ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЦИСТЕРНА Российский патент 2005 года по МПК B61D5/06 B61F1/00 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции крепления котла железнодорожной цистерны к раме ходовой части.

Известно крепление котла с помощью лап к хребтовой балке рамы посередине ее длины, концы котла опираются на шкворневые балки рамы. Чаще всего концевые опоры котла выполнены в виде ложементов, закрепленных на шкворневых балках, котел притянут к ним хомутами, между опорными поверхностями котла и ложементов проложены деревянные бруски (Кривой А.А. Цистерны. М.: Транспорт, 1996 г., с.17-18).

Наиболее близка к заявленному устройству железнодорожная цистерна (а.с. СССР №2063347, кл. В 61 Д 5/06), на раме ходовой части которой смонтирован котел, закрепленный на хребтовой балке рамы в осевом направлении и на шкворневых балках посредством осей, параллельных оси цистерны, и установленных в отверстиях торцовых листов коробчатых опор, закрепленных на котле, и переходных колец, причем оси установлены по скользящей посадке во втулках опорных кронштейнов, которые закреплены на шкворневых балках.

Недостатками опор с ложементами являются трудоемкость подгоночных работ при монтаже и непостоянство затяжки хомутов при разбухании и усыхании деревянных брусков.

Недостатком крепления котла лапами является отсутствие компенсации температурных деформаций котла в осевом направлении при наливе в него нагретых продуктов, например мазута, и разогреве мазута перед сливом, особенно в зимнее время и при пропаривании порожней цистерны, а также трудоемкость установки 40 призонных болтов крепления лап к хребтовой балке.

Температурное удлинение котла на длине ≈2,5 м по крайним болтам крепления лап может составить 3 и более мм.

Задача заявленного устройства заключается в устранении термических напряжений конструкции вследствие разности температур котла и рамы до 150°С, упрощении конструкции и устранении подгоночных работ при монтаже, а значит, увеличении надежности изделия и снижении трудоемкости его изготовления.

Котел железнодорожной цистерны смонтирован на раме ходовой части и зафиксирован в осевом направлении жестким стержнем, имеющим по концам пространственные шарниры, один из которых закреплен на раме, а другой - на хребтовой балке рамы. В вертикальном и поперечном направлениях - на шкворневых балках посредством осей, параллельных оси цистерны, и установленных в отверстиях торцовых листов коробчатых опор, закрепленных на котле, и переходных колец, причем оси установлены по скользящей посадке во втулках опорных кронштейнов, которые закреплены на шкворневых балках, а концы каждой оси выполнены с эксцентриситетом относительно своей средней части и установлены по скользящей посадке в концевых втулках, через которые и переходные кольца коробчатые опоры посредством осей соединены с опорными кронштейнами.

Это достигается тем, что предусмотрена возможность осевых и поперечных перемещений котла на концевых опорах шкворневых балок при его температурных деформациях:

- продольных - за счет осевых зазоров на осях между торцами втулки опорного кронштейна и торцами концевых втулок, несущих котел через переходные кольца и торцевые листы коробчатой опоры;

- поперечных - за счет изменения расстояния между эксцентричными концами осей в паре опорных кронштейнов на концах шкворневой балки рамы при изменении поперечных размеров котла от температурных деформаций и проворота тем самым осей во втулках опорных кронштейнов, причем оси проворачиваются навстречу друг другу при усадке котла и в противоположном направлении при его расширении, что и дает искомое изменение поперечного размера.

Сущность заявленного устройства поясняется чертежом, где:

на фиг.1 - показан общий вид цистерны;

на фиг.2 - вид А - коробчатые опоры котла и поперечный размер «в», меняющийся при поперечной температурной деформации котла;

на фиг.3 - в разрезе Б-Б - коробчатая опора с осью, выполненной на концах с меньшими диаметрами и эксцентриситетом «а», опорный кронштейн с переходными кольцами и концевыми втулками, торцевые листы коробчатой опоры и осевые зазоры «б» между торцами втулки опорного кронштейна и торцами концевых втулок;

на фиг.4 - выноска В - крепление котла к хребтовой балке рамы с помощью жесткого стержня через концевые пространственные шарниры.

