Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Сливо-наливная и предохранительная арматура

Унифицированные узлы и элементы нефтебензиновых цистерн включают люк-лаз для загрузки продукта и технического обслуживания и доступа внутрь котла, сливной прибор для слива груза, предохранительно-впускной клапан, в конструкции которого объединены предохранительный клапан избыточного давления и предохранительно-впускной (вакуумный) клапан. Нижний лист котла цистерны имеет уклон к сливному прибору для обеспечения полного слива продукта.[1, стр. 12]

Для налива нефтепродуктов используется Люк-лаз 4 (рисунок 2.2) диаметром 570 мм, который герметично закрывается крышкой 1. В новых конструкциях применяется крышка с ригельным запором, включающим ригель 6, откидной болт 5 и предохранительную скобу 2. Эта конструкция обеспечивает надежность уплотнения, удобство и безопасность обслуживания [1, стр. 12].

Рисунок 2.2 – Люк–лаз с крышкой и ригельным запором

1 – крышка; 2 – предохранительная скоба; 3 – сегменты; 4 – люк-лаз; 5 – откидной болт; 6 - ригель

Сливо-наливная арматура проектируемой цистерны состоит из прибора закрытого налива нефтепродуктов ПЗН-01 и универсального сливного прибора УСП-3 Нижегородского отделения ОАО «ВНИИЖТ».

Прибор закрытого налива нефтепродуктов ПЗН-01 обеспечивает закрытый слив-налив, отвод парогазовой фазы из зоны слива-налива и предотвращает потерю груза при несанкционированном открывании или разгерметизации крышки люка. Устройство устанавливается в горловинах люков цистерн всех типов и обеспечивает противопожарную безопасность и экологическую защиту от разлива нефтепродуктов и выделения парогазовой фазы в атмосферу. Прибор принят приемочной комиссией ОАО «РЖД» и готов для серийного изготовления.

ПЗН-01(рисунок 2.3) представляет собой металлическое основание, в центре которого расположен конус с самоустанавливающейся крышкой для наливного стояка эстакады. На расстоянии 200 мм от центра основания расположен конус для газоотводного патрубка эстакады и индикатор уровня налива поплавкового типа со штоком для визуального наблюдения и разъемом для выдачи электрического сигнала в систему сигнализации и контроля эстакады об окончании налива. ПЗН-01 устанавливается в горловину люка над ограничительными сегментами на кронштейны и крепится к ним четырьмя быстросъемными запорами. Уплотнение между основанием ПЗН-01 и стенкой горловины люка обеспечивается резиновым кольцом.

Рисунок 2.3 - Прибор закрытого налива нефтепродуктов ПЗН-01 в горловине люка цистерны

Такая конструкция ПЗН-01 обеспечивает:

- организованный отвод парогазовой фазы при наливе и сливе;

- предотвращение проникновения посторонних предметов внутрь котла;

- визуальную и электрическую индикацию уровня налива;

- исключение потерь нефтепродуктов при нештатном открывании крышки люка.

Универсальный сливной прибор УСП-3 (рисунок 2.4) предназначен для установки на железнодорожных вагонах-цистернах, транспортирующих нефть и нефтепродукты в качестве запорного устройства для выгрузки продукта и обеспечения дополнительной защиты от разлива нефтепродуктов при срыве сливного прибора в результате опрокидывания цистерны. В УСП-3 введен третий независимый поворотный дисковый затвор. Габариты по высоте универсального сливного прибора с тремя затворами те же, что у существующих конструкций сливных приборов. Дополнительный дисковый затвор предотвращает доступ к основному верхнему затвору. Прибор принят приемочной комиссией ОАО «РЖД» и готов для серийного изготовления.

Оборудование парка нефтебензиновых цистерн приборами закрытого налива ПЗН-01 и универсальными сливными приборами УСП-3 позволит резко снизить последствия аварийных ситуаций и пожаровзрывоопасность при наливе, транспортировке, сливе нефтепродуктов, а также значительно улучшить экологическую обстановку на сливо-наливных эстакадах и условия работы персонала.

Рисунок 2.4 - Универсальный сливной прибор УСП-3

Универсальный сливной прибор с тремя затворами предлагаемой конструкции отличается от существующих следующим:

- введен дополнительный клапан в виде поворотного дискового затвора с диаметром проходного сечения 200 мм;

- на корпусе сливного прибора под котлом цистерны введена кольцевая канавка, позволяющая при крушениях исключить деформацию седла основного верхнего затвора;

- на седле основного верхнего затвора введено антикоррозийное покрытие, позволяющее намного снизить коррозию контактирующей с резиновым уплотнением поверхности. Поворот на 900 дополнительного поворотного дискового затвора осуществляется с помощью рукоятки, расположенной под хребтовой балкой. В закрытом и открытом положении дисковый затвор имеет фиксацию и пломбировку.

