×
09.05.2019
219.017.4ead

Результат интеллектуальной деятельности: КУЗОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002423262
Дата охранного документа
10.07.2011
Аннотация: Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к кузовам железнодорожных вагонов. Кузов вагона содержит каркас с вертикальными и горизонтальными элементами жесткости и наружные листы обшивы, соединенные с каркасом и между собой посредством сварки. Наружные листы обшивы выполнены из листового проката, для получения которого используется коррозионно-стойкая сталь следующего состава (мас.%): 0<С<0,08, 0

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к кузовам пассажирских вагонов, в частности железнодорожных вагонов.

Известны конструкции кузовов вагонов, в том числе и пассажирских, из малоуглеродистой стали (патент РФ №44616, В61D 17/08, опубл. 27.03.2005 г.) - аналог.

Основным недостатком конструкции кузовов пассажирских вагонов из обычной малоуглеродистой стали является их низкая коррозионная стойкость. Несмотря на то что, как правило, внутренняя и наружная поверхности кузовов имеют противокоррозионное покрытие (на внутреннюю поверхность кузова наносят грунтовку типа ФЛ-03к, с перекрытием битумной мастикой, на наружную - грунтовку типа ФЛ-03к с перекрытием эмалью типа ПФ-115), через 8-10 лет эксплуатации покрытие на внутренней поверхности, в нижней части кузова разрушается. Через 12-16 лет в торцевых частях кузова возникают сквозные коррозионные повреждения пола и нижнего пояса боковин. Ремонт коррозионных повреждений и возобновление покрытия внутри кузовов производят путем вскрытия внутренней обшивки кузова до границы распространения коррозии. Стоимость такого ремонта пропорциональна объему вскрытия кузова и составляет до 60% от стоимости нового вагона.

Известны железнодорожные вагоны, обшива которых изготовлена из листового проката, для получения которого используется нержавеющая сталь 08Х18Н10Т с пределом текучести 200 МПа (ГОСТ Р 51393-99) -прототип.

Недостатком известного решения являются недостаточные прочностные характеристики обшивы, в том числе и из-за количественного и качественного содержания состава сплава, из которого производят листовой прокат, используемый для обшивы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение долговечности и прочностных характеристик обшивы вагона, в частности повышение предела текучести при ударных нагрузках.

Указанный технический результат достигается тем, что в кузове вагона, содержащем каркас с вертикальными и горизонтальными элементами жесткости и наружные листы обшивы, соединенные с каркасом и между собой посредством сварки, наружные листы обшивы выполнены из листового проката, для получения которого используется коррозионно-стойкая сталь следующего состава (мас.%): 0<С<0,08, 0<Мn<2,5, 0<Si<1,0, Cr 17,0-19,0, Ni 9,0-11,0, P<0,035, S<0,020, Nb 0<0,25, N 0,15-0,25, Fe остальное до 100%, с возможностью обеспечения предела текучести σ02 листового проката не менее 300 МПа.

Вагон, характеризующийся тем, что соединение наружных листов обшивы выполнено дуговой сваркой встык, или дуговой сваркой внахлест, или точечной сваркой внахлест.

Вагон, характеризующийся тем, что в качестве наружных листов обшивы используется листовой прокат толщиной от 1,5 мм до 2,5 мм.

Изготовление обшивы вагона из листового проката, полученного из сплава состава, приведенного в формуле изобретения, обосновано следующим.

Хром является легирующим элементом, обеспечивающим высокую коррозионную стойкость коррозионно-стойких сталей аустенитного типа, к которым относятся как сталь, из которой изготовлена обшива заявляемого вагона, так и прототипа. Хром обеспечивает создание пассивной оксидной пленки, которая и определяет высокую коррозионную стойкость, причем она достигается при содержании хрома более 17% (мас.). В случае если содержание хрома менее 17% (мас.), то коррозионная стойкость является недостаточной и требуется дополнительная защита от коррозии. Если содержание хрома более 19%, то при заявляемом содержании в составе сплава Ni происходит охрупчивание сплава, т.е. снижение его пластичности и долговечности.

Как известно, углерод обеспечивает высокую прочность сталей при термической обработке, однако содержание углерода в сплаве ограничивается из-за ухудшения свариваемости, показателей ударной вязкости и трещинностойкости. Уменьшение содержания углерода по сравнению с прототипом обеспечивает хорошую свариваемость, технологическую пластичность, способствует повышению коррозионной стойкости обшивы заявляемого вагона.

Наличие в составе сплава связки элементов Ni-N в заявляемых пропорциях стабилизирует аустенитную структуру, что обеспечивает заявляемой обшиве из заявляемого сплава высокую технологическую пластичность и хорошую свариваемость, что существенно при изготовлении вагона.

Повышение по сравнению с прототипом в составе сплава магния в количестве до 2,5% (мас.) позволяет повысить коррозионную стойкость и прочность, однако при чрезмерном увеличении более 2,5% (мас.) магний начинает ухудшать свариваемость, что является крайне нежелательным для изготовления обшивы вагона.

