Нагрузки, учитываемые при расчете цистерн. Расчет котла цистерны на вертикальные нагрузки.

На котел цистерны действуют следующие нагрузки:

1. Внутреннее давление, возникающее: а) вследствие налива и испарения жидкого груза или заполнения котла грузом с избыточным давлением (например, в цистернах для сжиженных газов); б) в результате гидравлических ударов жидкости, обусловленных продольными силами инерции; в) при испытании котла.
2. Внешнее давление атмосферного воздуха при разрежении (ваку­уме) внутри котла, возникающем вследствие охлаждения паров жидкости после пропарки цистерны или в результате слива груза при закрытых крыш­ках горловин люков.
3. Вертикальные силы, вызванные: а) весом груза в котле; б) собственным весом котла и укрепленных на нем частей; в) вертикальной динамической нагрузкой.
4. Боковые силы (центробежная и ветровая).
5. Продольные, учитываемые при расчете котла без­рамной цистерны.

Вертикальные нагрузки действующие на котел, рассматриваются в качестве равномерно распределенных с общей интенсив­ностью
где - вес груза в котле; - вес котла; - вертикальная динамическая нагрузка; - длина цилиндрической части котла.

Приближенно напряжения от этих нагрузок можно определить, рас­сматривая котел в качестве балки, лежащей на двух опорах (крайние опоры котла). Тогда напряжения в поперечном сечении котла:
где М - изгибающий момент в рассматриваемом сечении;
W - момент сопротивления изгибу поперечного сечения котла.

 

Котел безрамной цистерны, помимо рассмотренных нагрузок, воспри­нимает также продольные усилия, передаваемые ударно-тяго­выми приборами. Приближенный расчет на эти усилия сводится к рассмот­рению котла в качестве бруса, эксцентрично растянутого силой или сжа­того силой .

Рисунок 1 – Расчетная схема котла безрамной цистерны.
Величина продольных сил и определяется нормами расчета ваго­нов на прочность, а направление сил совпадает с продольной осью автосцепки. Местами приложения растягивающих сил являются передние упоры, а сжимающих сил - задние упоры автосцепного устройства. Напряжения в котле от сил и при этих условиях составляют: и .
где F и I - соответственно площадь и момент инерции сечения котла;
- расстояние от линии действия сил и до нейтральной оси сечения котла;
Z - расстояние от нейтральной оси сечения котла до точки, в ко­торой определяются напряжения.

Для сечения удаленных от мест приложения сил и на расстояние, превышающее диаметр котла, учитывают площадь и момент инерции всего сечения котла, а для сечений, находящихся более близко к опорам автосцеп­ного устройства,— только нижней части сечения.