Для ограничений избыточного давления цистерна оборудуется предохранительно-впускным клапаном (рисунок 2.5), имеющим раздельную регулировку усилия затяжки пружины 1 клапана максимального давления 2 и пружины 3 вакуумного клапана 4. Регулировка клапанов производится на избыточное давление 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) и на разряжение 0,01 - 0,02 МПа (0,1 - 0,2 кгс/см2) . Для предотвращения нарушения регулировки на предохранительно-впускной клапан устанавливаются две пломбы.

Котлы цистерны данной группы подвергаются испытаниям на прочность гидравлическим давлением 0,55 МПа (5,5 кгс/см2).

Уплотнительные прокладки и кольца крышки люка, сливного прибора и предохранительно-впускного клапана изготавливаются из маслобензиностойкой резины.

Предохранительно-впускной клапан не обеспечивает защиты котла от возникновения недопустимого вакуума после разогрева груза паром, пропарки котла или при сливе продукта при закрытых крышках люков [1, стр 12].

Рисунок 2.5 – Предохранительно-впускной клапан

1 – пружина; 2 – клапан максимального давления; 3 – пружина; 4 – вакуумный клапан

Тележка

Тележка 18-100 имеет ряд несовершенств. К недостаткам рессорного подвешивания относятся большая жесткость пружин для порожнего или малозагруженного режима работы вагона, а также большие силы трения покоя, низкая стабильность и недостаточная горизонтальная демпфирующая способность гасителей колебаний. Большие силы трения покоя клиновых фрикционных гасителей колебаний приводят к тому, что рессорные комплекты практически не работают при скорости движения до 60-70 км/ч. Поэтому почти во всем диапазоне эксплуатационных скоростей грузовых вагонов рессорное подвешивание выключено и вагон представляет собой одну необрессоренную массу. Низкая стабильность работы гасителя приводит либо к завышению, либо к занижению сил трения против расчетной.

Недостатком тележки является также то, что боковые рамы нежестко связаны между собой надрессорной балкой и рессорными комплектами. Поэтому в ней возникают продольные забегания рам относительно друг друга, достигающие 15-20 мм. Величина их обусловлена зазорами в буксах и величиной горизонтальной деформации пружин. В результате забегания рам возрастает интенсивность виляния тележки, что ухудшает плавность хода вагона. Маятниковые колебания рам приводят к перекосам подшипников, неравномерной передаче нагрузок на его элементы и снижению срока службы буксовых узлов. Поэтому необходима модернизация тележки 18-100 либо ее замена на модели тележек с улучшенными показателями хода.

Для увеличения межремонтных пробегов и уменьшения эксплуатационных расходов на ремонт в пути следования на проектную цистерну будем устанавливать инновационную тележку модели 18-9810 (рисунок 2.6), имеющую ряд технологических особенностей, в том числе позволяющих более качественно подходить к оценке ее технического состояния и исключить "человеческий фактор". Основные узлы трения - износостойкие фрикционные клинья, упругие скользуны и адаптеры кассетных подшипников, которые имеют встроенные индикаторы износа и не требуют использования типовых измерительных инструментов осмотрщика вагонов. Применяемые тормозные колодки "Фритекс" значительно сохраняют поверхность катания от истирания и образования эксплуатационных дефектов.

Тележка обеспечивает эксплуатацию вагонов на магистральных железнодорожных путях колеи 1520 мм в интервале температур окружающей среды от плюс 500С до минус 600С, прохождение кривых участков пути с минимальным радиусом 60 м и сортировочных горок.

Тележка изготовлена в габарите 02-ВМ (ГОСТ 9238). Возможна эксплуатация по железнодорожным путям колеи 1435 мм

ные планки
ень

Рисунок 2.6 – Тележка двухосная модель 18-9810

1 – боковая рама; 2 – надрессорная балка; 3 – колесная пара; 4 – кассетный подшипник; 5 – адаптер; 6 – блокиратор; 7 – рессорный комплект; 8 – фрикционный клин; 9 – тормозная рычажная передача; 10 – шкворень; 11 – износостойкое кольцо; 12 – износостойкий вкладыш; 13 – планки боковых стенок; 14 – Вставки карманов надрессорной балки; 15 – фрикционные планки; 16 – Скобы опорных поверхностей буксового проема; 17 – скользун

Основными отличительными особенностями тележки модели 18-9810 является:

- низкая стоимость жизненного цикла.