Ниобий, так же как и титан, дополнительно упрочняют сталь и повышают прочность границ зерен, однако использование ниобия предотвращает ликвацию углерода в швах при сварке. При количестве ниобия выше 0,15%(мас.) происходит охрупчивание сплавов, что ограничивает возможность легирования из-за появления пластинчатых выделений фаз типа Ni3Nb.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, приведенный в формуле состав сплава для изготовления проката для обшивы вагона в качественном и количественном соотношении компонентов обеспечивает достижение заявляемого технического результата.

Для расширения возможностей конструирования кузовов вагонов, в том числе с использованием для обшивы стального проката повышенной прочности, как в заявляемом решении, с пределом текучести 300-350 МПа, были выплавлены опытно-промышленные плавки коррозионно-стойких сталей и проведены их испытания. Результаты представлены в таблице 1 и в таблице 2.

Таблица 1
№ плавки Содержание элементов, % вес.
С Мn Si Cr Ni P S Nb N
Плавка 1 0,04 1,97 0,51 18,01 9,50 0,027 0,008 0,14 0,19
Плавка 2 0,09 1,90 0,29 17,91 10,12 0,027 0,016 0,1 0,153

Таблица 2
№ плавки Термическая обработка Предел текучести σ0,2, МПа Временное сопротивление σв, МПа Относительное удлинение δ5, % KCU,при -60°С, Дж/см2 Твердость НВ
Плавка 1 Без т.о. 433-518 741-752 44,0-48,8 331-332 -
Зак. 1080°С 427-427 726-736 45,6-47,2 340-350 -
Плавка 2 Без т.о. 436-447 710-721 48,0-48,0 227-375 241
Зак. 1080°С 405-407 691-700 52,0 200-375 243

Таким образом, экспериментально установлено, что использование сплава, состав которого приведен в формуле изобретения, позволяет без снижения технологичности при прокатке повысить прочностные характеристики и сохранить на достаточно высоком уровне пластичность и ударную вязкость.

Предлагается использовать в конструкции обшивы кузова вагона листовой прокат с более высоким пределом текучести, в частности для гладкого листа наружной обшивы кузова и стоек. Использование заявляемого решения позволит изготавливать обшиву кузова пассажирского вагона из более прочной стали, что обеспечит сохранность кузова, в том числе при воздействии ненормативных нагрузок и при аварийных ситуациях.

Для проведения прочностных испытаний был изготовлен листовой прокат с повышенным пределом текучести 300 и 350 МПа из коррозионно-стойкой (нержавеющей) стали по известной технологии, включающей выплавку стали, горячую прокатку заготовок и подката до толщины 4 мм, холодную прокатку с периодическим отжигом до требуемой толщины 1,5 и 2,5 мм и травление. Ширина тонколистового проката может быть различной. Например, принятая на ОАО «ЧМЗ» технология позволяет изготавливать тонколистовой прокат из заявляемого состава коррозионно-стойкой стали как шириной 1000 мм, так и до 1500 мм.

Для изготовления пассажирских вагонов с кузовами из коррозионно-стойкой (нержавеющей) стали необходимо определить свариваемость заявляемой коррозионно-стойкой стали в однородных и разнородных сварных соединениях, выполненных дуговой сваркой встык, внахлест и точечной сваркой внахлест. Необходимо также оценить коррозионную стойкость однородных и разнородных сварных соединений и сопротивление усталости.

Для оценки прочности сварных соединений и влияния коррозионной среды было изготовлено 6 партий сварных образцов: 2 партии сварены встык дуговой сваркой, 2 партии - внахлест, 2 партии сварены контактной точечной сваркой.

Сварные соединения получали на пластинах габаритных размеров 120×200 мм, которые затем разрезали и строжкой доводили до размеров 180×20×2,0 мм. Из каждой сварной пластины изготавливали по 8 образцов, которые испытывали на растяжение непосредственно после изготовления, а также после выдержки в коррозионной среде.

Коррозионные испытания проводили в двух средах: 3% водном растворе хлорида натрия (поваренная соль) и 5% растворе серной кислоты. Испытания проводили при полном погружении и переменном погружении в указанные среды. Переменное погружение реализовано на «коррозионном колесе» с частотой вращения 1,5 оборота в час. Испытания проводили непрерывно в течение 50 суток. После проведения коррозионных испытаний образца испытывали на растяжение с определением разрушающей нагрузки.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что образцы из стали плавки 1 и плавки 2 выдержали большую нагрузку до разрушения, причем это образцы, сваренные встык, обе половинки которых изготовлены как из стали плавки 1, так и плавки 2: в исходном состоянии разрушающая нагрузка 24,8 кН, а после длительных коррозионных испытаний от 20,8 до 31,5 кН, таблица 3.

