ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА Российский патент 1999 года по МПК B61D5/06 

Изобретение относится и железнодорожному транспорту, в частности к цистернам для перевозки различных грузов и к монтажу их на рамах.

Известна железнодорожная цистерна, содержащая тележки, установленную на них раму с опорами, закрепленный на раме котел и тяги, притягивающие концевые части котла к опорам [1].

В известной цистерне опоры выполнены в виде закрепленных на раме диaфpaгм, на которых установлены желоба с размещенными в них деревянными брусками; тяги выполнены в виде стяжных хомутов, охватывающих цилиндрическую поверхность котла; притягивание концевых частей котла производят стяжными муфтами.

Недостатками известной цистерны являются ненадежность крепления концевых частей котла на раме цистерны; необходимость постоянного контроля за стяжными хомутами и их постоянной подтяжки; интенсивный износ деревянных брусков опор и вследствие этого необходимость их частой замены.

Все эти недостатки вызваны тем, что вибрации котла, возникающие при движении, приводят к самопроизвольному раскручиванию стяжных муфт и, как следствие этого, к ослаблению усилия притягивания концевых частей котла к опорам.

При ослабленном усилии притягивания концевых частей котла амплитуда и частота колебания последних увеличивается, что вызывает более интенсивный износ деревянных брусков опор, особенно для котлов с "ломанной осью" (котлов, у которых, с целью максимального слива транспортируемого жидкого груза, оси концевых частей в вертикальной плоскости расположены под углом относительно рамы цистерны), которые кроме обычных сил, вызывающих вертикальные и поперечные колебания котла, нагружены дополнительно периодически возникающими вертикальными силами, появляющимися вследствие волновых ударов жидкого груза о наклонные (относительно рамы) днища котла; большее самопроизвольное раскручивание стяжных муфт; явление "сползания" стяжных хомутов по длине котла при продольных смещениях последнего относительно рамы, вызванных, например, температурными деформациями или действием других факторов.

Известна железнодорожная цистерна, содержащая тележки, установленную на них раму с опорами, закрепленный на раме котел и тяги, притягивающие концевые части котла к опорам [2].

Конструкция опор известной цистерны аналогична конструкции опор цистерны [1] , однако с целью снижения вибрации котла и исключения самопроизвольного раскручивания резьбового соединения стяжных хомутов и опор, хомуты известной цистерны притянуты гайками к кронштейнам опор рамы с применением тарельчатых пружин.

Известной цистерне [2] присущи практически все те же недостатки, что и цистерне [1] , так как эксплуатационный износ деревянных брусков приводит к постоянному проседанию концевых частей котла и, как следствие этого, к ослаблению усилия пружины, что в свою очередь ведет к ослаблению крепления концевых частей котла, вызывающему их повышенную вибрацию, оказывающую непосредственное влияние на интенсивность износа деревянных брусков опор, а также приводящую к самопроизвольному раскручиванию гаек, притягивающих хомуты к опорам; так же происходит "сползание" хомутов по длине котла и т.д., т.е. имеют место те же недостатки: ненадежность крепления концевых частей котла на раме цистерны; необходимость постоянного контроля за стяжными хомутами и их постоянной подтяжки; интенсивный износ деревянных брусков опор и вследствие этого необходимость их частой замены.

Известна железнодорожная цистерна, содержащая тележки, установленную на них раму с опорами и закрепленных на раме котел, снабженный в местах расположения опор кронштейнами с шарнирно установленными в них тягами, притягивающими концевые части котла к опорам [3].

Конструкция опор известной цистерны аналогична опорам цистерн [1] и [2] однако для притягивания концевых частей котла к опорам в известной цистерне использованы не стяжные хомуты, а тяги.

В местах расположения опор на котле установлены кронштейны, выполненные в виде вилок, а каждая тяга снабжена на конце отверстием и шарнирно соединена с кронштейном с помощью оси, параллельной оси котла, причем шарнирное соединение выполнено неразъемным (шайба, ограничивающая продольное перемещение оси, приварена к последней). Соединение же тяги с опорой выполнено аналогично соединению стяжного хомута с опорой в цистерне [2], т.е. тяги притянуты к опорам гайками с применением тарельчатых пружин.

Использование в цистерне [3] тяг упрощает обслуживание цистерны, так как исключает необходимость правки положения стяжных хомутов при их "сползании" по котлу в процессе эксплуатации, делает конструкцию крепления котла к опорам более технологичной, так как исключает процессы резки длинных полос для хомутов, их гибку и т.д. Однако, поскольку в этой цистерне соединение тяг с опорами рамы выполнено так же, как и в цистерне [2], то цистерна [3] обладает практически теми же недостатками, что и цистерны [1] и [2]: ненадежность крепления концевых частей котла на раме цистерны; необходимость постоянного контроля за усилием притягивания концевых частей котла к опорам и постоянной подтяжки гаек; интенсивный износ деревянных брусков опор и вследствие этого необходимость их частой замены.