- надежность и простота конструкции.

- уменьшение воздействия на путь

- высокая степень унификации конструкции.

Эксплуатационные преимущества тележки модели 18-9810:

- Увеличение межремонтного пробега до 500 тыс. км.

- Увеличение срока службы износостойких элементов до 1 млн. км.

- Снижение стоимости жизненного цикла в 2 раза по сравнению с тележкой 18-100

- Снижение коэффициента вертикальной динамики порожнего вагона на 30% по сравнению с тележкой 18-100.

- Коэффициент запаса устойчивости от схода колеса с рельсов порожнего вагона выше до 30% по сравнению с тележкой 18-100.

- Максимально возможная унификация конструкции для применения под типовыми вагонами

Конструктивные особенности:

- Боковая рама и надрессорная балка с увеличенными показателями статической и усталостной прочности

- Кассетный конический подшипник с опиранием боковой рамы через адаптер

- Рессорное подвешивание с кусочно-линейчатой характеристикой, состоящее из девяти двухрядных комплектов пружин

- Фрикционный гаситель колебаний принципиально новой конструкции

- Боковые скользуны постоянного контакта

Автотормозное оборудование

Автотормозное оборудование состоит из механической и пневматической частей. Тормозное оборудование (рисунок 2.7) цистерны крепится на раме, оно состоит из соединительного рукава 1, концевого крана 2, стоп-крана 3, кронштейна, пылеловки 4, воздухораспределителя 5, разобщительного крана 6, запасного резервуара 7, тормозного цилиндра 8, грузового авторежима 9.

Рисунок 2.7 – Автотормоз

1 – соединительный рукав; 2 – концевой кран; 3 – стоп-кран; 4 – пылеловка; 5 – воздухораспределитель; 6 – разобщительный кран; 7- запасный резервуар; 8 – тормозной цилиндр; 9 – авторежим

Механическая часть тормозов состоит из рычажной передачи вагона и тележки. Рычажная передача вагона (рисунок 2.8) является симметричной.

Рисунок 2.8 – Схема симметричной рычажной передачи вагона

Усилие, развиваемое тормозным цилиндром, с помощью рычагов и тяг передается на тормозную рычажную передачу тележки. Сила прижатия тормозных колодок к поверхности катания колес зависит от степени загрузки вагона и автоматически регулируется авторежимом. В случае необходимости, автотормозное оборудование вагона может быть включено поворотом рукоятки разобщительного крана 6.

Тележка оборудуется тормозной рычажной передачей тележки модели 18-100 с триангелями по ГОСТ 4686 (рисунок 2.9). Тормозная рычажная передача обеспечивает одностороннее нажатие колодок на колеса. Четыре колодки удерживаются в башмаках по ГОСТ 3269. Башмаки в свою очередь закреплены по концам триангелей

Рисунок 2.9 – Рычажная передача тележки

1 – триангели; 2 – затяжка; 3 – подвески; 4 – предохранительные скобы; 5 – вертикальные рычаги; 6 – серьга мертвой точки

Автосцепное оборудование

Автосцепное устройство (рисунок 2.10) вагона обычно состоит из следующих частей: корпуса и расположенного в нем механизма; расцепного привода; ударно-центрирующего прибора; упряжного устройства; поглощающего аппарата; опорных частей.

Устройство корпуса и механизма автосцепки определяет ее тип и конструкцию, поэтому корпус с механизмом часто называют автосцепкой.

 

Рисунок 2.10 – Автосцепное устройство грузового вагона

1 – задний упорный угольник; 2 – фиксирующий кронштейн с полкой; 3 – рычаг; 4 - поддерживающая планка ; 5 – поглощающий аппарат; 6 – тяговый хомут; 7 – упорная плита ; 8 - клин; 9 – передний упорный угольник, объединенный с ударной розеткой; 10 – поддерживающий кронштейн ; 11 – маятниковые подвески; 12 – центрирующая балочка; 13 – корпус автосцепки; 14 - цепочка; 15 – валик подъемника

Проектируемая цистерна будет оборудоваться автосцепкой СА-3, состоящей из корпуса и механизма сцепления.

