Расчет цистерны (стр. 2 из 3)
Особенности конструкции рам цистерн тележечных вагонов 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 последних на тележки.
Шкворневые балки рамы загружены вертикальными силами и при приложении к их концам усилий, необходимых, например, для подъема кузова, в этих балках могут возникнуть значительные напряжения. Продольные балки рамы подвержены действию главным образом продольных усилий.
Тележки типа ЦНИИ-Х3 имеют клиновые гасители колебаний. Боковая рама тележки выполнена в виде одной стальной отливки, в средней части которой расположен проем для рессорного комплекта, а по концам – проемы для букс. На наклонном поясе расположены пять шишек, которые служат для подбора боковых рам при сборе тележки. Буксовые проемы имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам – буксовые челюсти.
Надрессорная балка тележки отлита заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев и приливом для крепления кронштейна мертвой точки рычажной передачи тормоза. Она выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу в соответствии с эпюрой изгибающих моментов и имеет коробчатое замкнутое сечение.
Боковые рамы и надрессорные балки тележек ЦНИИ-Х3 отлиты из стали, содержащей углерода не более 0,27%, марганца не более 0,9%, фосфора и серы не более 0,05% каждого. Такая сталь имеет предел текучести не менее 20%.
Рессорный комплект состоит из 7 двухрядных пружин, расположенных под каждым концом надрессорной балки.
Тележка типа ЦНИИ-Х3 имеет гибкость рессорного подвешивания 0,13-0,23 м/мН, статический прогиб 46-50мм и коэффициент относительного трения jт = 0,08-0,10.
Тормозное оборудование предназначено для регулировки скорости вагона и полной его остановки.
Тормозное оборудование включает в себя: рычажную тормозную передачу, смонтированную на раме вагона; пневматическое тормозное оборудование; привод ручного тормоза. Все тормозное оборудование размещается на раме кузова. Крепление тяг и рычагов осуществляется на поддерживающих скобах, а воздуховода на кронштейнах с помощью скоб (хомутов).
В состав рычажной передачи входят: тормозной цилиндр (ТЦ), авторегулятор рычажной передачи РТРП-675, система рычагов и тормозных тяг, при помощи которых происходит прижатие колодок к поверхности катания колес. Все шарнирные соединения рычажной передачи, за исключением привода ручного тормоза, снабжены износостойкими втулками. ТЦ предназначен для передачи усилия сжатого воздуха, поступающего в него при торможении, на систему тяг и рычагов. Для поддержания хода поршня тормозного цилиндра в заданных пределах (130-160) установлен автоматический регулятор со стержневым приводом РТРП-675.
Вагон оборудован автоматическим пневматическим тормозом, который работает только от действия сжатого воздуха и является резервным; и электропневматическим тормозом, работающим от действия сжатого воздуха и управляемым при помощи тока. Этот тормоз является основным.
В состав пневматической части тормозного оборудования входят: концевые краны, тормозная магистраль (ТМ), краны экстренного торможения, разобщительный кран, воздухораспределитель (ВР), воздушный резервуар вместительностью 78 л, выпускной клапан. Концевые краны служат для сообщения и разобщения ТМ вагона с ТМ поезда. Они установлены на воздушной магистрали с обоих концов вагона. воздушная ТМ смонтирована из труб Æ 11/4 дюйма и расположена под вагоном. ВР используется как резервный при электропневматическом тормозе. Он крепится к рабочей камере электровоздухораспределителя. Запасной воздушный резервуар вместимостью 78 л предназначен для питания ТЦ сжатым воздухом. Выпускной клапан предназначен для выпуска воздуха из тормозной системы. Он установлен на запасном резервуаре. От него на обе стороны и внутрь вагона отведены поводки для отпуска тормоза вручную.
