шкворневую 8, облегченные концевую 10 и боковые 9 балки. На хребтовой и концевой балках размещены части автосцепного устройства, а на шкворневой – опоры кузова (пятник 14 и скользуны 17). Шкворневая балка имеет верхний лист 12, нижний 11, вертикальные листы 13, ребра 18 и 19, концевые части 20; к одной из таких частей прикреплена табличка 5 завода – изготовителя. На пересечении хребтовой и шкворневой балок размещено надпятниковое усиление 15. К шкворневой и хребтовой балкам приварены подкрепленный ребрами 21 и 16 опорный лист 22 толщиной 12мм, являющийся непосредственной опорой котла, а также опорные накладки 4 и 6, расположенные с двух сторон от шкворневого узла. Хребтовая балка связана с опорными накладками лапами 3 и 7, которые перед сваркой узла могут перемещаться вдоль хребтовой балки в зависимости от конкретных зазоров между опорой и котлом. Такая конструкция обеспечивает существенное снижение технологических напряжений. Применение опорных упрощенных элементов вместо прежних опорных конструкций стало возможным в результате подкрепления котла кольцевыми шпангоутами 23. осуществленное в данной конструкции дополнительное соединение 2 концевых участков котла с хребтовой балкой повышает ее сопротивление большим продольным усилиям, возникающим при соударении вагонов. Основные части котла и опор изготовлены из низколегированной стали марки 09Г2С(ГОСТ 5520 – 79).
Унифицированные узлы и элементы нефтебензиновых цистерн включают люк-лаз для загрузки продукта и технического обслуживания и доступа внутрь котла, сливной прибор для слива груза, предохранительный клапан для ограничения избыточного давления в котле при повышении температуры груза и предохранительно-выпускной клапан для защиты котла от вакуума при охлаждении груза и конденсации его паров. В настоящее время цистерны выпускаются с предохранительно-выпускным клапаном, в конструкции которого объединены предохранительный клапан избыточного давления и предохранительно-выпускной (вакуумный) клапан. Нижний лист котла цистерны имеет уклон к сливному прибору для обеспечения полного слива продукта. Восьмиосные цистерны имеют по два люка-лаза, сливных прибора и предохранительно-выпускных клапана. При нахождении цистерны в эксплуатации на путях МПС люк-лаз всегда должен быть опломбирован. Пломбирование крышки люка производится перед каждым выходом цистерны на пути МПС как в груженом, так и в порожнем состояниях.
|
|
|
Основные технические характеристики нефтебензиновых цистерн
| Параметр | Тип цистерны | |||||
| Четырехосная для нефтепродуктов | Восьмиосная для: | |||||
| темных и светлых | светлых | ВЯЗКИХ | светлых нефтепро дуктов | сырой нефти | ||
| Грузоподъемность, т | ||||||
| Тара, т | 23,5 | 48,8 | ||||
| Коэффициент тары | 0,47 | 0,38 | 0,4 | 0.39 | 0,41 | 0,41 |
| Нагрузка от оси на рельсы, кН(тс) | ||||||
| Объем котла, м3: | (18,4) | (20,8) | (21) | (20,9) | (21,1) | (21,9) |
| ПОЛНЫЙ | ----------------------- | 61,2 | 72,7 | 61,2 | 159,5 | |
| полезный | 71,2 | 137,2 | 156,3 | |||
| Внутренний диаметр котла, мм | ||||||
| База, мм | 13 790 | 10 520 | ||||
| Длина, мм: по осям сцепления автосцепок | 12 020 | 12 020 | 12 020 | 12 020 | 21 120 | 18 690 |
| по концевым балкам | 10 800 | 10 800 | 10 800 | 19 990 | — | |
| Максимальная высота от уровня головок рельсов, мм | ||||||
| Максимальная ширина, мм | ||||||
| Габарит | 1-В | 1-В | 02-Т | 02-Т | 1-Т | Т |
Ходовые части вагона
В ходовых частях восьмиосных цистерн - четырехосные тележки модели 18-100 (до 1972 г. ЦНИИ-ХЗ), связанных соединительной балкой.
