Результат интеллектуальной деятельности: РАМА КУЗОВА ПОЛУВАГОНА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций рам кузовов железнодорожных полувагонов с хребтовыми балами и их конструктивных элементов.

Известна рама кузова универсального восьмиосного полувагона модели 12-541 [И.Ф.Пастухов, В.В.Лукин, Н.И.Жуков. "Вагоны", М., "Транспорт", 1988 г., стр.171], состоящая из хребтовой, концевых, шкворневых и промежуточных балок. Хребтовая балка сварена из двух зетообразных профилей, в месте соединения перекрытых двутавром. Хребтовая балка соединена с верхним листом с помощью накладки и нижним листом шкворневой балки, а с вертикальными листами соединена посредством накладок. Вместе с этим на шкворневой балке установлены ответные части скользунов, а на каждой поперечной балке закреплены упоры крышек люков, обеспечивающие открывания в надтележечных проемах до 23°, а в центральных проемах до 31°.

Недостатком данной конструкции является ее низкая надежность при интенсивной эксплуатации с повышенными нагрузками, что проявляется в возникновении трещин в соединении шкворневой и хребтовой балок. Вместе с этим, несмотря на предварительный обратный изгиб (до 9 мм) хребтовой балки, в процессе эксплуатации наблюдается ее прогиб, что создает дополнительные напряжения в элементах кузова.

Кроме того, пара трения (боковая опора на тележке - скользун на раме вагона) является одной из наиболее изнашиваемых, а зазор между ними является строго регламентируемой величиной, что предусматривает необходимость его контроля и регулировки. В данной конструкции зазор регулируется путем установки регулировочных пластин в боковую опору на тележке, что предусматривает необходимость выкатывания тележки из-под вагона. Данный процесс ведет к значительным временным и трудовым затратам.

Также известна конструкция сварной рамы [Патент США №2931319 от 30.03.53], состоящей из хребтовой балки, выполненной из двух зетообразных профилей, к которым встык приварена шкворневая балка, каждая половина которой состоит из верхнего, нижнего и вертикального листов. При этом верхний и нижний листы выполнены с плавным переходом к хребтовой балке со стороны автосцепного устройства, а вертикальный лист снабжен вырезом, компенсирующим напряжения в его стыке с верхним листом и хребтовой балкой. Однако данная конструкция применима только в вагонах с пониженной нагрузкой, так как все изгибающее усилие воздействует на один удлиненный сварной шов верхнего листа шкворневой балки и верхнего пояса хребтовой балки.

Вместе с этим, на нижнем листе шкворневой балки установлены ответные части боковых опор, снабженные съемными регулировочными пластинами, закрепленными на опорной планке посредством двух болтовых соединений [Патент США №5454330 от 3.10.95]. Однако для установки дополнительной прокладки необходимо полностью снимать первоначальную, при этом вагон поднимают на высоту, достаточную для разборки резьбовых соединений, что увеличивает временные и трудовые затраты.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции рамы кузова полувагона, обеспечивающей надежное соединение хребтовой и шкворневой балок, повышение долговечности конструкции и снижение трудозатрат при сборке полувагона.

Поставленная задача решается следующим образом. В месте соединения шкворневой и хребтовой балок параллельно оси последней установлены пластины, каждая из которых встык соединена с нижним листом шкворневой балки и приварена к нижней полке зетообразного профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань.

Вместе с этим, ответные части скользунов, установленные на нижнем листе шкворневой балки, снабжены регулировочными пластинами, которые по первому варианту исполнения выполнены с двумя установленными вырезами по диагонально расположенным углам, а по второму варианту исполнения каждая регулировочная пластина выполнена составной из двух частей, каждая из которых имеет прямой торец с выполненными установочными вырезами и ломаный торец, состоящий из параллельных и наклонного участков относительно продольной оси шкворневой балки, при этом нижняя регулировочная пластина установлена в зеркальном положении относительно верхней.

Кроме того, на каждой поперечной балке рамы установлены упоры крышек люков, обеспечивающие их открывание в надтележечных (краевых) частях до 19-20°, а в средней части до 32°.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что рама кузова полувагона состоит из хребтовой балки с закрепленными поперечными концевыми, промежуточными и шкворневыми балками, последние из которых сопряжены с хребтовой балкой с помощью усиливающих элементов, выполненных в виде пластин, ориентированных параллельно оси хребтовой балки, каждая из которых встык соединена с нижним листом шкворневой балки и приварена к нижней полке зетообразного профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань. Вместе с этим, шкворневые балки снабжены ответными частями скользунов со съемными регулировочными пластинами, каждая из которых снабжена установочными вырезами, расположенными в диагонально противоположных углах пластины, или выполнена составной из двух частей, имеющих прямые торцы с выполненными установочными вырезами, и ломаные торцы, состоящие из параллельных и наклонных участков, относительно продольной оси шкворневой балки, при этом нижняя регулировочная пластина установлена в зеркальном положении относительно верхней. Кроме того, каждая из поперечных балок рамы кузова вагона снабжена упорами крышек люков, обеспечивающих их открывание в надтележечных частях рамы до 19-20°, а в средней части до 32°, при этом они снабжены ограничителями, жестко закрепленными на упорах крышек люков и выполненными из швеллерообразного профиля с возможностью дополнительной установки компенсатора или выполненными в виде корпуса с установленным упругим элементом.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:

Фиг.1 - общий вид рамы кузова полувагона;

Фиг.2 - узел крепления шкворневой и хребтовой балок (вид А фиг.1);

Фиг.3 - ответная часть скользуна (разрез Б-Б фиг.1);

Фиг.4 - регулировочная пластина (поз.13 фиг.3);

Фиг.5 - регулировочная пластина (поз.14 фиг.3) вариант исполнения;

Фиг.6 - балка шкворневая (поз.4 фиг.1);

Фиг.7 - балка промежуточная (поз.3 фиг.1);

Фиг.8 - упор крышки люка (поз.19 фиг.7);

Фиг.9 - упор крышки люка (поз.20 фиг.7) вариант исполнения.