Эти недостатки, как и для цистерн [1] и [2], обуславливаются тем, что возникающие в процессе эксплуатации вибрации концевых частей котла в вертикальной и поперечной плоскости вызывают износ деревянных брусков опор, происходит проседание концевых частей котла и, как следствие этого, ослабление усилия пружины. При ослаблении усилия притягивания концевых частей котла амплитуда и частота колебаний последних увеличиваются, вызывая более интенсивный износ деревянных брусков опор, возникает явление самораскручивания гаек, еще больше ослабляющее усилие притягивания концевых частей котла к опорам.

Кроме того, жесткое центрирование тяг в кронштейнах опор приводит к тому, что при поперечных перемещениях котла тяги испытывают действие изгибающего момента, что может привести к изгибу и поломке тяги или к ослаблению и срыву резьбового соединения; при продольных перемещениях концевых частей котла относительно рамы цистерны, вызванных, например, температурными деформациями, возникающими при наливе в цистерну горячего груза или в случае действия других факторов, вследствие сил трения между перемещающейся осью шарнира и тягой, последняя испытывает также действие изгибающего момента, что может привести либо к выходу из строя осей шарниров, либо к изгибу и поломке тяги, либо к ослаблению и срыву резьбового соединения.

Кроме того, конструкция шарниров тяг и конструкция опор в местах соединения тяг с последними вызывает необходимость индивидуальной, для каждой тяги, приварки ушек кронштейна на котле (см. [3], п.3.2), что исключает взаимозаменяемость котлов в дальнейшем и усложняет монтаж котла цистерны на раме.

При создании изобретения решалась задача создания цистерны с надежным креплением котла на раме, исключающим необходимость постоянного контроля за ним и его постоянного обслуживания, а также повышающим срок службы подкладных деревянных брусков опор за счет уменьшения интенсивности их износа, одновременно с этим решалась задача упрощения монтажа котла на раме и исключения влияния изгибающих моментов, возникающих при продольных и поперечных перемещениях котла, на тяги цистерны.

Решение указанных задач достигается тем, что в железнодорожной цистерне, содержащей тележки, установленную на них раму с опорами и закрепленный на раме котел, снабженный в местах расположения опор кронштейнами с шарнирно установленными в них тягами, притягивающими концевые части котла к опорам, каждый кронштейн выполнен в виде двух параллельно установленных крюков, тяги выполнены Т-образными, при этом перекладина каждой тяги установлена в зевах крюков кронштейна, а сама тяга соединена с опорой зажимом одностороннего действия, выполненным в виде закрепленного на опоре корпуса и размещенной в нем подпружиненной разрезной втулки, охватывающей цилиндрическую поверхность тяги, при этом внутренняя поверхность корпуса выполнена конической, а взаимодействующая с ней наружная поверхность втулки выполнена сферической.

На фиг. 1 изображена предлагаемая цистерна, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - крепление котла, выноска Б на фиг. 2; на фиг. 4 - зажим одностороннего действия, разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрезная втулка, сечение Г-Г на фиг. 3.

Цистерна содержит тележку 1, установленную на тележках раму 2 и закрепленный на раме котел 3. На раме 2 размещены опоры 4, а на котле 3, в местах расположения опор, установлены кронштейны 5 с шарнирно размещенными в них Т-образными тягами 6, притягивающими концевые части котла 3 к опорам 4 с помощью зажимов одностороннего действия 7.

Каждая опора 4 снабжена желобами 8 с установленными в них деревянными опорными брусьями 9, которые, с целью обеспечения прочности опорных зон котла 3, расположены с максимально возможным углом обхвата цилиндрической части котла.

Каждый кронштейн 5 выполнен в виде двух параллельных крюков 10. Перекладина 11 Т-образной тяги 6 размещена в зевах крюков 10 кронштейна 5, что исключает действие на тягу изгибающего момента, возникающего при продольных перемещениях концевых частей котла 3, так как момент сил, действующих при этом на тягу, уравновешивается моментом силы нормального давления тяги на одном из крюков 10 кронштейна 5 (в зависимости от направления движения котла). Кроме того, такое выполнение кронштейна 5 и тяги 6 значительно упрощает монтаж и демонтаж котла 3 на раме 2 и позволяет компенсировать неточности сборки котла и рамы без индивидуальной подгонки.

