рама вагона

Формула изобретения

Рама вагона, содержащая хребтовую балку, проходящую по всей длине с примыкающими к ней промежуточными и концевыми балками, две боковые продольные балки, шкворневые узлы и боковые скользуны для опирания на скользуны тележек, отличающаяся тем, что шкворневые узлы рамы снабжены несущими подкладочными листами, каждый из которых расположен между пятником и нижними полками хребтовой балки, причем длинная сторона каждого листа ориентирована вдоль хребтовой балки, а углы выполнены со скосами, не доходящими до внутренних кромок нижних полок хребтовой балки, при этом промежуточные балки в зоне шкворневых узлов вынесены за пределы пятников, а скользуны расположены на боковых балках.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для грузовых вагонов, в частности для конструкций соединения продольных и поперечных элементов рам вагона.

Известна рама полувагона, содержащая хребтовую, промежуточные и концевые балки. Промежуточные балки, расположенные в зоне пятников, по принятой в вагоностроении терминологии, называются шкворневыми.

Шкворневая балка коробчатого сечения состоит из четырех вертикальных и двух горизонтальных листов жестко объединенных между собой двумя накладками и пластинами, помещенными между вертикальными листами, и пятника, прикрепленного к шкворневой балке. Соединение плоской накладки и вертикальных листов выполнено по радиусу, пересекающему плоскость симметрии хребтовой балки [1].

К недостаткам известной конструкции можно отнести относительно невысокую надежность, связанную с возникновением концентраторов напряжений в местах сварных соединений, а также возможных температурных напряжений, возникающих при транспортировке горячих грузов на металлургических предприятиях.

Известна конструкция рамы грузового вагона, состоящая из хребтовой, двух продольных боковых, двух концевых, двух шкворневых и четырех промежуточных балок. К нижнему листу шкворневой балки, в месте ее пересечения с хребтовой балкой присоединяются пятники, которые крепятся к хребтовой балке заклепками или болтами. При помощи пятников осуществляется опирание рамы и в целом грузового вагона на тележки и обеспечивается их поворот при прохождении вагоном кривых участков пути [2].

Узел соединения хребтовой балки и шкворневой балки с пятником, известный в технической литературе как шворневой узел, воспринимает большую часть усилий, возникающих в эксплуатации от действующих вертикальных, горизонтальных продольных и горизонтальных поперечных нагрузок, являясь наиболее нагруженным узлом, определяющим надежность всей рамы в целом.

Кроме того, соединение шкворневых балок с хребтовой балкой осуществляется при помощи сварки, при этом в зависимости от типа вагона и принятых для хребтовой балки сортамента профилей, периметр соединяемых элементов шкворневых узлов имеет очень сложную конфигурацию, что приводит к появлению из-за большого количества сварных швов, разного рода концентраторов напряжений и, как следствие, к преждевременному появлению усталостных трещин в процессе эксплуатации.

Кроме того, при эксплуатации на металлургических предприятиях, например, при транспортировке горячих блюмов, горячего чушкового чугуна с температурой до 800 - 1000^oC или при транспортировке жидкого чугуна, сопряжение хребтовой балки с поперечной балкой в зоне шкворневого узла, а также рама в целом, подвергается температурным воздействиям, которые отрицательно влияют на надежность работы конструкции.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в ликвидации концентраторов сварных и температурных напряжений и, таким образом, в повышении надежности шкворневого узла и рамы в целом. Это достигается путем ликвидации шкворневых балок, за счет перераспределения воспринимаемых нагрузок на промежуточные балки, размещаемые вне зоны шкворневого узла. При этом количество промежуточных балок сохраняется при незначительном увеличении их прочности, а на отдельных типах вагонов без увеличения прочности или с увеличением их количества.

При ликвидации шкворневых балок, а следовательно, и нижнего листа, и при сохранении пятника, для замыкания силовой цепи хребтовой балки и нижней части (под пятником) вводится подкладочный лист, расположенный между нижними полками профилей хребтовой балки и пятником. Большая сторона листа ориентирована вдоль хребтовой балки в обе стороны от опорной поверхности пятника.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в раме вагона, содержащей хребтовую балку, проходящую по всей длине, с примыкающими к ней концевыми и промежуточными балками, продольные боковые балки, шкворневые узлы и боковые скользуны для опирания на скользуны тележек, шкворневые узлы рамы снабжены несущими подкладочными листами, каждый из которых расположен между пятником и нижними полками хребтовой балки, причем длинная сторона каждого листа ориентирована вдоль хребтовой балки, а углы выполнены со скосами, не доходящими до внутренних кромок нижних полок хребтовой балки, при этом промежуточные балки в зоне шкворневых узлов вынесены за пределы пятников, а скользуны расположены на боковых балках.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется со ссылкой на чертеж, где показан пример конструктивного исполнения рамы.

На фиг. 1 представлена рама, вид снизу; на фиг.2 - рама, вид сбоку; на фиг.3 - шкворневой узел, вид спереди; на фиг.4 - то же, вид снизу;

Рама, показанная на фигурах 1 и 2, содержит хребтовую балку 1, продольные балки 2, промежуточные 3 и концевые 4 балки. Снизу к хребтовой балке прикреплены пятники 5.

Шкворневой узел, показанный на фигурах 3 и 4, содержит хребтовую балку 1, которая может быть выполнена из различных профилей, в частности, в данном случае из двух двутавров 6, и несущий подкладочный лист 7, расположенный между пятником 5 и нижними полками хребтовой балки. Подкладочный лист 7 выполнен в виде прямоугольника, длинные стороны которого ориентированы в обе стороны от пятника 5 вдоль хребтовой балки 1 и имеют скосы "a" углов, которые не выходят на внутреннюю кромку нижней полки хребтовой балки, с целью того, чтобы размер "a" был не менее катета шва, приваривающего подкладочный лист 7 к полкам хребтовой балки.

Размещение скользунов 8 предусматривается на продольных балках 2 рамы или на других элементах рамы.

Описанная конструкция рамы вагона воспринимает все виды нагрузок, приходящихся на нее и на шкворневой узел, обеспечивает перераспределение их, и как результат, более низкий уровень напряжений в отдельных узлах и в раме в целом в связи с исключением такого геометрически сложного узла, как шкворневая балка.

Как вариант конструктивного исполнения рамы вагона, продольные балки 2 могут располагаться на уровне концов промежуточных 3 и концевых балок или непосредственно на концах этих балок, в зависимости от типа и грузоподъемности вагона.

В настоящее время разработаны рабочие чертежи для изготовления опытных образцов и проведения всесторонних испытаний заявленной конструкции рамы вагона.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР N 1562197 МПК 5 B 61 F 1/02 08.01.88. Бюл.N 17 от 07.05.90 г.

2. Шадур Л.А. Вагоны. -М.: Транспорт, 1980, с.228-прототип.