соединение продольной балки рамы с элементами боковой стены кузова вагона

Формула изобретения

1. Соединение боковой стены кузова вагона с рамой, имеющее профильный соединительный элемент, содержащий горизонтальную полку и вертикальную стойку, отличающееся тем, что профильный соединительный элемент представляет собой J - образный профиль, горизонтальная полка которого соединена с вертикальной стойкой под углом 90^o без радиуса скругления, а вертикальная стойка в нижней части выполнена с внутренним радиусом закругления R= 40-55 мм, причем поверхность вертикальной стойки является продолжением обшивки боковой стенки кузова.

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что J-образный профиль изготовлен методом горячего прессования из конструкционных сталей 20 или 09Г2С или из коррозионно-стойких сталей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции кузова вагона, в частности к конструкции продольной балки рамы и соединению ее со стойками и наружной обшивкой боковой стены.

Известны различные варианты соединения боковой стены кузова вагона с рамой (См. источники информации 1-8), целью разработки которых является повышение прочности и коррозионной стойкости этого узла.

Они отличаются тем, что включают в себя дополнительные соединительные элементы, а в стойках предусмотрены вырезы для профиля (См. источники информации 1-3), что более трудоемко, чем предлагаемый вариант.

Для рам вагонов чаще всего используются гнутые профили, при этом, как правило, вводятся дополнительные элементы и компенсаторы (См. источники информации 4-6).

Недостатком таких соединений является то, что с гнутым профилем невозможно добиться плотных соединений, что влечет за собой снижение несущей способности и значительное увеличение объема сварочных работ.

Наиболее хорошо известна конструкция боковой обвязки рамы вагона электропоезда производства Рижского вагоностроительного завода (См. источники информации 6-7), в которой к основному несущему элементу - Z-образному профилю приваривается изогнутый лист обшивки, чтобы закрыть внутренние детали конструкции рамы. Эти два элемента образуют замкнутый контур.

Недостатком данной конструкции является то, что в результате воздействия внешней среды и конденсата элементы обвязки рамы подвергаются интенсивной коррозии, вызывая повреждение узла, что приводит к снижению срока службы всего вагона. Внутренняя поверхность замкнутого контура недоступна для возобновления противокоррозионного покрытия. Такие повреждения требуют дорогостоящего ремонта. Кроме того, для получения замкнутого сечения используется гнутый профиль, для изготовления которого необходимо использовать заготовку большой ширины, что неэкономично и трудоемко.

Из известных вариантов соединений рамы и боковой стены кузова вагона наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является соединение боковой стены кузова пассажирского вагона с рамой. Патент СССР 655582 от 17.03.77. (См. источник информации 8).

Указанное соединение боковой стены кузова с рамой имеет профильный соединительный элемент, содержащий горизонтальные и вертикальные полки, причем с целью повышения его надежности одна из горизонтальных полок соединительного элемента отогнута под прямым углом вниз и жестко соединена с обшивкой боковой стены. Кроме того, соединение имеет отогнутый конец полки, который дополнительно отогнут в сторону поперечной балки рамы для соединения с ее нижними полками /фиг.2/.

Наиболее существенными недостатками указанного соединения являются.

1. Горизонтальная полка соединительного элемента выполнена методом гибки, что не позволяет получить строго прямой угол, без скругления, а это, в свою очередь, не позволяет обеспечить идеальное прилегание соединяемых элементов и требует дополнительных проходов при сварке.

2. Элементы соединения образуют замкнутый контур, внутри которого развивается коррозия и который недоступен для возобновления лакокрасочного покрытия.

Техническая задача, решаемая предлагаемым соединением балки рамы с элементом боковой стены кузова вагона, позволяет повысить надежность этого узла, исключить возникновение коррозии на внутренней поверхности рамы, избежать дополнительных трудозатрат, которые возникают при получении профилей методом гибки, а также дополнительных сварочных работ для заполнения плохо прилегающих поверхностей, улучшить внешний вид (дизайн).

Для решения этой задачи предложено соединение продольной балки рамы с боковой стеной кузова вагона.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1 и 2). На фиг.1 приведен общий вид предлагаемого соединения продольной балки с элементами боковой стены кузова, где 1 - профильный соединительный элемент, 2 - обшивка кузова, 3 - стойка боковой стены.