Каждый зажим одностороннего действия 7 содержит закрепленный на опоре 4 корпус 12 и размещенную в нем втулку 13. Втулка 13 выполнена разрезной, поджим втулки к корпусу 12 осуществляется с помощью пружины 14. Внутренняя поверхность 15 корпуса 12 выполнена конической, что обеспечивает при поджатии к ней разрезной втулки 13, охватывающей цилиндрическую поверхность тяги 6, односторонний зажим последней при ее движении вверх. Наружная поверхность 16 втулки 13 выполнена сферической, что не только позволяет компенсировать неточности сборки и тем самым облегчить монтаж котла на раме, но и позволяет исключить действие изгибающего момента на тягу 6 при продольных перемещениях концевых частей котла 3.

Для создания предварительного усилия притягивания к опорам 4 концевых частей котла 3, исключающего вибрацию последнего, тяга 6 снабжена на конце резьбовой частью 17.

С целью предотвращения попадания в корпус 12 грязи, атмосферных осадков и т.п. зажим 7 снабжен наверху лабиринтным уплотнением 18, а внизу - защитным кожухом 19.

После монтажа котла 3 на раме 2, в тяге 6 создают предварительное усилие притягивания концевых частей котла к опорам 4. Создание усилия осуществляется с помощью гайки, установленной на резьбовую часть 17 тяги 6 и тарированного по моменту затяжки ключа (не показаны).

В дальнейшем в процессе эксплуатации цистерны по мере усадки и износа опорных брусьев 9 (износ при этом в основном вызван истиранием наружной поверхности брусьев продольным перемещением концевых частей котла) происходит "проседание" концевых частей котла 3, при этом тяги 6 свободно перемещаются вместе с концевыми частями котла вниз. Разрезная втулка 13, под действием пружины 14 постоянно возвращаясь в исходное положение и взаимодействуя своей наружной поверхностью 16 с конической поверхностью 15 корпуса 12, производит зажим цилиндрической поверхности тяги, исключая тем самым возможность перемещения тяги 6 вверх, т.е. исключается возможность вертикальных и поперечных перемещений концевых частей котла 3 и предотвращается их вибрация.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический эффект: надежное крепление концевых частей котла на раме цистерны; исключение необходимости постоянного контроля за элементами крепления; исключение необходимости постоянной подтяжки тяг; значительное снижение износа опорных брусьев и увеличение тем самым срока их службы; исключение влияния изгибающих моментов при продольных и поперечных перемещениях котла на тяги; упрощение монтажа котла на раме и снижение трудоемкости монтажа; взаимозаменяемость котлов при сборке цистерн.

Источники информации:
1. Шадур Л.А. Вагоны. М.: Транспорт, 1980, с. 346, рис. XII.6.

2. Вагон-цистерна для бензина, модель 15-1547. ПО Ждановтяжмаш, 1987.

3. Вагон-цистерна. Черт. 50.160.0665 СБ. УКБВ ГПО Уралвагонзавод, 1996.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к цистернам для перевозки различных грузов. Железнодорожная цистерна содержит тележки, установленную на них раму с опорами и закрепленный на раме котел, снабженный в местах расположения опор выполненными в виде крюков кронштейнами, с шарнирно установленными в них Т-образными тягами, притягивающими концевые части котла к опорам. Перекладина каждой тяги установлена в зевах крюков кронштейна, а сама тяга соединена с опорой зажимом одностороннего действия. Зажим одностороннего действия выполнен в виде закрепленного на опоре корпуса и размещенной в нем подпружиненной разрезной втулки, охватывающей цилиндрическую поверхность тяги, при этом внутренняя поверхность корпуса выполнена конической, а взаимодействующая с ней наружная поверхность втулки выполнена сферической. Изобретение позволяет повысить надежность крепления котла упростить монтаж и исключить влияние изгибающих моментов. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Железнодорожная цистерна, содержащая тележки, установленную на них раму с опорами и закрепленный на раме котел, снабженный в местах расположения опор кронштейнами с шарнирно установленными в них тягами, притягивающими концевые части котла к опорам, отличающаяся тем, что каждый кронштейн выполнен в виде двух параллельно установленных крюков, тяги выполнены Т-образными, при этом перекладина каждой тяги установлена в зевах крюков кронштейна, а сама тяга соединена с опорой зажимом одностороннего действия. 2. Железнодорожная цистерна по п.1, отличающаяся тем, что зажим одностороннего действия выполнен в виде закрепленного на опоре корпуса и размещенной в нем подпружиненной разрезной втулки, охватывающей цилиндрическую поверхность тяги, при этом внутренняя поверхность корпуса выполнена конической, а взаимодействующая с ней наружная поверхность втулки выполнена сферической.