Долинкин 1 Лр. Лабораторная работа 1 Расчет устойчивости котла цистерны Вариант11 Выполнила обучающийся Долинкин И. Д. 4 курс 2 семестр

• Название: Лабораторная работа 1 Расчет устойчивости котла цистерны Вариант11 Выполнила обучающийся Долинкин И. Д. 4 курс 2 семестр
• Дата: 22.05.2023
• Размер: 61.46 Kb.
• Имя файла: Долинкин 1 Лр.docx
• Тип: Лабораторная работа; #1151481

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

“петербургский государственный

университет путей сообщения ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I”
Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»


Лабораторная работа №1

«Расчет устойчивости котла цистерны»
Вариант№11

Выполнила обучающийся Долинкин И.Д.

4 курс 2 семестр

Группа ПС-909

______________

подпись, дата

Руководитель

Комайданов А.А. ______________

подпись, дата

Санкт-Петербург
2023

Содержание

1Конструкция вагонов-цистерн 3

2Классификация вагонов-цистерн 4

3Нагрузки ,действующие на вагоны цистерны 4

4Испытания вагонов-цистерн на статическую прочность 5

5Расчет устойчивости котла цистерны 8

1 Конструкция вагонов-цистерн 3

2 Классификация вагонов-цистерн 4

3 Нагрузки, действующие на вагоны цистерны 4

4 Испытания вагонов-цистерн на статическую прочность 5

5 Расчет устойчивости котла цистерны 8

Вывод 9

Цель работы: Изучить конструкцию вагонов-цистерн. Ознакомиться с методом расчета устойчивости котла цистерны.

1. Конструкция вагонов-цистерн

Вагон цистерна – вид подвижного состава, предназначенного для перевозки различных жидкостей. Основными перевозимыми грузами ж/д цистерн являются: нефть и продукты ее переработки, химически активные и агрессивные жидкие вещества (щелочи, кислоты и т.п.), сжиженные газы (пропан, бутан, метан и др.), вода, молоко, соки, спирты, спиртосодержащие жидкости, а также различные мелкодисперсные порошки: мука, цемент, тальк и т.п.

Кузов вагона представляет собой цилиндрическую емкость, закрытую с боков эллиптическими днищами. Емкости цистерн имеют различные устройства для загрузки / выгрузки, различающиеся в зависимости от перевозимого груза. Также в зависимости от перевозимого груза вагоны-цистерны могут иметь теплоизоляционное покрытие, оборудование для подогрева перевозимого груза, а также приборы контроля состояния груза. В ж/д цистернах рамной конструкции нагрузки, возникающие в процессе движения поезда, воспринимаются несущей рамой, в безрамных цистернах функцию несущей рамы выполняют сами емкости.  Дополнительно для повышения прочности и жесткости емкостей железнодорожных цистерн большого диаметра и длины емкости могут усиливаться кольцами-шпангоутами на наружной или внутренней поверхности. Для повышения прочности и жёсткости ёмкостей вагонов-цистерн большого диаметра и длины цилиндрическая обечайка ёмкости подкрепляется кольцами-шпангоутами, которые могут быть установлены на наружной поверхности или внутри ёмкости. Объём цистерны колеблется в широких пределах от 15-20 м³



Рисунок 1— Конструкция вагона-цистерны

2. Классификация вагонов-цистерн

Различают цистерны:

По типу:

• 
  общего назначения - для перевозки нефтепродуктов
  
• 
  специальные - для определённых видов грузов
  

По конструкции:

• 
  цистерны имеющие раму
  
• 
  цистерны безрамной конструкции
  

По числу осей:

• 
  четырехосные
  
• 
  восьмиосные
  

По емкости:

• 
  60 тонн
  
• 
  120 тонн
  
• 
  125 тонн
  

3. Нагрузки ,действующие на вагоны цистерны

Котлы цистерн силы внутреннего давления, вертикальные статические и динамические силы.

А котлы безрамных цистерн дополнительно на продольные силы по Ⅰ и Ⅲ режимам загружения.

Устанавливают следующие значения и схемы приложение продольных сил к вагону в соответствии с ГОСТ−33211−2014:

а) сила 3,5 МН, направленная внутрь вагона, приложена к опорной поверхности заднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза.

Для вагонов с максимальной расчетной статической осевой нагрузкой не более 245 кН, не подлежащих роспуску с сортировочных горок или оборудованных поглощающими аппаратами класса Т2 или , принимают значение продольной силы 2,5 МН, если иное не предусмотрено конструкторской документацией.