Рама кузова полувагона состоит из хребтовой балки 1 с закрепленными поперечными концевыми 2, промежуточными 3 и шкворневыми 4 балками. Шкворневая балка 4 сопряжена с хребтовой балкой 1 при помощи дополнительных усиливающих элементов 5, короткие из которых 6 направлены в сторону центра рамы. Усиливающие элементы 5 и 6 выполнены в виде пластин и установлены параллельно продольной оси 7 хребтовой балки 1. При этом каждая из пластин встык соединена с нижним листом 8 шкворневой балки 4 и приварена к нижней полке 9 зетообразного профиля хребтовой балки 1, перекрывая при этом продольную крайнюю грань 10.

На нижнем листе 8 шкворневой балки 4 установлены ответные части 11 скользунов 12. Ответная часть 11 имеет съемные регулировочные пластины 13 или 14. Регулировочные пластины 13 выполнены с установочными вырезами в диагонально противоположных углах. Регулировочные пластины 14 выполнены составными из двух частей, имеющие прямые торцы 15, с установочными вырезами и ломаные торцы 16, состоящие из параллельных и наклонных участков, относительно продольной оси 17 шкворневой балки 4, при этом нижняя регулировочная пластина установлена в зеркальном положении относительно верхней.

Каждая из поперечных балок снабжена упорами крышек люков 18, обеспечивающими открывание крышек люков в надтележечных частях рамы до 19-20°, а в средней части до 32°, на которых жестко закреплены, ограничители, 19 или 20. Ограничители 19 выполнены из швеллерообразного профиля с возможностью дополнительной установки компенсаторов 21. Ограничители 20 выполнены в виде корпуса 22, внутрь которого установлен упругий элемент 23.

Положительный эффект настоящего изобретения состоит в повышении надежности и долговечности полувагона за счет усиления узла соединения шкворневой и хребтовой балок пластинами, ориентированными параллельно оси хребтовой балки (к консольной части длинные, к середине короткие), что позволяет увеличить площадь сечения зетообразного профиля и площадь нижнего листа шкворневой балки, также пластины образуют качественное стыковое соединение с нижним листом шкворневой балки и перекрывая продольную крайнюю грань зетового профиля, качественное сварное соединение с зетообразным профилем без оплавления кромок, а следовательно, снижают напряжения, при этом отдельно изготовленные пластины и нижний лист приводят к упрощению конфигурации усиленного нижнего листа шкворневой балки и снижению металлоемкости за счет уменьшения количества отходов металла при изготовлении детали из листового проката. Кроме того, уменьшение угла открывания крышек люков в надтележечных частях с 23 до 19-20° и увеличение его в средней части с 31 до 32°, способствует (в момент разгрузки полувагона) восстановлению предварительного прогиба хребтовой балки в средней части, так как при первичных углах открывания крышек люков в кузове, на консольных частях, остается по 7,7 тонн, а с предлагаемыми углами остается по 11,7 тонн, что достаточно для обратной реакции хребтовой балки. Помимо этого, регулировочные пластины с установочными вырезами, выполненными в диагонально противоположных углах, обеспечивают регулировку зазора между скользуном рамы и скользуном тележки без выката тележек из-под кузова и позволяют избежать полной разборки скользуна рамы, то есть для регулировки зазора достаточно произвести полное свинчивание двух винтов и ослабление двух винтов в диагональных вырезах для установки регулировочных пластин, также применение регулировочных пластин, состоящих из двух частей с установочными вырезами, позволяет произвести регулировку зазоров в необорудованном для этой операции месте за счет минимального подъема одной стороны кузова и ослабления четырех винтов, без полного свинчивания, достигаемое с помощью ломаных торцов, состоящих из параллельных и наклонных участков, что снижает трудозатраты на регулировку зазоров в боковой опоре полувагона, при этом установка нижней регулировочной пластины в зеркальном положении относительно верхней, обеспечивает равномерное распределение нагрузок на всю площадь опоры скользуна рамы. Вместе с этим, установка на упорах крышек люков ограничителей, выполненных из швеллерообразного профиля совместно с компенсаторами, позволяет уровнять опорные поверхности упоров, на которые опирается открытая крышка люка, особенно этот аспект важен в момент разгрузки полувагона, когда на крышку давит груз и неравномерно выставленные углы открывания приводят к перекосу крышки люка, к появлению зазоров между листом крышки люка и элементами рамы и, следовательно, просыпанию груза на тормозное оборудование и путь, а также к обрыву петель крепления крышек люков. Применение ограничителей в виде корпуса с установленным упругим элементом снижает ударные нагрузки в момент контакта крышки люка с упорами и исключает необходимость выставления более точных углов упоров, также ограничители с компенсаторами или упругими элементами, установленными на упорах, дают возможность использовать существующие упоры и обеспечить точные углы открывания крышек люков, что снижает трудозатраты при сборке полувагона.

В настоящее время на заявляемую конструкцию рамы кузова полувагона разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытного образца.