Котел железнодорожного вагона-цистерны

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(72) Авторы Путято Артур Владимирович Архутик Илья Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный университет транспорта(57) Котел железнодорожного вагона-цистерны, включающий цилиндрическую часть, усиленную наружными шпангоутами, имеющими -образную или швеллерообразную форму поперечного сечения, установленными неподвижно на цилиндрической части оболочки котла на равном расстоянии от поперечной плоскости симметрии последнего, пару днищ,люк-лаз, расположенный в верхней части котла, и сливное устройство, отличающийся тем, что шпангоуты изготовлены незамкнутыми, конструктивно симметричными относительно продольной плоскости котла и их полудлина составляет 3,2-3,3 м.(56) 1. Свидетельствона полезную модель 71950 1, МПК 61 5/00, 2007. 2. Патент РБ 6056, МПК (2009)61 5/00, 2010 (прототип). Устройство относится к области железнодорожного транспорта, а именно вагоностроению, непосредственно к изготовлению котлов железнодорожных вагонов-цистерн. Известна конструкция котла железнодорожной цистерны, содержащая цилиндрическую часть, усиленную двумя центральными и двумя консольными шпангоутами, прикрепленными с наружной стороны, пару днищ, люк-лаз, расположенный в верхней части котла и сливное устройство 1. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является конструкция котла железнодорожной цистерны, содержащая цилиндрическую часть, состоящую из верхнего, средних и броневого листов, которая усилена двумя наружными 100462014.04.30 замкнутыми центральными шпангоутами, имеющими оптимальное значение характеристик поперечного сечения, обеспечивающих наиболее высокое значение коэффициента запаса устойчивости цилиндрической оболочки котла при условии выполнения требований прочности 2. Недостатком указанных конструкций котла цистерны является высокая металлоемкость усиления, поскольку последнее выполнено в виде замкнутого кольцевого шпангоута. Практика расчетов на устойчивость оболочек котлов вагонов цистерн, а также случаи потери устойчивости их в эксплуатации свидетельствуют о том, что последняя имеет место в областях верхнего и среднего листов цилиндрической части котла. Такой эффект объясняется, во-первых, меньшей толщиной среднего и верхнего листов (9 мм) по сравнению с толщиной броневого (нижнего) листа, равной 11 мм во-вторых, наличием в средней части нижнего листа жесткой связи котла с рамой (фасонные рамы котла, приваренные к броневому листу жестко связаны посредством болтовых соединений с рамными лапами, приваренными в хребтовой балке). Задачей предлагаемой полезной модели является снижение металлоемкости усиления котла наряду с обеспечением максимального запаса устойчивости его цилиндрической оболочки при воздействии внешнего давления при условии выполнения требований прочности. Задача решается за счет того, что в конструкции железнодорожной цистерны, включающей цилиндрическую часть, усиленную наружными шпангоутами, прикрепленными неподвижно к оболочке котла, пару днищ, люк-лаз, расположенный в верхней части котла, и сливное устройство, предусматривается менее металлоемкое исполнение усиления котла цистерны путем установки подкрепляющих шпангоутов с -образной или швеллерообразной формой поперечного сечения, имеющих незамкнутое исполнение. Подкрепляющие шпангоуты устанавливаются неподвижно на равном расстоянииотносительно поперечной плоскости симметрии котла, имеют момент сопротивления поперечного сечения 1 относительно центральной оси 1 последнего, параллельной продольной оси у котла вагона-цистерны, являются симметричными относительно продольной плоскости котла и незамкнутыми в нижней области цилиндрической части с полудлиной, равной 3,23,3 м. На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого котла железнодорожного вагонацистерны с установленными незамкнутыми наружными шпангоутами, на фиг. 2 приведено поперечное сечение подкрепляющего шпангоута и на фиг. 3 - поперечное сечение котла с установленным незамкнутым наружным шпангоутом. Котел состоит из цилиндрической части 2, усиленной незамкнутыми наружными шпангоутами 4 -образной или швеллерообразной формы, прикрепленными к цилиндрической части котла на равных расстояниях от поперечной плоскости симметрии последнего, двух днищ 1, люка-лаза 3, расположенного в верхней части котла, и сливного устройства 5. Геометрические размеры поперечного сечения шпангоутов -образной или швеллерообразной формы (фиг. 2) и их длина принимаются такими, чтобы при минимальном расходе металла обеспечить наиболее высокое значение коэффициента запаса устойчивости цилиндрической части котла при условии выполнения требований прочности. Исследования показали, что для любого значения момента сопротивления поперечного сечения шпангоута 1 относительно центральной оси поперечного сечения, параллельной продольной оси котла вагона-цистерны , максимальный коэффициент запаса устойчивостиоболочки котла достигается при выборе полудлины шпангоута , равной 3,23,3 м. В то же время до значения полудлины шпангоута 3,2 м коэффициент запаса устойчивостиоболочки котла интенсивно возрастает, а при значении 3,3 м практически не изменяется (таблица). 100462014.04.30 Таким образом, для обеспечения наиболее высокого значения коэффициента запаса устойчивости цилиндрической оболочки котла при условии выполнения требований прочности полудлина шпангоутадолжна составлять 3,23,3 м. Значения коэффициента запаса устойчивости оболочки котлав зависимости от параметров 1 и Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.