ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ ГРУЗОВ

Полезная модель относится к железнодорожной техники, а более конкретно к цистернам горизонтального расположения, и может быть использована для перевозки различных нефтепродуктов.
Известна железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов, включающая установленный на ходовой части посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости, состоящей из эллиптических днищ и цилиндрической обечайки, выполненной из трех царг, концевые из которых соединены с днищами и размещены на опорах рамы, а средняя царга посредством фасонных лап жестко закреплена на раме и имеет люк и сливное устройство, а каждая царга цилиндрической обечайки выполнена из соединенных между собой верхних и нижних броневых листов так, что отношение толщины верхних листов к нижним - броневым составляет 1:1,2. [Патент РФ 2074828 МПК 6 B61D 5/00. Железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов. Авторы: Бурмистров Н.В., Беляев Г.К., Кармишина В.Д., Клименко С.В. Опубл. 10.03.1997].
К недостаткам известного технического решения относятся низкие эксплуатационные характеристики, в частности грузоподъемность.
Наиболее близким техническим решением является железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов, содержащая котел с двумя эллиптическими днищами, люк, предохранительно-впускной клапан, сливное устройство, тормозное оборудование и ходовую часть, и снабженная дополнительной емкостью, жестко закрепленной к котлу в нижней его части, и двумя полурамами, соединенными с котлом посредством шкворневых и хребтовых ложементов и установленными на двухосные тележки ходовой части
цистерны. При этом сливное устройство цистерны установлено в дополнительной емкости, а каждая тележка ходовой части цистерны выполнена с автономным тормозным оборудованием. При этом дополнительная емкость выполнена из полуобечайки с коническими переходами по торцам и установлена со смещением относительно горизонтальной оси котла. На внутренней и внешней поверхности котла установлены шпангоуты, а к днищам котла жестко закреплены защитные экраны. [Патент РФ 2197400 МКИ 7 B61D 5/00, B65D 88/12. Железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов. Автор Бурмистров Н.В. Опубл. 27.01.2003].
Недостатком известного технического решения является то, что, цистерна состоит из котла, содержащего дополнительную емкость сложной конструкции, жестко прикрепленную к котлу в нижней его части, что снижает эксплуатационные характеристики, приводит к нерациональному удорожанию конструкции цистерны, повышению трудоемкости ее изготовления и эксплуатации (ремонта и технического обслуживания). К недостаткам также относится то, что, дополнительная емкость выполнена из полуобечайки с коническими переходами по торцам и установлена со смещением относительно горизонтальной оси котла, причем эта емкость сообщается с котлом через отверстие в его нижней части, кроме того, на внутренней поверхности котла установлены шпангоуты, что приводит к усложнению и увеличению трудоемкости процесса промывки и пропарки котла и дополнительной емкости, что, в свою очередь, может исключить возможность использования такой цистерны для перевозки вязких нефтепродуктов.
Данная железнодорожная цистерна выбрана авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции котла за счет устранения дополнительной емкости, шпангоутов установленных на внутренней и внешней поверхности котла и увеличение объема железнодорожной цистерны для транспортировки жидких грузов за счет увеличения размера обечайки котла по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы.
,
-
-
;
-
котла
доп.ос.
ос.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов, включающая установленные на тележках ходовой части тормозное оборудование и посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости, состоящей из двух эллипсообразных днищ и цилиндрической обечайки с верхней, средней и нижней частями, люк, предохранительно-впускной клапан и сливное устройство, выполнена с увеличенным размером обечайки котла по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы цистерны, на 0,05-0,3 от размера всех частей обечайки котла одновременно, при этом увеличение размера обечайки котла определяем из соотношения где ΔНвеличина увеличения размера обечайки котла по вертикальной оси; Рдопустимая осевая нагрузка предлагаемой цистерны; P - осевая нагрузка цистерныНразмер всех частей обечайки котла по вертикальной оси, причем обечайка котла выполнена с плоским или криволинейным переходом к смежным частям.
Отличием настоящего технического решения от прототипа является то, что для устранения дополнительной емкости, выполненной из полуобечайки с коническими переходами по торцам и установленой со смещением относительно горизонтальной оси котла, шпангоутов установленных на внутренней и внешней поверхности котла, и увеличения объема цистерны цилиндрическая обечайка котла увеличена по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы
,
-
-
-
котла
доп.ос.
ос.
цистерны, на 0,05-0,3 от размера всех частей обечайки котла одновременно, при этом увеличение размера обечайки котла определяем из соотношения где ΔНвеличина увеличения размера обечайки котла по вертикальной оси; Рдопустимая осевая нагрузка предлагаемой цистерны; P - осевая нагрузка цистерны; Н размер всех частей обечайки котла по вертикальной оси, причем обечайка котла выполнена с плоским или криволинейным переходом к смежным частям.
Сущность полезной модели, в качестве примера, поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - общий вид предлагаемой железнодорожной цистерны для транспортировки жидких грузов, где а) вид спереди, б) вид с торца;
котла
котла
-
на фиг.2 - разрез обечайки котла предлагаемой цистерны по вертикальной оси: а) разрез обечайки с плоским переходом от нижней части обечайки к верхней; б) разрез обечайки с криволинейным переходом от нижней части обечайки к верхней, где Н - высоты котла; ΔНвеличина увеличения размера обечайки котла по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы цистерны.
