Вагон-цистерна для транспортировки жидких грузов

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции вагона-цистерны для транспортировки жидких грузов.
Из уровня техники известна конструкция вагона-цистерны модели 15-157 производства АО «НПК «Уралвагонзавод», содержащий раму, установленную на ходовые тележки, на раме смонтирован котел, закрепленный в средней части фасонными лапами. Котел выполнен из обечайки и днищ. Обечайка состоит из средней и двух крайних царг. Все царги имеют нижние броневые листы, выполненные из листов толщиной 12 мм и верхние листы, выполненные толщиной 10 мм.
Недостатком вышеописанной конструкции является повышенная металлоемкость котла вагона-цистерны вследствие выполнения всех верхних листов царг одной толщины.
Также известна конструкция железнодорожной цистерны для транспортировки жидких грузов [патент РФ 2074828, опубликован 10.03.1997] включающая установленный на ходовой части посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости. Котел состоит из эллиптических днищ и цилиндрической обечайки, выполненной из трех царг. Концевые царги соединены с днищами и свободно размещены на раме, а средняя царга посредством фасонных лап жестко закреплены на раме и имеет люк и сливное устройство. Каждая царга цилиндрической обечайки выполнена из соединенных между собой верхних листов и нижних броневых листов таким образом, что отношение толщин верхних листов к нижним броневым составляет 1 к 1,2. Каждый продольный сварной шов между верхним и нижним броневыми листами каждой концевой царги выполнен так, что угол между ним и нижней образующей котла составляет не менее 95º. Каждый кольцевой сварной шов между средней и концевой царгами выполнен на расстоянии от эллиптического днища, равном не менее 0,23-0,24 от общей длины обечайки. Сварной шов между нижним броневым и последующим листами средней царги выполнен под углом не менее 40° от нижней образующей котла.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком вышеописанной конструкции является повышенная металлоемкость котла вагона-цистерны вследствие выполнения всех верхних листов царг одной толщины, а также вследствие выполнения броневых листов крайних царг таким образом, что они составляют более половины длины всей окружности крайних царг. Данный недостаток приводит к повышению массы тары котла и как следствие снижению грузоподъемности.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель,
является создание конструкции вагона-цистерны для транспортировки жидких грузов с повышенной грузоподъемностью.
Техническим результатом, от применения предлагаемой полезной модели, является повышение грузоподъемности вагона-цистерны за счет снижения металлоёмкости и массы тары котла.
Технический результат достигается за счет того, что в вагоне-цистерне для перевозки жидких грузов применена конструкция котла, в которой средняя царга выполнена из соединенных между собой нижнего броневого листа и верхних листов, а крайние царги выполнены из нижнего броневого листа, верхнего листа и двух промежуточных листов, соединяющих нижний броневой и верхний листы. При этом в крайних царгах отношение толщин промежуточных листов к толщине нижнего броневого листа составляет диапазон от 0,8 до 0,85, отношение толщины верхнего листа к толщинам промежуточных листов составляет диапазон от 0,85 до 0,95, а в средней царге отношение толщин верхних листов к толщине нижнего броневого листа составляет диапазон от 0,8 до 0,85. Применение в конструкции листов с представленными диапазонами отношений толщин позволяет, в отличие от аналогов, имеющих цилиндрические обечайки с верхними листами царг одной толщины, существенно снизить массу котла, сохранив при этом требуемые прочностные характеристики.
Вариант выполнения продольного сварного шва между верхним и промежуточным листом крайней царги так, что угол между ним и вертикальной осью котла составляет от 75º до 80º, также приводит к снижению металлоемкости и массы крайних царг котла за счет увеличения длины листа наименьшей толщины и соответственно уменьшения длины листов большей толщины.
Варианты выполнения продольного сварного шва между промежуточным и нижним броневым листом крайней царги так, что угол между ним и вертикальной осью котла составляет от 60º до 70º, и продольного сварного шва между верхним и нижним броневым листами средней царги так, что угол между ним и вертикальной осью котла составляет от 25º до 35º, также приводят к снижению металлоемкости и массы котла, так как приводят к уменьшению длин нижних броневых листов, имеющих наибольшую толщину.
Вариант выполнения каждого кольцевого сварного шва между средней и крайней царгами на расстоянии от днища не менее 0,12 и не более 0,2 от общей длины обечайки, в сравнении с аналогами, также приводит к снижению массы тары вагона-цистерны. Данное утверждение обусловлено тем, что масса крайних царг, на метр длины, больше массы средней царги на метр длины, а, значит, уменьшение доли длины крайних царг от общей длины обечайки приводит к снижению массы котла, а значит и всего вагона-цистерны.