Строение тележки: (рис. 4) две колесные пар 1, четыре букса 5, две литые боковые рамы 2, два комплекта центрального рессорного подвешивания 3, литая надрессорная балка 4 и тормозная рычажная передача 6. Тормоз тележки — колодочный с односторонним нажатием колодок. Связь рамы с буксами — непосредственная челюстная, опора кузова на тележку через подпятник 7 надрессорной балки, а при наклоне кузова — дополнительно через скользуны 8. Тележка допускает осевую нагрузку до 230 кН (23,5 тс) при скорости движения 120 км/ч и 235 кН (24 тс) при скорости 100 км/ч.
Рис. 4
Боковая рама тележки (рис. 5) отлита из низколегированной стали 20ГЛ, 20Г1ФЛ или 20ФТЛ. Рама состоит из горизонтальных, наклонных поясов и колонок. В середине рамы имеется проем для центрального рессорного подвешивания, а по концам — буксовые проемы. Сечения наклонных поясов и вертикальных колонок корытообразной формы. Горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение.
|
|
|
Рис. 5
По бокам среднего проема расположены направляющие б, ограничивающие поперечные перемещения фрикционных клиньев, а внизу имеется опорная поверхность с бонками и буртами 7 для размещения и фиксирования пружин рессорного комплекта. С внутренней стороны этой поверхности имеются полки 9, являющиеся опорами для наконечников и удержания триангеля в случае обрыва подвесок. В местах расположения фрикционных клиньев в каждой колонке 5 рамы приклепано по одной планке 8. На верхнем поясе боковой рамы расположены кронштейны 4 для крепления подвесок тормозных башмаков. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы 2, которыми рама опирается на буксы, а по бокам — челюсти 1.
На внутренней стороне верхнего пояса (с 1984 г.) или внутренней стороне наклонного пояса рамы (до 1983 г.) отлиты пять шишек 3, которые служат для подбора боковых рам при сборке тележек. Данный подбор производят по числу оставленных (несрубленных) шишек, соответствующему определенному размеру А между наружными челюстями буксовых проемов. Это обеспечивает соблюдение параллельности осей колесных пар. Размер А имеет шесть градаций: от № 0 до № 5. Если все шишки срублены, то рама имеет градацию № 0 с размером между наружными челюстями 2181±1 мм, при одной несрубленной шишке — градацию № 1 с размером 2183±1 мм и т.д., увеличиваясь на 2 мм.
Надрессорная балка (рис. 6,а) отлита из стали 20ГЛ или 20ПФЛ в виде бруса равного сопротивления изгибу замкнутого коробчатого сечения. Она имеет подпятник 1, полку 7 для крепления кронштейна 2 мертвой точки рычажной передачи тормоза, опоры 3 для скользунов, выемки (гнезда) 6 для размещения фрикционных клиньев, бурты 5, ограничивающие смещение внутренних пружин рессорного комплекта, и выступы 4, удерживающие наружные пружины от смещения при движении тележки.
Рис 6. а — надрессорная балка; б — скользун
На подпятник 1 опирается пятник кузова, через центры которых проходит шкворень. Опорой для шкворня является поддон 11, который располагается под подпятником посередине надрессорной балки. Шкворень служит осью вращения тележки относительно кузова, а также передает тяговые и тормозные силы от тележки кузову и обратно. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин, на которые она опирается.
Скользуп тележки (рис. 6, б) — боковая опора кузова — состоит из опоры 3, отлитой заодно с надрессорной балкой, колпака 8, надетого на опору, прокладок 9 для регулировки зазоров между скользунами рамы вагона и тележки, болта 10, предохраняющего колпак от падения. Зазор между скользунами для основных типов четырехосных вагонов должен быть в пределах 6-16 мм.
Рессорное подвешивание состоит из двух комплектов, размещенных в рессорных проемах левой и правой боковых рам. В каждый комплект (рис. 7, а) входит пять, шесть или семь двухрядных цилиндрических пружин 2 и 3 и два клиновых 1 фрикционных гасителя колебаний. Каждая двухрядная пружина состоит из наружной и внутренней пружин, имеющих разную навивку — правую и левую соответственно. Количество двухрядных пружин в комплекте зависит от грузоподъемности вагона. Пять пружин ставят в тележки, подкатываемые под кузова вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть — до 60 т и семь — более 60 т. В связи с этим и расположение пружин в комплекте будет разное (рис. 7, б, в, г). Крайние боковые пружины комплекта поддерживают клинья гасителей колебаний. Снизу клинья имеют кольцевые выступы, не допускающие смещения их относительно пружин в горизонтальной плоскости, а верхней своей частью входят в направляющие надрессорной балки. Клинья отливают из стали 20Л. Пружины изготавливают из стали 55С2, а фрикционные планки — из стали марок 45 ЗОХГСА или 40Х. Статический прогиб рессорного подвешивания от тары — 8 мм, от массы брутто — 46-50 мм. Коэффициент относительного трения гасителя колебаний — 0,08-0,10.
