ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к безрамным железнодорожным цистернам.
Известна безрамная железнодорожная цистерна, в которой котел, включающий две крайних и одну среднюю обечайку со сливным патрубком, расположенным на центральной оси, и днища, подкреплен шпангоутами, установлен посредством опорных узлов, включающих опорные листы, стрингеры, скрепленные с продольными листовыми накладками, приваренными к котлу (RU пат. №69474, B61D 5/02, 06.06.2007).
К недостаткам этой конструкции относится низкая надежность, т.к. конструкция упрочняющих узлов котла не обеспечивает оптимальное распределение нагрузок. Использование тавра в качестве продольного элемента жесткости (стрингера) может привести к потере устойчивости в продольном направлении. Использование швеллера в качестве кольцевого элемента жесткости также приводит к потере устойчивости.
За прототип принята железнодорожная цистерна, содержащая, котел со сливным патрубком, установленным посредством опорных узлов, включающих опорные листы, на участках пересечения шкворневых балок и концевых хребтовых балок, стрингеры, скрепленные с нижней частью котла, шпангоуты (RU пат. №27911, B61D 5/06, 11.06.2002).
К недостаткам такой конструкции цистерны можно отнести изначально сформированный концентратор напряжений в месте соединения хребтовой балки и стрингера из-за резкого перепада площадей их сечений. Наличие значительного вылета хребтовой балки в сторону сливного прибора включает котел в работу позже, в результате чего значительная часть энергии удара в автосцепку гасится в шкворневом узле, формируя в нем и в этой области котла завышенные локальные напряжения. Еще одним недостатком является использование в качестве продольного элемента жесткости (стрингера) - уголка, склонного терять устойчивость при эксплуатационных нагрузках в продольном направлении и кольцевого элемента жесткости (шпангоута) - швеллера, склонного терять устойчивость при эксплуатационных нагрузках, а также высокая металлоемкость.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание безрамной железнодорожной цистерны с высокой прочностью и надежностью при пониженной металлоемкости.
Для достижения технического результата в железнодорожной цистерне, содержащей ходовую часть, тормозное оборудование, котел, включающий цилиндрическую обечайку и днища, подкрепленный крайними и средними шпангоутами, установленный посредством опорных узлов на полурамах, включающих опорные листы на участках пересечения шкворневых и хребтовых балок, стрингеры, соединенные с нижней частью котла через продольные накладки из листового проката и концами соединенные соответственно с противолежащими хребтовыми балками полурам, согласно полезной модели стрингеры установлены открытым профилем наружу и зашиты нахлесточным листом (сплошным или с вырезами) снизу не менее ¼ длины базы цистерны, тормозное оборудование установлено в открытый профиль стрингеров, а шпангоуты выполнены из двутавра.
Нижние полки параллельных стрингеров соединены между собой цельной накладкой.
Кронштейны тормозной системы крепятся только на одном из стрингеров.
1
Шпангоуты расположены друг от друга на расстоянии L, составляющем от ¼ до ½ длины базы цистерны L.
Средние шпангоуты выполнены составными как минимум из трех частей.
Часть хребтовой балки в зоне переменного сечения соединена ребром жесткости с котлом через продольную накладку из листового проката.
Обечайка котла железнодорожной цистерны имеет уклон 0,7…1,0% в сторону слива продукта.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - изображена железнодорожная цистерна, общий вид;
на фиг. 2 - железнодорожная цистерна, вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - железнодорожная цистерна, сечение Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - железнодорожная цистерна, сечение В-В на фиг. 1.
на фиг. 5 - обечайка;
на фиг. 6 - установка кронштейнов тормозного оборудования.
1
Железнодорожная цистерна представляет собой цельнонесущую конструкцию и содержит ходовую часть 1 (фиг. 1), тормозное оборудование 2 (фиг. 1), котел 3 (фиг. 1, фиг. 2), включающий цилиндрическую обечайку 4 (фиг. 1, фиг. 5) и днища 5 (фиг. 1, фиг. 2), подкрепленный крайними 6 (фиг. 1, фиг. 4) и средними 7 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) шпангоутами, выполненными из двутавра, установленный посредством опорных узлов 8 (фиг. 1), включающих опорные листы 9 (фиг. 4) на участках пересечения шкворневых 10 (фиг. 2, фиг. 4) и хребтовых балок 11 (фиг. 2), стрингеры 12 (фиг. 1, фиг. 3), соединенные с нижней частью котла через продольные накладки 13 (фиг. 2) из листового проката и концами соединенные соответственно с противолежащими хребтовыми балками полурам, стрингеры 12 (фиг. 1, фиг. 3) установлены открытым профилем наружу и зашиты нахлесточным листом 14 (фиг. 2, фиг. 3) (сплошным или с вырезами) снизу не менее ¼ длины базы цистерны, кронштейны (фиг. 6) тормозного оборудования 2 (фиг. 1) установлены в открытый профиль стрингеров 12 (фиг. 1, фиг. 3), а средние шпангоуты 7 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнены составными. Крайние 6 (фиг. 1, фиг. 4) и средние 7 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) шпангоуты расположены друг от друга на расстоянии L, составляющем от ¼ до ½ длины базы цистерны L. Часть хребтовой балки 11 (фиг. 2) в зоне переменного сечения соединена ребром жесткости с котлом 3 (фиг. 1, фиг. 2) через продольную накладку из листового проката 9 (фиг. 4). Обечайка котла 4 (фиг. 4, фиг. 5) имеет уклон 0,7…1,0% в сторону слива продукта.
В предложенном техническом решении за счет установки кольцевых и продольных элементов жесткости достигается необходимый запас устойчивости оболочки цистерны от действия внешнего избыточного давления и продольных сжимающих сил, а также повышается частота собственных колебаний, что исключает возникновение резонансных явлений при движении по неровностям пути.
В настоящее время проводятся испытания опытного образца.