котла
Железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов состоит из тележек 1 ходовой части, рамы вагона 2 и котла 3 в виде горизонтально расположенной емкости, состоящей из двух эллипсообразных днищ 4 и цилиндрической обечайки 5 с верхней частью 6, средней частью 7 и нижней частью 8, которая выполнена с увеличенным размером по вертикальной оси на величину ΔН, люка-лаза 9 с крышкой, предохранительно-впускного клапана 10, сливного устройства 11, двух лестниц 12 с поручнями в верхней части, площадок 13 с ограждениями, фасонными лапами 14 и стяжными хомутами 15.
Для предотвращения продольных смещений котел 3 связан с рамой 2 фасонными лапами 14, приваренными к нижнему листу котла 3 и присоединенными болтами к лапам рамы 2, которые приварены к хребтовой балке. Обечайка 5 котла 3 свободно лежит на деревянных брусках, укрепленных болтами в металлических желобах опор, установленных на шкворневых балках рамы 2. Для предотвращения вертикальных и поперечных перемещений использованы стяжные хомуты 15, которыми котел крепится к крайним опорам.
котла
Котел представляет собой сварную конструкцию, состоящую из обечайки, выполненной из верхней части 6, средней части 7 и нижней части 8 и двух днищ эллипсообразной формы, при этом размер средней части 7 обечайки предлагаемой цистерны по вертикальной оси увеличен на величину АН, которая обусловлена допустимой осевой нагрузкой и находится в пределах диапазона от 0,05 до 0,3 от размера обечайки котла известных цистерн по вертикали, при этом увеличенная средняя часть 7 обечайки выполнена с плоским (фиг.2, а) или криволинейным (фиг.2, б) переходом от нижней части 8 обечайки к верхней части 6.
котла
исх.котла
доп.ос.
ос.
-
-
Таким образом, коэффициент увеличения размера средней части котла по вертикали , характеризующий величину ΔН, на которую увеличен размер обечайки котла по вертикали, обусловлен допустимой осевой нагрузкой цистерны, имеет значение в диапазоне от 1,05 до 1,3 и может быть рассчитан по формуле ,  где Нразмер обечайки котла известной цистерны по вертикали; Р- допустимая осевая нагрузка предлагаемой цистерны; Росевая нагрузка известной цистерны. То есть размер обечайки котла предлагаемой цистерны по вертикальной оси больше размера обечайки котла известной цистерны на 5-30%.
Грузоподъемность и коэффициент увеличения грузоподъемности предлагаемой цистерны могут быть рассчитаны по формулам
гр.
гр.мсх
тары
-
-
-
, и , где Мгрузоподъемность предлагаемой цистерны; М,грузоподъемность известных цистерн; δМувеличение массы тары предлагаемой цистерны.
доп.ос.
.
В качестве примера рассмотрим, насколько увеличится размер средней части котла предлагаемой цистерны по вертикали при допустимой осевой нагрузке Р=27...30 тс. Для этого рассчитаем коэффициент увеличения размера средней части котла по вертикали по предлагаемой формуле. Он составит То есть размер обечайки котла по вертикальной оси увеличиться на 8÷20%.
,
тары
При этом коэффициент увеличения грузоподъемности предлагаемой цистерны составит где приближенно примем значения δМ=1,5÷3 т. То есть грузоподъемность предлагаемой цистерны возрастет на 6÷16%.
3
Рассмотрим насколько увеличиться объем и грузоподъемность четырехосной цистерны с осевой нагрузкой на ось 25 тс имеющей диаметр обечайки котла 3200 мм, длину котла 11240 мм, полезный объем котла 84,18 м и грузоподъемность не более 72 т при увеличении размера цилиндрическая обечайка котла по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы, на 0,05-0,3 от размера всех частей обечайки котла цистерны одновременно.
При увеличении размера цилиндрическая обечайка котла по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы, на 0,05 от размера всех частей обечайки котла цистерны одновременно, размер обечайки увеличится на 160 мм и составит 3360 мм, объем котла
3
3
3
3
3
,
увеличится на 5,75 м, грузоподъемность увеличится на 4,92 т; при увеличении на 0,10 - размер обечайки увеличится на 320 мм и составит 3520 мм, объем котла увеличится на 11,51 м, грузоподъемность увеличится на 9,84 т; при увеличении на 0,15 - размер обечайки увеличится на 480 мм и составит 3680 мм, объем котла увеличиться на 17,26 м, грузоподъемность увеличится на 1476 т; при увеличении на 0,20 - размер обечайки увеличится на 640 мм и составит 3840 мм, объем котла увеличится на 23,02 м, грузоподъемность увеличится на 19,69 т; при увеличении на 0,30 - размер обечайки увеличится на 960 мм и составит 4160 мм, объем котла увеличится на 34,53 м, грузоподъемность увеличится на 29,53 т.
Увеличение цилиндрической обечайки котла цистерны по вертикальной оси, перпендикулярной горизонтальной плоскости рамы, на 0,05-0,3 от размера всех частей обечайки одновременно, позволяет упростить конструкцию котла и значительно повысить его объем и грузоподъемность, улучшить эксплуатационные и коммерческие показатели по сравнению с известными цистернами, сохраняя при этом основные габаритные размеры подвижного состава, предусмотренные техническими требованиями к цистернам нового поколения.
Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить грузоподъемность на 6÷16% за счет увеличения размера средней части котла цистерны по вертикали на 8÷20%, снизить трудозатраты при изготовлении и эксплуатации цистерны, и обеспечить улучшение коммерческих качеств железнодорожной цистерны.