В состав электропневматической части тормозного оборудования входят: электрическая ТМ и подключенный к ней электровоздухораспределитель, междувагонные соединительные рукава с элекроконтактом. Электровоздухораспределитель служит для наполнения ТЦ воздухом при торможении, поддержания установившегося в нем давления и выпуска воздуха из цилиндра в атмосферу при отпуске тормоза. Междувагонные рукава предназначены для разъемного соединения ТМ и электрических цепей электропневматического тормоза. Каждый вагон оборудован ручным тормозом, предназначенным для удержания вагона на месте на уклоне до 0,030оо/о. Привод ручного тормоза состоит из рукоятки ручного тормоза, расположенной в тамбуре вагона, винтовой передачи, а так же системы рычагов и тормозных тяг, при помощи которых происходит прижатие колодок к поверхностям катания колес.
Автосцепное устройство состоит из пяти частей:
· корпуса и расположенного в нем механизма;
· расцепного привода;
· ударно-центрирующего прибора;
· упряжного устройства с поглощающим аппаратом;
· опорных частей.
Вагон оборудован автосцепкой СА-3 (советская автосцепка, третий вариант). Эта автосцепка (рис.7) относится к нежестким автоматическим сцепкам.
Корпус автосцепки предназначен для передачи ударно-тяговых усилий упряжному устройству и для размещения механизма, вместе с которым осуществляется сцепление и расцепление вагонов. Корпус автосцепки представляет собой стальную полую отливку, имеющую головную часть (голову) и хвостовик. Головная часть имеет большой 1 и малый 4 зубья, которые, соединяясь, образуют зев. Из зева выступают части замка 3 и замкодержателя 2.
Горизонтальную проекцию зубьев, зева и выступающей части замка называют контуром зацепления автосцепки.
Головная часть корпуса имеет упор 5 для передачи сжимающего усилия через розетку концевой балки рамы вагона после полного сжатия поглощающего аппарата и деформации упряжного устройства.
 |
Хвостовик корпуса имеет отверстие 6 для клина, соединяющего корпус с тяговым хомутом упряжного устройства. Для облегчения горизонтального перемещения корпуса автосцепки торцу хвостовика придана цилиндрическая форма.
1-большой зуб; 2-замкодержатель; 3-замок; 4-малый зуб; 5-упор; 6-отверстие для клина.
Рисунок 7 – Автосцепка СА-3
Корпус автосцепки отливают из углеродистой стали мартеновского производства, которая, согласно ГОСТ 88-55, имеет углерода 0,17-0,27%, марганца 0,5-0,9%, кремния 0,17-0,37%, серы и фосфора не более 0,045% каждого. Минимальные значения механических характеристик составляют: временное сопротивление 412 МПа, предел текучести 245 МПа и относительное удлинение 20-22%.
Корпуса, отлитые из такой стали, разрушаются при усилиях 2,2-2,9 МН, когда продольные оси автосцепок совмещены, и при усилиях 2,2-2,9 МН, когда эти оси смещены на 100 мм. Среднее значение разрушающего усилия составляет соответственно 3,1 и 2,9 МН, а начало текучести материала происходит при 2,1 и 1,8 МН.
4 Расчет на прочность котла цистерны
4.1 Расчет котла от действия внутреннего давления
В котле цистерны, подверженному действию внутреннего давления
, возникают напряжения, которые могут быть вычислены по формулам безмоментной теории оболочек. Такие оболочки, не испытывающие изгиба, называют мембранами, а напряжения в них, определяемые без учета изгиба–мембранными напряжениями.Мембранные напряжения в цилиндрической части котла составляют:
в поперечном сечении I-I(рис.8):
; (6)в продольном сечении II-II (по образующей):
; (7)где
радиус и толщина секции цилиндрической части котла ( 
).Мембранные напряжения в сферическом днище:
, (8)где
радиус и толщина стенки днища ( 
).Рисунок 8–Расчетная схема котла
Расчетное давление принимаем
.Тогда
4.2 Расчет на вертикальные нагрузки
Вертикальные нагрузки, действующие на котел, могут рассматриваться в качестве равномерно распределенных с общей интенсивностью (рис.9):
. (9)где
вес груза ( 
); 
вес котла ( 