Корпус автосцепки (рисунок 2.11) представляет собой пустотелую отливку из головной части и хвостовика 7. Внутри головной части, называемой карманом размещены детали механизма сцепления. Корпус автосцепки имеет большой 1 и малый 4 зубья, которые образуют зев. Из зева выступает замок 3 и замкодержатель 2. В верхней части головной части отлит выступ 5, воспринимающий жесткий удар при полном сжатии поглощающего аппарата. Хвостовик 7 имеет отверстие 6 под клин, соединяющий автосцепку с тяговым хомутом

Рисунок 2.11 – Корпус автосцепки СА-3

1 – большой зуб; 2 – замкодержатель; 3 – замок; 4 –малый зуб; 5 – выступ; 6 – отверстие под клин; 7 - хвостовик

Корпус является основной частью автосцепки, он передает тяговые и ударные нагрузки, а также в нем размещаются детали механизма сцепления. Хвостовик корпуса имеет постоянную высоту по длине. Его торец – цилиндрический, что обеспечивает свободное перемещение автосцепки в горизонтальной плоскости.

Часть хвостовика, расположенная между отверстием для клина тягового хомута и торцом, называется перемычкой. Поверхности контура зацепления корпуса в сцепленном состоянии взаимодействуют со смежной автосцепкой: при сжатии усилие воспринимается ударной и боковой поверхностями малого зуба, ударной стенкой зева и боковой поверхностью большого зуба, а при растяжении — тяговыми поверхностями соответственно малого и большого зубьев.

Поглощающие аппараты автосцепки предназначены для уменьшения продольных растягивающих и сжимающих сил в поезде за счет преобразования кинетической энергии соударяющихся вагонов в работу сил трения и потенциальную энергию деформации упругих элементов аппарата.

В цистернах для перевозки светлых нефтепродуктов устанавливаются поглощающие аппараты класса Т2, ярким представителем этого класса является поглощающий аппарат 73ZW (рисунок 2.12).

Рисунок 2.12 – Поглощающий аппарат 73ZW

1 – амортизатор; 2 – корпус; 3 – болты с гайками; 4 – монтажные планки; 5 – упорная плита; А – шток; Б – прилив

Поглощающий аппарат 73ZW состоит из следующих основных частей корпуса поглощающего аппарата 2, упорной плиты 5 с болтами 3, монтажных планок 4 и эластомерного амортизатора 1. Для предварительного поджатия аппарата с целью облегчения монтажа при поставке на вагон, между монтажными планками 4 и приливами корпуса закладываются дистанционные вкладыши, которые выпадают при первом сжатии аппарата в процессе маневровых работ.

Эластомерный амортизатор типа KZE-5-R2-1 представляет собой цилиндрический корпус из высокопрочной стали, заполненный высоковязким упруго сжимаемым рабочим материалом (эластомером). При сжатии амортизатора шток входит в корпус и сжимает эластомер, создавая высокое внутреннее давление. При ударном (динамическом) сжатии амортизатора поглощение энергии происходит за счет перетекают (дросселирования) рабочего материала через калиброванный зазор между корпусом амортизатора и поршнем, установленным на штоке [3, стр 4]. Технические характеристики поглощающего аппарата 73ZW приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 – Технические характеристики 73ZW

Конструктивный ход, мм
Динамическая энергоемкость, кДж
Сила начальной затяжки, кН
Максимальная сила сжатия, кН
Коэффициент восприятия кинетической энергии удара:  
статически 0,4
динамически 0,75
Диапазон рабочих температур от -600С до +500С
Номинальная скорость соударения вагонов массой 100 т, км/ч 10,5
Габаритные размеры, мм 230x318x625
Масса, кг

 

Аппарат 73ZW по сравнению с другими типами поглощающих аппаратов имеет ряд преимуществ: большая энергоемкость; высокая стабильность работы при температурах от -60° до 60 °С; отсутствие заклинивания и запаздывания возвращения в исходное положение после прекращения действия сжимающей силы; простота конструкции и др. Такие поглощающие аппараты отличаются высокой стойкостью к естественным и искусственным факторам старения. При равных габаритных размерах эластомерные поглощающие аппараты имеют по сравнению с другими аппаратами более высокую удельную энергоемкость, приходящуюся на единицу веса, а также более простую конструкцию. Однако при изготовлении их требуется высокая точность механической обработки поршней и цилиндров для создания герметически заполняемых объемов эластомером, работающим под давлением до 500 МПа. Преимуществом эластомера является его сжимаемость под давлением в замкнутом объеме до 15%, высокая вязкость и ее малое изменение при колебаниях температуры.