Рис. 7 а — общий вид; б,в,г — схемы установки семи, шести и пяти двухрядных пружин соотвественно
Соединительная балка снизу по концам имеет пятники и скользуны, которыми она опирается на подпятники и скользуны надрессорных балок двухосных тележек. Сверху в средней части соединительной балки расположены подпятник диаметром 450мм, на который опирается пятник рамы кузова, и скользуны, поддерживающие кузов при действии боковых сил.
Центральный подпятник четырехосной тележки имеет длинный шкворень, а крайние пятники центрируются короткими шкворнями с буртом в средней части, который препятствует выходу конца шкворня за пределы верхней плоскости соединительной балки.
Сложность формы соединительной балки тележки обусловлена необходимостью восприятия больших вертикальных нагрузок и стесненными габаритами размещения. Нижнее очертание балки сделано таким, чтобы обеспечивались над осями внутренних колесных пар тележки зазоры 120мм, которые требуются на случай полного сжатия пружин рессорных комплектов, допустимой разности диаметров колес и неблагоприятного совпадения допусков на изготовление. Верхнее очертание балки обусловлено стремлением уменьшить эксцентриситет между продольными осями хребтовой балки и автосцепки, а также обеспечить зазоры, необходимые для безопасного прохода вагоном сортировочной горки.
База тележки, равная расстоянию между центрами подпятников двухосных тележек, составляет 3.2 м и является оптимальной по условиям воздействия восьмиосных вагонов на железнодорожный путь при минимальной массе соединительной балки.
Конструктивно тележка состоит из двух двухосных тележек 2 модели 18-100, связанных между собой штампосварной соединительной балкой 1.(Рис. 8)
 |
Рис. 8
Соединительная балка (Рис. 9) изготовлена из прокатной стали 09Г2Д. Она состоит из штампованных элементов верхнего листа 1 толщиной 16 мм, нижнего листа 2 толщиной 20 мм, четырех опор крайних скользунов 5, двух крайних пятников 4 и одного центрального подпятника 8. Подпятник приваривается к верхнему листу балки, а крайние пятники - к нижнему.
Крайними пятниками 4 балка опирается на подпятники двухосных тележек. Центральный подпятник 8 тележки со шкворневым отверстием является опорой пятника рамы вагона. Балка усилена продольными ребрами жесткости 3и поперечными 7. По бокам средней части балки приварены центральные скользуны 6, которые являются дополнительными опорами кузова при вписывании вагона в кривые участки пути при проходе стрелочных переводов.
 |
Рис. 9
Кроме штампосварной соединительной балки в четырехосных тележках, выпускавшихся до 1971 года, применялись балки литой конструкции. Балка отливается из мартеновской стали пустотелой формы.
Для снижения массы четырехосных тележек и улучшения плавности хода вагона разработана схема опирания кузова на двухосные тележки (Рис. 6а) через скользуны 7.
Опорное устройство (рис. 10) включает в себя подвижный в вертикальном направлении шток 5, опирающийся на шаровую опору 4, установленную на скользуне 1 надрессорной балки тележки, корпус 9, верхнюю плиту 5, жестко связанную с корпусом 9. Между штоком 5 и плитой 8 установлены на оси 7 опорные подшипники 6 (качения или скольжения) и тяга 2, соединяющая опорные устройства объединенных двухосных тележек. При возрастании нагрузки от кузова на корпус 9 передней тележки шток 5 и плита 8 начинают сближаться, перемещая подшипник 6 с
Рис. 10
тягой 2 влево. Этому перемещению оказывает сопротивление заднее опорное устройство, в котором подшипник стремится перекатываться в сужающее пространство между штоком 5 и плитой 8.
В результате возникающих сил сопротивления нагрузка между передней и задней тележками выравнивается, предупреждая перегруз одной из них, что ведет к повышению надежности работы их деталей.
|
|
|