На фиг. 2 приведен чертеж нового типа профиля J-образного сечения. Этот профиль является несущим элементом рамы вагона и нижнего пояса кузова в целом, обеспечивающим достаточную прочность узла и кузова, а также является основным базовым элементом для монтажа боковой стены при сборке кузова.

Монолитный J-образный профиль характеризуется тем, что имеет строго прямой угол (90^o), без скругления, что достигается тем, что он был изготовлен методом горячего прессования. Нижняя часть вертикальной стойки этого J-образного профиля имеет внутренний радиус скругления 40-55 мм. Верхний предел скругления - 55 мм ограничен потому, что при большем его размере снижается момент сопротивления балки, а нижний предел - 40 мм определяется тем, что при меньших значениях профиль будет слишком загнут, что ухудшит внешний вид. Оптимальный размер внутреннего радиуса изгиба профиля составляет 54,8 мм (фиг.2).

Соотношение размеров, указанных на чертеже (фиг.2) горизонтальной полки - 80 мм /4/ и высота вертикальной части профиля с закруглением - 200 мм /5/, составляет 1: 2,5, что обеспечивает совместимость размеров элементов конструкции, привариваемых к профилю J-образного сечения.

Горизонтальная полка профиля, соединенная с вертикальной стойкой под углом 90^o (фиг. 1), служит для закрепления Z-образных вертикальных стоек боковой стены, причем угол 90^o обеспечивает надежное беззазорное прилегание и закрепление с помощью сварки вертикальных стоек и листовой обшивки боковой стены (фиг.1).

Профиль J-образного сечения, образуя одну поверхность с вертикальной стойкой, является одновременно продолжением обшивки боковой стены кузова вагона в нижней части. Благодаря тому что нижняя часть профиля открыта, исключается возможность возникновения повышенной коррозии на ее внутренней части.

В связи с тем что указанный профиль является основным несущим элементом, к которому методом сварки крепятся элементы боковых стен, материал, из которого он изготовлен, должен иметь повышенные механические характеристики, хорошую свариваемость и достаточную усталостную прочность, что обеспечивается применением конструкционных сталей 20 по ГОСТ 1050, 09Г2С по ГОСТ 5058 или коррозионно-стойкой стали 08Х18АН10 или 08Х18AH10Б.

В указанных выше аналогах боковая обвязка рамы изготовлена методом гибки, что не позволяет получить идеального прилегания составных элементов узла. Кроме того, в этих соединениях нет использования профиля обвязки в качестве продолжения наружной обшивы кузова.

Предложенное соединение содержит J-образный профиль, изготовленный методом горячего прессования и имеющий угол 90^o без скругления, что позволяет обеспечить беззазорное прилегание входящих в него элементов, что, в свою очередь, значительно сокращает трудоемкость изготовления и позволяет сэкономить металл, устранить коррозию нижней обвязки рамы.

Предлагаемое соединение рекомендуется использовать при изготовлении серийных электропоездов, выпускаемых ОАО "ДМЗ", а также в поездах нового поколения типа ЭД 6. Профили нижней обвязки кузова вагона предложено изготовить для серийных электропоездов ОАО "ДМЗ" из конструкционных сталей 20 или 09Г2С, а также из коррозионно-стойкой стали 08Х18АН10.

Источники информации

1. Патент СССР, кл. В 61 D 17/00, 444697,05.02.73.

2. Патент СССР, кл. В 61 D 17/00, 1193047 А, 05.07.84.

3. Патент СССР, кл. В 61 D 17/00, 548474, 02.08.74.

4. Патент CCCР, кл. В 61 D 17/00, 1532395 А, 17.03.77.

5. Патент РФ 2039675, кл. В 61 D 17/00, В61 F1/08, 25.05.92.

6. Вагоны. / Под ред. Л.Д. Кузьмича, М.: Машиностроение, 1978, с.262, 263, 308.

7. И. Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков. Вагоны. М.: Транспорт, 1988, с.247, 248.

8. Патент СССР, кл. В 61 D 17/00, 655582, 05.04.79.