Стислі теоретичні відомості. Компонування цистерн починають із визначення допустимої маси самої цистерни, палива і її технологічного обладнання

Компонування цистерн починають із визначення допустимої маси самої цистерни, палива і її технологічного обладнання, яка може бути визначена виходячи із максимальної повної маси базового автомобіля.

(5.1)

де - повна маса базового автомобіля;

- маса шасі базового автомобіля.

В склад m_гр входять маса, ємність цистерни, маса самого палива і маса технологичного обладнання (паливна арматура, шланги, прилади, клапани, насосна установка і т. д.)

(5.2)

Для проектного розрахунку можна скористатися процентним співвідношенням цих мас для існуючих конструкцій цистерн, а за цим уточнють цей параметр на етапі конструювання коли відомий склад і вагові характеристики обладнання. Тоді

(5.3)

Тоді маса палива складе

(5.4)

В цистерні можуть перевозиться різноманітні сорта палив, які відрізняются густиною, хоч і для одного і того ж сорта палива густина не являється величиною постійною. Тому в розрахунок закладають максимальну величину густини рівну 0,76 т/м³. Тоді об’єм палива, який в першому наближенні, можна рахувати рівним об’єму цистерни, визначимо за формулою

(5.5)

На наступному етапі розрахунку визначають площу поперечного січіння резервуара. Як правило, він має еліптичну форму. Це знижує центр тяжіння автомобіля і підвищує статичну і динамічну стійкість. Хоча існують цистерни круглого и прямокутного січення. При визначенні ширини січення ємності припускають, що вона не може бути ширше, чим максимально допустима ширина транспортного засобу рівна 2,5 м, або бути не ширше самого автомобіля. Як правило, ширина профіля приблизно відповідає колії задніх коліс автомобіля. Довжина цистерни також назначаєтся за виконанням компонування. Для чого необхідно накреслити автомобіль в масштабі і заміряти величину . Тоді площа поперечного січення резервуара визначається за формулою

(5.6)

Рисунок 6.1 Схема автомобіля

Площа поперечного січення резервуара еліптичної форми визначається за формулою

, (5.7)

де , - відповідно велика і мала осі еліпса.

Тоді, знаючи величину площі поперечного січення ємності, можно легко визначити її висоту за формулою

, (5.8)

Після визначення основних параметрів компонування приступають до проектного міцнісного розрахунку ємності. Товщина стінки ємності вираховується за наступною формулою

, (5.9)

де - надлишковий тиск всередині ємності;

- діаметр для круглої і великої вісі b для еліптичної форми профілю;

- коефіцієнт зниження міцності зварювального шва. Для одностороннього шва рівний 0,8;

- допустимі напруження для матеріала ємності. Для Ст2 - 134 МПа, для Сталі 10кп - 138 МПа;

- поправка на корозію металу із розрахунків 0,3 мм/рік. При цьому термін служби рахують рівним не менше 5-ти років.

Отриману таким чином товщину стінки цистерни заокруглюють в більшу сторону до найближчого стандартного розміру листа. Величина внутрішнього тиску p_вможе бути вирахована різними способами. При цьому необхідно враховувати тиск насичених парів всередині ємності, величину гідростатичного тиску і динамічну добавку, пов’язану з збільшенням ваги рідини при дії на неї горизонтальних і вертикальних прискорень під час руху, а також враховуючу рухливість рідинии в ємності за формулою

(5.10)

де - надлишковий тиск насичених парів всередині ємності. Для бензину складає 500 мм. рт. ст. (666Кпа) при температурі +38°С. Нормується стандартами на паливо і не може перевищувати вказаних величин.

і - відповідно, коефіцієнти перевантажень у вертикальній і горизонтальній площинах, і .

- вага рідини в цистерні;

- максимальна висота стовба рідини в ємності, рівна висоті a.

Товщину плоского днища цистерни визначають наближено за формулою

(5.11)

Після цього визначають вагу ємності за формулою

(5.12)

де - питома вага матеріалу ємності, для сталі рівна 7,8 т/м³.

Після цього порівнюють сумарну вагу палива і вагу ємності з величиною прийнятою на початку розрахунку. Якщо розходження складає більше 5%, рорахунок повторяють.

На наступному етапі визначаютьют коефіцієнт статичної стійкості автомобіля цистерни. Для цього компонують цистерну в поперечному січенні (визначають вертикальне положення ємності по відношенню до рами автомобіля) таким чином, щоб при максимальному ході підвіски автомобіля між колесом і корпусом ємності залишався би гарантований зазор рівний не менше 50...70мм. Після чого вираховують розміщення центру тяжіння автомобіля за формулою

, (5.13)

Коефіцієнт стійкості рівний частці від ділення колії на подвоєну висоту центра тяжіння визначають за формулою

(5.14)

Поперечний кут нахилу повинен бути не менше 30°. Якщо величина кута складає менше 30° то необхідно змінити параметри компонування (знизити висоту центра тяжіння) і провести розрахунок знову.

На завершення задання необхідно в масштабі визначити результати розрахунку з вказанням розрахованих величин у відповідності з рисунком.

Таблиця 6.1 – Вихідні дані

№ варіанта	Повна маса автомобіля, m_п, кг	Маса шасі m_ш, кг	Довжина L_а, м	Габарит l, мм	Висота центра ваги шасі h_ш, мм	Висота рами автомобіля h_п, мм	Колія В, м	Шини

								220х508 240х508 260х508Р 260х508Р 220х508 220х508 260х508Р 320х508 220х508 240х508 260х508 220х508 240х508 260х508Р 260х508Р 220х508