Выбор оптимальных параметров

Одним из основных параметров цистерн является длина котла, а следовательно и его объем. Для их нахождения нужно знать грузоподъемность вагона, которую можно определить несколькими способами, исходя из максимальной грузоподъемности и средней динамической нагрузки, зависящей от параметров грузов, представленных в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Характеристики грузов

Груз Доля в грузообороте Удельный объем груза , м3 Дальность перевозок , км
Бензин (1) 0,2 1,361
Керосин (2) 0,3 1,250
Дизельное топливо (3) 0,5 1,212

 

Максимально допустимая грузоподъемность , т:

(2.1)

где - нагрузка от оси колесной пары на рельс,

– количество осей,

- тара вагона,

Динамическая нагрузка вагона т:

(2.2)

где - статическая нагрузка вагона, т:

Для дизельного топлива:

(2.3)

Для бензина и керосина:

(2.4)

где - объем кузова, м3;

– коэффициент использования объема кузова,

Приравняем формулы (2.1) и (2.2), подставив в последнюю (2.3) и (2.4).

(2.5)

Выразим из формулы (2.5) объем котла V, м3:

(2.6)

Зная объем определим половину длины котла L, м:

(2.7)

где – диаметр котла,

- высота днища,

- толщина днища,

Так как шаг несущих конструкций (колонн) сливо-наливных железнодорожных эстакад равен 6,01м, то длина вагона по осям автосцепок , значит - не допустимая длина котла. Из соображений безопасности принимаем .

Уточним объем котла V, м3:

(2.8)

Вписывание вагона в габарит

Проектируемый вагон планируется эксплуатировать в габарите 1-ВМ (0-Т) (рисунок 2.13) – для подвижного состава, допускаемого к обращению как по всей сети железных дорог Союза ССР колеи 1520 (1524) мм, так и по магистральным и ряду других линий железных дорог-членов Организации сотрудничества железных дорог (ОСЖД) колеи 1435 мм, используемых для международных сообщений.

Рисунок 2.13 - Верхнее очертание габарита 1-ВМ

Для вписывания вагона в габарит определим ограничения полуширины по длине для трёх основных сечений:

Для направляющего , мм:

(2.9)

Для внутреннего среднего , мм:

(2.10)

Для наружного (по концевой балке рамы или цилиндрической части котла) , мм:

(2.11)

где - максимальная полуширина колеи в кривой расчетного радиуса;

- минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных граней колес;

- величина максимального бокового смещения предельно изношенной колесной пары, ;

- наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении рамы тележки относительно колесной пары вследствие наличия зазора при максимальных износах в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой;

- наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении из центрального положения в одну сторону кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих колебаниях в узле сочленения кузова и рамы тележки

- горизонтальные поперечные смещения для рамы вагона и укрепленных на ней частей, для тележки 18-9810

– база вагона,

- расстояние от рассматриваемого поперечного сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения, для

- длина консоли вагона,

- величина дополнительного поперечного смещения в кривой расчётного радиуса тележечного вагона, мм:

(2.12)

- полубаза тележки,

– величина расчетного радиуса, для габарита 1-ВМ:

- коэффициент, зависящий от расчётного радиуса (R=200 м – для габаритов 0-ВМ, 02-ВМ, 03-ВМ и нижней части 1-ВМ), мм/м2:

(2.13)

- величина геометрического смещения расчётного вагона в кривой R=200 м (используется только для отечественных габаритов подвижного состава),

- величина, на которую допускается выход подвижного состава за очертания этих габаритов в кривых участках пути,

В итоге получаем:

Теперь определим наибольшую ширину строительного очертания вагона 2В на высоте H от уровня головки рельса, мм:

(2.14)

где – ширина габарита 1-ВМ на той же высоте H,

- одно из ограничений полуширины .

Теперь построим схему определения строительного очертания вагона по вписыванию его в заданный габарит (рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 - Схема определения строительного очертания вагона по вписыванию его в габарит 1-ВМ

Необходимо проверить вместимость шпангоутов в ширине строительного очертания вагона 2В, для этого определим оставшееся расстояние между 2В и диаметром котла с учетом толщин его стенок.

(2.15)

Где – внутренний диаметр котла,

– максимальная толщина стенки котла,

Это означает что толщина шпангоута в самой выступающей части котла не должна превышать 32 мм. Значит шпангоут (рисунок 2.15) необходимо выполнить переменного сечения.

Рисунок 2.15 – Шпангоут переменного сечения

В качестве основной части шпангоута возможно применение некоторых типов рельсового профиля, представленных в таблице 2.3.

 

 

Таблица 2.3 – Сортамент железнодорожных рельсов

Тип рельса В, мм b, мм h, мм s, мм Масса 1 м, кг
Р8 8,24
Р11 80,5 11,8
Р18 17,91

 

 

В качестве основного будем использовать рельс тип Р11, представленный на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 – Чертеж рельса тип Р11

Нормативные расчеты

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...