б) сила 2,5 МН, направленная наружу вагона, приложена к опорной поверхности переднего упора автосцепного устройства с одной стороны вагона и уравновешена продольными силами инерции по 4.1.2 масс кузова вагона, тележек, автосцепных устройств и груза;

в) силы 2,5 МН, направленные внутрь вагона, приложены к опорным поверхностям задних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона;

г) силы 2,0 МН, направленные наружу вагона, приложены к опорным поверхностям передних упоров автосцепного устройства с двух сторон вагона.

4. Испытания вагонов-цистерн на статическую прочность

Статическим испытаниям на прочность подвергают несущую конструкцию вагона или ее составные части, если это предусмотрено стандартами или конструкторской документацией.

При испытаниях применяют тензорезисторы с базой от 10 до 20 мм. При специальных исследованиях концентрации напряжений в отдельных зонах конструкции должны применяться тензорезисторы с меньшей базой.

Котлы вагонов-цистерн испытывают при действии расчетного давления по требованиям ГОСТ 33211-2014 (пункт 4.3.1) методом гидравлических испытаний. Измерение внутреннего давления проводят в верхней части котла двумя манометрами с одинаковым классом точности и ценой деления.

4.1.Гидравлическое испытание котла проводится лишь при удовлетворительных результатах внутреннего осмотра.

Вместе с котлом подвергается испытанию его арматура: предохранительные клапаны, указатели уровня воды, запорные органы. При необходимости установки заглушек они ставятся за запорными органами.

При наполнении котла водой для удаления воздуха предохранительный клапан или воздушный вентиль должен быть открыт до появления из него воды. Если в результате заполнения котла водой на его стенках появится роса, то испытание следует проводить лишь после высыхания стенок.

4.2. Во время испытания давление в котле должно измеряться двумя манометрами, один из которых должен иметь класс точности не ниже 1,5.

4.3. Подъем давления до пробного должен быть медленным и плавным, без толчков. Время подъема давления должно быть не менее 10 мин. Если достичь этого насосом с машинным приводом не представляется возможным, подъем давления должен осуществляться ручным насосом. По достижении пробного давления подача воды в котел прекращается; при этом в течение 10 мин не должно быть снижения давления.

По истечении 10 мин давление снижается до рабочего и проводится осмотр котла.

При появлении в период испытания шума, стуков или резкого падения давления следует немедленно прекратить гидравлическое испытание, выяснить и устранить их причину.

4.4. Результаты гидравлического испытания котла признаются удовлетворительными, если не обнаружено:

• 
  трещин или признаков разрыва (поверхностные трещины, надрывы и др.);
  
• 
  течи, «слезок» и «потения» в основном металле, сварных, заклепочных и вальцовочных соединениях;
  
• 
  видимых остаточных деформаций.
  

4.5. Если при освидетельствовании котла будут обнаружены неплотности в вальцовочных или заклепочных соединениях, необходимо проверить дефектные соединения с применением неразрушающих методов дефектоскопии на отсутствие межкристаллитных трещин. Устранение неплотностей допускается лишь при удовлетворительных результатах такой проверки.

4.6. В случае выявления дефектов лицом, проводившим освидетельствование, в зависимости от их характера может быть принято решение о запрещении работы котла, пуске его во временную эксплуатацию, сокращении срока очередного освидетельствования, более частых освидетельствованиях котла администрацией предприятия, снижении параметров эксплуатации и др.

При выявлении дефектов, по которым затруднительно принять решение, вопрос о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации котла должен быть рассмотрен с привлечением наиболее опытных специалистов РГТИ (округа), а в случае необходимости - с привлечением специализированной организации.

5. Расчет устойчивости котла цистерны

Проверка котла на устойчивость проводится при минимально допустимых толщинах, полученных в расчете на прочность.

Проверка устойчивости (сохранение формы) цилиндрической обечайки котла при действии внешнего избыточного давления:

,



где — расчетный и допускаемый (принимаем , коэффициенты запаса устойчивости оболочки котла;

—критическое внешнее давление по устойчивости оболочки, кПа;

— расчетное избыточное внешнее давление, кПа (принимается в соответствии с «Нормами…» );

Критическое давление определяется по формуле:

,



гдеk— коэффициент ,учитывающий различные толщины элементов котла;

модуль упругости материала (принимаем 2,1∙ );

R— внутренний радиус цилиндрической оболочки котла;

наименьшая расчетная толщина обечайки котла, с учетом 50% расчетного износа за срок службы котла

,



гдеα— отношение ширины броневого листа внутренней окружности поперечного сечения котла ;

отношение номинальной наименьшей толщины цилиндрической обечайки к номинальной толщине броневого листа;
Вывод: В результате расчета по требованию «Норм…» минимальное значение коэффициента запаса устойчивости , что меньше допускаемого значения