Вагона-цистерны методом конечных элементов

Составление расчетной схемы для расчета на прочность

Разработка расчетных конечно-элементных моделей для оценки остаточной прочности кузовов вагонов-цистерн

Четырехосная цистерна модели 15-1443 для светлых нефтепродуктов состоит из котла, опирающего через средние и концевые опоры на раму, ходовых частей, автосцепного устройства и тормозного оборудования.

Котел (рисунок 2.1) включает цилиндрическую обечайку, сваренную из пяти продольных листов (нижнего 1 – толщиной 11 мм, двух боковых 2 и двух верхних 3 – 9 мм), и два днища 4 толщиной 10 мм. Для налива нефтепродуктов, осмотра внутренней части котла и его очистки используется люк 5 диаметра 570 мм, герметически закрываемый крышкой.

Рисунок 2.1 – Котел цистерны для перевозки нефтепродуктов

Все продольные листы и днища котла соединены стыковыми сварными швами. Внутренний диаметр котла 3000 мм, а наружная длина – 10,77 м. Котел изготовлен из стали 09Г2С.

Котел на раме крепят в средних и концевых ее частях. Для предотвращения вертикальных и поперечных смещений предусмотрены стяжные хомуты, которыми концевые части котла при помощи винтовых муфт крепятся к крайним опорам.

Расчетная модель вагона–цистерны модели 15-1443 выполнена пространственной (рисунок 2.2). Для моделирования использовались (см. рисунок 2.2) плоские пластинчатые 3-х и 4-х угольные конечные элементы.

Рисунок 2.2 – Расчетная конечно-элементная модель вагона-цистерны

диаметром 3000 мм

Параметры расчетной модели следующие: количество узлов – 39563, количество конечных элементов – 38653.

Котел цистерны диаметром 3000 мм модели 15-1443 рассчитывается на внутреннее давление и вертикальную нагрузку от собственной массы котла и перевозимого груза.

Внутренне давление на стенки котла

, (3.1)

где – давление паров жидкости, кгс/см²;

– давление от гидравлического удара распределенное линейно по длине котла (рисунок 2.3).

Максимальное давление от гидроудара

, (3.2)

где – нормальное продольное усилие, приложенное к упорам автосцепки, =250 тс;

– масса жидкости перевозимая в котле, = 60 т;

– масса брутто вагона, = 83,2 т;

Рисунок 2.3 – Распределение давление в котле при гидроударе

кгс/см².

Суммарное давление у днища

кгс/см²

Дата добавления: 2015-06-29