Железнодорожная цистерна содержит раму ходовой части 1 и котел 2, опертый на шкворневые балки рамы 1 коробчатыми опорами 3 через опорные кронштейны 4, жестко закрепленные на концах шкворневых балок рамы 1. Коробчатые опоры 3 соединены с опорными кронштейнами 4 посредством осей 5 сквозь монтажные отверстия в торцевых листах коробчатых опор 3 через переходные кольца 6 и концевые втулки 7 на концевых элементах осей 5, выполненных с меньшим диаметром. Концы каждой оси выполнены с эксцентриситетом «а» относительно своей средней части и установлены по скользящей посадке в концевых втулках 7.

От осевых перемещений под действием продольных транспортных нагрузок в обоих направлениях котел 2 закреплен жестким стержнем 8 через концевые пространственные шарниры 9 и 10, закрепленные соответственно на котле 2 и хребтовой балке рамы 1.

Продольные транспортные нагрузки от котла 2 передаются на хребтовую балку рамы 1 через жесткий стержень 8 без перемещений, в то же время продольные температурные деформации котла 2 компенсируются осевым проскальзыванием осей 5 во втулках опорных кронштейнов 4 в пределах осевых зазоров «б» в ту или иную сторону в зависимости от направления продольной деформации котла.

Вертикальные статические и боковые транспортные нагрузки передаются от котла 2 на шкворневые балки рамы 1 через коробчатые опоры 3 и оси 5 без соответствующих вертикальных и боковых перемещений котла 2, в то же время поперечные температурные деформации котла 2 компенсируются изменением размера «в» за счет проворота осей 5 во втулках пары опорных кронштейнов 4 на шкворневой балке рамы 1 в противоположных направлениях, увеличивая размер «в» при расширении котла 2 и уменьшая его при усадке.

Перемещения котла 2 от вертикальных транспортных нагрузок исключены тем, что концы осей 5 при монтаже устанавливаются эксцентриситетом «а» вверх, а боковые транспортные нагрузки не вызывают проворота осей 5 потому, что активный момент на проворот, равный произведению транспортной боковой силы, регламентированной по величине железнодорожными нормами, на величину эксцентриситета «а», на порядок меньше момента сопротивления провороту за счет сил трения во вращательных парах ось-втулка даже при минимальном коэффициенте трения f=0,1. Активная же сила при температурных деформациях всегда больше силы, ей сопротивляющейся.

Сборка железнодорожной цистерны осуществляется креплением на котле жесткого стержня и концевых опор с кронштейнами, затем котел выставляют на раме с приваркой к ней опорных кронштейнов и узла осевой фиксации котла.

Технико-экономический эффект заключается в осуществлении возможности компенсации термических деформаций котла, что разгружает раму ходовой части и узлы крепления котла к раме, а значит, увеличивает надежность крепления котла, а также устранении подгоночных работ при монтаже, что снижает трудоемкость изготовления и монтажа цистерны.

Изобретение относится к железнодорожным цистернам и может быть использовано на железнодорожном транспорте. Железнодорожная цистерна содержит смонтированный на раме ходовой части 1 котел 2, закрепленный на хребтовой балке рамы в осевом направлении и на шкворневых балках коробчатыми опорами 3, закрепленными на котле. Узел фиксации котла в осевом направлении выполнен в виде жесткого стержня с пространственными шарнирами по концам. Один из шарниров закреплен на котле, а другой - на хребтовой балке рамы. В отверстиях торцовых листов коробчатых опор установлены оси, концы каждой из которых выполнены с эксцентриситетом относительно своей средней части. Посредством осей, установленных по скользящей посадке в концевых втулках, и переходных колец коробчатые опоры соединены с опорными кронштейнами. Изобретение устраняет термические напряжения от некомпенсированных температурных деформаций при наливе в цистерну нагретого мазута. 4 ил.

Железнодорожная цистерна, содержащая смонтированный на раме ходовой части котел, закрепленный на хребтовой балке рамы в осевом направлении и на шкворневых балках посредством осей, параллельных оси цистерны, и установленных в отверстиях торцовых листов коробчатых опор, закрепленных на котле, и переходные кольца, причем оси установлены по скользящей посадке во втулках опорных кронштейнов, которые закреплены на шкворневых балках, отличающаяся тем, что узел фиксации котла в осевом направлении выполнен в виде жесткого стержня, имеющего по концам пространственные шарниры, один из которых закреплен на котле, а другой - на хребтовой балке рамы, а концы каждой оси выполнены с эксцентриситетом относительно своей средней части и установлены по скользящей посадке в концевых втулках, через которые и переходные кольца коробчатые опоры посредством осей соединены с опорными кронштейнами.