Узел крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона
Владельцы патента RU 2278038:
Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС) (RU)
Изобретение относится к конструктивным элементам кузовов железнодорожных транспортных средств и может быть использовано при ремонте и изготовлении полувагонов. Узел крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона включает соединенные с листами шкворневой балки шкворневую стойку 1, внутри профиля которой параллельно ее опорным полкам приварена пластина, нижнюю обвязку 2 в форме уголка 100×160 мм и трапециевидную накладку 6. К опорным полкам шкворневой стойки 1 с обеих сторон приварены косынки 8 длиной 150÷250 мм и толщиной 6÷10 мм. Ширина косынки соответствует размеру горизонтальной полки нижней обвязки боковой стенки полувагона, к которой она приварена. Косынки противодействуют кручению нижнего обвязочного уголка вдоль его продольной оси и обеспечивают более равномерное распределение полей напряжений в зоне приварки планки к профилю шкворневой стойки на уровне горизонтальной полки нижней обвязки. Изобретение повышает работоспособность узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона. 4 ил.
Изобретение относится к конструктивным элементам кузовов железнодорожных транспортных средств и может быть использовано при ремонте и изготовлении полувагонов.
Известна конструкция узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона (Шувалов В.Ю. Работоспособность заделок стоек кузова полувагона. Дисс.... канд. техн. наук. - М.: МИИТ, 1984 - 200 с.), включающая соединенные с листами шкворневой балки стойку Ω-образного профиля, нижнюю обвязку в форме уголка 100×160 мм, пластину, приваренную внутри профиля стойки параллельно ее опорным полкам, трапециевидную накладку, а также два ребра жесткости, приваренных к планке на расстоянии 21,3 мм от оси симметрии узла, и диафрагму, приваренную на высоте 16 мм от нижней части горизонтальной полки нижней обвязки боковой стенки полувагона. Недостатком данной конструкции является увеличение напряжений в вертикальном сварном шве, что в эксплуатации приводит к увеличению случаев образования трещин, технологическая сложность установки, контроля и ремонта ребер жесткости и диафрагмы.
Известна также конструкция узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона (Скляров В.М., Воронин Н.Н., Богачев А.Ю. Повышение работоспособности сварных узлов промежуточных стоек полувагонов при ремонте //Повышение работоспособности деталей, сварных узлов и инструментов железнодорожной техники: Межвузовский сб. науч. трудов /Под. ред. С.Н. Киселева - М.: МИИТ. - 1988. - Вып.800. - С.49-55), включающая соединенные с листами шкворневой балки стойку Ω-образного профиля, нижнюю обвязку в форме уголка 100×160 мм, пластину, приваренную внутри профиля стойки параллельно ее опорным полкам, трапециевидную накладку, а также накладку в виде скобы, приваренную параллельно горизонтальной полке нижней обвязки по внешней поверхности профиля стойки. Недостатком данной конструкции является увеличение напряжений в вертикальном сварном шве, что приводит к увеличению случаев образования трещин, увеличение количества сварных швов, а также ухудшение внешнего вида узла заделки стойки.
Известна также конструкция узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона (SU 1548101, МПК В 61 D 17/00. Ерыгин В.И., Анисимов Ю.И., Герман В.П., Крючков А.В. и др. Устройство соединения рамы с боковой стенкой кузова полувагона. - Опубл. 07.03.1990. - бюл. №9) - прототип, включающая соединенные с листами шкворневой балки стойку Ω-образного профиля, нижнюю обвязку в форме уголка 100×160 мм, пластину, приваренную внутри профиля стойки параллельно ее опорным полкам, трапециевидную накладку, а также ]-образные симметричные относительно вертикальной оси стойки вырезами на ее полках в зоне пересечения с нижней обвязкой. Недостатком данной конструкции является увеличение напряжений в зоне приварки планки к профилю стойки на уровне горизонтальной полки нижней обвязки, а также высокий уровень напряжений по краю опорной полки профиля стойки на уровне нижней обвязки, что является причиной недостаточной работоспособности узла в эксплуатации.