Сущность заявляемой полезной модели, заключается в том, что вагон-цистерна для транспортировки жидких грузов, включает установленный на ходовые части посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости, состоящей из днищ и цилиндрической обечайки, выполненной из средней царги, выполненной из соединенных между собой нижнего броневого листа и верхних листов, и двух крайних царг, крайние царги соединены с днищами и свободно размещены на раме, а средняя царга посредством фасонных лап жестко закреплена на раме, кроме того, крайние царги выполнены из нижнего броневого листа, верхнего листа и двух промежуточных листов, соединяющих нижний броневой и верхний листы, при этом, в крайних царгах отношение толщин промежуточных листов к толщине нижнего броневого листа составляет диапазон от 0,8 до 0,85, отношение толщины верхнего листа к толщинам промежуточных листов составляет диапазон от 0,85 до 0,95, а в средней царге отношение толщин верхних листов к толщине нижнего броневого листа составляет диапазон от 0,8 до 0,85.
Возможно выполнение продольного сварного шва между верхним и промежуточным листом крайней царги так, что угол между ним и вертикальной осью котла будет составлять от 75° до 80°.
Возможно выполнение продольного сварного шва между промежуточным и нижним броневым листом крайней царги так, что угол между ним и вертикальной осью котла будет составлять от 60° до 70°.
Возможно выполнение продольного сварного шва между верхним и нижним броневым листом средней царги так, что угол между ним и вертикальной осью котла будет составлять от 25° до 35°.
Возможно выполнение нижнего броневого листа средней царги и нижних броневых листов крайних царг равной толщины.
Возможно выполнение каждого кольцевого сварного шва между средней и крайней царгами на расстоянии от днища не менее 0,12 и не более 0,2 от общей длины обечайки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 – Котел вагона-цистерны.
Фиг. 2 – Сечение крайней царги котла вагона-цистерны.
Фиг. 3 – Сечение средней царги котла вагона-цистерны
На Фиг. 1 представлен котел предлагаемой конструкции вагона-цистерны. Котел представляет собой горизонтальную емкость, состоящую из днищ 1 и цилиндрической обечайки, выполненной из средней 2 и двух крайних 3 царг. Крайние царги 3 соединены с днищами 1 и свободно размещены на раме, а средняя царга 2 посредством фасонных лап жестко закрепляется на раме вагона-цистерны. Средняя царга 2 выполнена из соединенных между собой нижнего броневого листа 4 и верхних листов 5. Крайние царги 3 выполнены из нижнего броневого листа 6, верхнего листа 7 и двух промежуточных листов 8, соединяющих нижний броневой 6 и верхний 7 листы. В крайних царгах 3 отношение толщин s1 промежуточных листов 8 к толщине s2 нижнего броневого листа 6 составляет диапазон от 0,8 до 0,85, а отношение толщины s3 верхнего листа 7 к толщинам s1 промежуточных листов 8 составляет диапазон от 0,85 до 0,95. В средней царге 2 отношение толщин s5 верхних листов 5 к толщине s4 нижнего броневого листа 4 составляет диапазон от 0,8 до 0,85.
1
Возможны варианты реализации предлагаемой конструкции в которой продольный сварной шов между верхним 7 и промежуточным листом 8 крайней царги 3 выполнен так, что угол «а» между ним и вертикальной осью котла будет составлять интервал от 75º до 80º. Продольный сварной шов между промежуточным 8 и нижним броневым листом 6 крайней царги 3 выполнен так, что угол между ним и вертикальной осью котла будет составлять интервал от 60°до 70°. Продольный сварной шов между верхним 5 и нижним броневым листом 4 средней царги 2 выполнен так, что угол между ним и вертикальной осью котла будет составлять интервал от 25° до 35°.
Возможна реализация предлагаемой модели, при которой нижний броневой лист 4 средней царги 2 и нижние броневые листы 6 крайних царг 3 имеют равную толщину, т.е. s2=s4, а каждый кольцевой сварной шов между средней 2 и крайней 3 царгами выполнен на расстоянии от соответствующего днища 1 не менее 0,12 и не более 0,2 от общей длины обечайки котла.
В качестве примера реализации предлагаемой полезной модели может быть выполнен вагон-цистерна с котлом, имеющим крайние царги 3, состоящие из нижнего броневого листа толщиной s2=12 мм, промежуточных листов толщиной s1=10 мм, верхнего листа толщиной s3=9 мм, и среднюю царгу 2, состоящую из нижнего броневого листа толщиной s4=12 мм, верхних листов толщиной s5= 10 мм.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проведены испытания.