Результат интеллектуальной деятельности: КРЕПЛЕНИЕ КОТЛА ЦИСТЕРНЫ К ПОЛУРАМАМ

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается крепления котла на полурамах безрамной железнодорожной цистерны.

Известно крепление котла безрамной железнодорожной цистерны к опоре [а.с. СССР №266803, В 61 D 5/06, опубл. 01.04.70, бюл. №12], состоящей из короткой хребтовой балки и шкворневой балки с вертикальными диафрагмами, перекрытыми перемычками, повторяющими контур котла. Перемычки соединены с помощью планок с основным листом, который вместе со вспомогательным листом образует опору котла.

Данное крепление котла безрамной цистерны к опоре обеспечивает передачу вертикальных нагрузок на полурамы вагон-цистерны, а продольные усилия, возникающие от инерционных сил груза, воспринимаются только сварными соединениями котла с основным и вспомогательным листами опоры. При экстренном торможении подвижного состава, а также при эксплуатации до конца не заполненных вагонов-цистерн инерционные силы достигают критических значений. Поэтому крепление котла безрамной цистерны к опоре только с помощью жестких соединений не обеспечивает должной надежности данного узла.

Известна железнодорожная цистерна [а.с. СССР №1654072, В 61 D 5/06, опубл. 07.06.91, бюл. №21] содержащая котел, установленный на ходовой части посредством опор, выполненных в виде продольно расположенных листов, верхние кромки которых прикреплены к котлу, а нижние к продольным рамкам полурам. При этом усиливающие элементы, расположенные по осям буферных устройств, являются дополнительным звеном, воспринимающим продольные усилия, возникающие при соударениях и переходных режимах движениях в составе поезда.

Недостатком данной конструкции является большая трудоемкость изготовления данной конструкции, вызванная необходимостью установки опорных листов на котел под каждое ребро, что увеличивает длину сварных швов. Выполнение опоры из вертикально и наклонно установленных ребер усложняет технологию установки котла на полурамы.

Вместе с этим известна конструкция железнодорожной цистерны [пат. US №4557199, US CL 105/362, опубл. 10.12.85], содержащей котел, жестко прикрепленный к полурамам, установленным на ходовых частях. Между хребтовой балкой 21 полурам и днищем 13 котла 12 (см. фиг.2) установлены опорные планки 24, передающие продольные нагрузки от котла на полурамы, а хребтовая балка 21 выполнена со скосом со стороны сливного прибора.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.

Такая установка опорной планки обеспечивает жесткую передачу усилий от полурам на днище котла, что отрицательно сказывается на сварочных швах, воспринимающих продольные нагрузки. Выполнение скоса на хребтовой балке полурамы не обеспечивает снижение напряжений в месте соединения его конечной точки с обечайкой котла, а лишь служит для снижения металлоемкости по сравнению с удлиненной хребтовой балкой полурамы. Кроме того, котел вышеописанной конструкции приваривается непосредственно к хребтовой балке полурамы, что приемлемо для котлов с прямой продольной осью, на которых установлена верхняя сливоналивная арматура. Для обеспечения полного слива перевозимого груза через сливной прибор, установленный в нижней части котла, используют котлы с уклоном к их средней части. Крепление таких котлов непосредственно к хребтовым балкам полурам подразумевает выполнение подобного уклона на хребтовых балках, что ослабляет узлы, устанавливаемые в их внутренней полости (надпятниковые коробки и задние упоры автосцепных устройств), а также усложняет технологию изготовления самих хребтовых балок.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании конструкции крепления котла безрамной цистерны к опоре, позволяющей обеспечить упругую передачу продольных усилий от котла к полурамам и наоборот, в сочетании с надежной и технологичной установкой котла на полурамах, а также снижение напряжений, возникающих в местах соединения котла с внутренними лапами со стороны сливного прибора.

Поставленная задача решается следующим образом.

Котел цистерны устанавливают на ложементы и крепят к вертикальным стенкам хребтовой балки по обе стороны от шкворневого узла полурамы посредством крайних и внутренних лап. При этом крайние лапы охватывают днища котла на высоту, не меньшую 1/3 радиуса котла, и дополнительно закреплены на концевых балках полурам, внутренние лапы выполнены с плавным переходом от хребтовой балки полурамы к обечайке, в месте окончания плавного радиусного перехода каждый внутренней лапы, во внутренней полости котла установлен шпангоут.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что крепление котла цистерны к полурамам, состоящим из шкворневой балки с ложементом, концевой балки и хребтовой балки, осуществляется посредством крайних и внутренних лап, закрепленных на вертикальных стенках хребтовой балки по обе стороны от шкворневого узла, при этом крайние лапы охватывают днища на высоту не менее 1/3 радиуса котла и закреплены на концевых балках полурам, внутренние лапы выполнены с плавным радиусным переходом от хребтовой балки полурамы к обечайке, в месте окончания плавного радиусного перехода каждой внутренней лапы, во внутренней полости котла установлен шпангоут.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид котла цистерны, установленного на полурамах, на фиг.2 - вид сбоку крепления, на фиг.3 - крепления крайних лап, на фиг.4 - крепления внутренних лап.

Котел 1 цистерны состоит из обечайки 2 с закрепленными на ее концевых частях днищами 3 и установлен на ложементах 4 полурам 5. Каждая полурама 5 состоит из короткой хребтовой балки 6, концевой балки 7 и шкворневой 8. На шкворневой балке 8 установлен ложемент 4. На вертикальных стенках хребтовой балки 6 по обеим сторонам шкворневой балки 8 закреплены крайние 9 и внутренние 10 лапы, верхние грани которых прикреплены к нижней части котла 1. При этом крайние лапы 9 охватывают днища 3 котла на высоту "Н", не меньшую 1/3 радиуса "R" котла, и дополнительно закреплены на концевой балке 7 полурамы 5. Внутренние лапы 10 со стороны сливного прибора 11 выполнены с плавным радиусным переходом 12, направленным от хребтовой балки 6 к обечайке 2 котла. В месте окончания плавного радиусного перехода 12 каждой внутренней лапы, во внутренней полости котла 1, установлен шпангоут 13.

Технический результат заключается в том, что при установке крайних лап, охватывающих днище котла на высоту не менее 1/3 радиуса котла, обеспечивается упругое восприятие крайними лапами части продольной нагрузки, передаваемой от котла на полурамы, возникающей от гидроудара при торможении вагона, или от полурамы на котел, при соударениях. Крепление крайних лап на концевых балках полурам позволяет распределить передаваемую нагрузку на всю конструкцию полурамы. Выполнение внутренних рам с плавным радиусным переходом со стороны сливного прибора позволяет равномерно распределить напряжения, возникающие в месте соединения концевой части внутренней лапы и обечайки котла, на всю длину радиусного перехода, пропорционально увеличению высоты внутренней лапы, а установка шпангоута во внутренней полости котла в месте окончания плавного радиусного перехода позволяет устранить концентратор напряжений, возникающий в котле в месте стыка с конечной точкой задней лапы.

В настоящее время разработана конструкторская документация на безрамную цистерну нового поколения, в которой использовано заявляемое изобретение крепления котла.