Целью изобретения является повышение работоспособности узла крепления шкворневой стойки.
Указанная цель достигается тем, что устанавливают косынки, противодействующие кручению нижнего обвязочного уголка вдоль его продольной оси и обеспечивающие более равномерное распределение полей напряжений в зоне приварки планки к профилю шкворневой стойки на уровне горизонтальной полки нижней обвязки.
Сущность изобретения заключается в том, что к опорным полкам шкворневой стойки с обеих сторон приваривают косынки длиной 150÷250 мм и толщиной 6÷10 мм, при этом ширина косынки соответствует размеру горизонтальной полки нижней обвязки боковой стенки полувагона, к которой она приварена.
На фиг.1, 2, 3 представлена схема узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона, а на фиг.4 - сравнительная диаграмма уровня эквивалентных напряжений по 3-му расчетному режиму в зоне образования трещин (Нормы для расчета и проектирования новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС 1520 мм (несамоходных). - М.:ВНИИЖТ-ВНИИВ, 1997. - 317 с.).
Узел крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона состоит из шкворневой стойки 1, прикрепленной к нижней обвязке 2 и к нижнему листу шкворневой балки 3, пластины 4, приваренной к двум вертикальным листам шкворневой балки 5 и нижней обвязке 2, трапециевидной накладки 6, соединяющей верхний лист шкворневой балки 7 с нижней обвязкой 2, и двух косынок 8 длиной а и шириной в, приваренных к краю опорных полок профиля шкворневой стойки 1 и к горизонтальной полке нижней обвязки 2 перпендикулярно продольной оси последней.
Предлагаемая конструкция работает следующим образом. При работе шкворневая стойка 1 воспринимает нагрузки, вызываемые инерционными силами, нагрузки от давления груза на стенку кузова с динамической составляющей при движении полувагона, нагрузки, возникающие при перевалке кузова полувагона и передает их на сварные соединения крепления шкворневой стойки 1 и пластины 4 с нижней обвязкой боковой стенки 2. В свою очередь, нижняя обвязка 2 боковой стенки полувагона испытывает деформации кручения, обусловленные конструктивным креплением крышек разгрузочных люков и давлением на крышки разгрузочных люков и боковую стенку перевозимого груза, что также приводит к возникновению напряжений в сварных швах и околошовных зонах узла крепления шкворневой стойки 1 к нижней обвязке 2 боковой стенки полувагона. Наличие косынок 8 снижает напряжения в зоне образования трещин за счет противодействия кручению нижней обвязки 2 вдоль ее продольной оси и обеспечивает из-за достаточно близкого расположения более равномерное распределение полей напряжений в зоне приварки пластины 4 к профилю шкворневой стойки 1 на уровне горизонтальной полки нижней обвязки 2.
Размеры косынок 8 выбраны путем численных экспериментов из расчета усталостной прочности локальных зон и сварных швов узла крепления шкворневой стойки 1 к нижней обвязке 2 боковой стенки полувагона за установленный регламентирующими документами период эксплуатации до первого капитального ремонта.
Технологически просто реализуемая как для полувагонов, уже находящихся в эксплуатации, так и для новых полувагонов установка косынок позволяет снизить напряжения в зоне образования трещин и обеспечивает более продолжительный межремонтный период узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет увеличить работоспособность узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона в эксплуатации.
Узел крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона, включающий соединенные с листами шкворневой балки шкворневую стойку, внутри профиля которой параллельно ее опорным полкам приварена пластина, нижнюю обвязку в форме уголка 100×160 мм и трапециевидную накладку, отличающийся тем, что к опорным полкам шкворневой стойки с обеих сторон приварены косынки длиной 150÷250 мм и толщиной 6÷10 мм, при этом ширина косынки соответствует размеру горизонтальной полки нижней обвязки боковой стенки полувагона, к которой она приварена.