Таблица 3
Характеристика образцов Разрушающая нагрузка после испытания в среде, кН
Исходное состояние 50 сут в 3% NaCl 50 сут в 5% H2SO4
Плавка 1+плавка 1 сварка встык 24,8 20,8-21,6 30,3-31,5
Плавка 1+плавка 1 сварка внахлест 20,5-21,7 23,1-23,8 20,3-21,0
Плавка 2+плавка 2 контактная сварка 17,0-18,0 17,1-18,1 17,2
Плавка 1+09Г2Д сварка встык 12,0-13,3 12,1-13,8 0
Плавка 2+09Г2Д контактная точечная 13,6-14,7 13,5-14,2 9,8-10,2

Пример

Листовой прокат, изготовленный из сплава, приведенного в формуле данного решения, был использован при создании расчетной схемы конструкции кузова Р- 8168-01 модели.

Буферные брусья выполнены из швеллеров 30 ГОСТ 5267.1-90, обвязки рамы из уголка 155×95×8 ГОСТ 8510-86. Для поперечных балок рамы использованы швеллеры 14П ГОСТ 8240-89, а также омегообразные профили 100×78×32×4 мм и 60×25×23×3 мм. В конструкции каркаса рамы для продольных элементов использованы гнутые швеллеры 300×100×4 мм и зеты 35×140×60×5 мм. Гофрированная обшивка пола толщиной 1,5 мм содержит 23 трапециевидных гофра (h=16 мм, 1=50 мм, L=70 мм, шаг - 120 мм) и три накладных короба для проводки. Толщина вертикальных стоек - 3,0-4,0 мм. В обшиве стен вагона используется гладкий лист проката заявляемого состава толщиной 2,5 мм.

Исследования и опыт эксплуатации показали, что пассажирские вагоны с кузовами целиком из нержавеющей стали, включая нижнюю обвязку рамы, могут эксплуатироваться в течение 40 лет без ремонта кузовов из-за коррозионных повреждений. При использовании заявляемого решения срок эксплуатации может быть увеличен. Причем некоторое удорожание кузова (на 300-400 тыс.руб.) за счет удорожания стали и изготовления более широкого проката через короткое время (4-6 лет) окупается за счет снижения эксплуатационных расходов на ремонт.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 91-100 из 436.
27.05.2015
№216.013.4ec1

Экологически чистый смазочный материал и способ его производства

Настоящее изобретение относится к экологически чистому смазочному материалу для лубрикации зоны контакта «колесо-рельс» рельсового транспорта, содержащему в качестве базового масла биоразлагаемое масло или смесь по меньшей мере одного базового масла, выбранного из смазочного базового масла типа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551679
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.05.2015
№216.013.4f0a

Устройство для восстановления центровых отверстий осей

Устройство для восстановления центровых отверстий осей предназначено для колесных пар подвижного состава. На корпусе устройства смонтированы приводы вращения, подачи и кулачковый патрон, в котором подвижно установлен шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом. Кулачковый патрон...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551752
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.05.2015
№216.013.4f7b

Способ регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей

Изобретение относится к способам для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ регулирования скорости заключается в том, что выделяют сигнал, пропорциональный скорости движения, сравнивают его с заданным значением и изменяют напряжение тягового генератора. Выделяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551865
Дата охранного документа: 27.05.2015
10.06.2015
№216.013.5415

Радиатор сотового типа с турбулизирующими вставками для охлаждения масла и воды

Изобретение предназначено для применения на транспорте и относится к охлаждающим устройствам работающего оборудования дизельных локомотивов. Радиатор сотового типа для охлаждения масла и воды состоит из охлаждающих трубок круглого сечения с шестигранными основаниями, расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553046
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.06.2015
№216.013.56c0

Устройство для выпуска поверхностных и грунтовых вод

Устройство для выпуска поверхностных и грунтовых вод относится к области строительства земляных сооружений в условиях протаивающих вечномерзлых грунтов и предназначено для выпуска воды через дорожное полотно из пониженных частей рельефа. Технический результат заключается в увеличении срока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553738
Дата охранного документа: 20.06.2015
27.06.2015
№216.013.5828

Интегрированная цифровая система технологической связи железнодорожного транспорта

Изобретение относится к области автоматики и связи и может быть использовано на железнодорожной транспорте для управления технологическими процессами его эксплуатационной деятельности. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности оборудования связи и в обеспечении всех...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554109
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.58a7

Способ безразборного восстановления трущихся сопряжений двигателя дизель-генераторной установки локомотива

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановлении трущихся сопряжений двигателя внутреннего сгорания дизель-генераторной установки (ДВС ДГУ) локомотива. В способе осуществляют восстановление без разбора изношенных узлов ДВС путем нанесения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554236
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.59c7

Устройство для удаленного мониторинга и анализа работы технических средств передвижного выставочно-лекционного комплекса

Изобретение относится к области удаленного мониторинга и контроля параметров оборудования, установленного как на стационарных объектах, так и на транспортных средствах с использованием сети подвижной связи стандарта GSM. Технический результат - повышение надежности и эффективности мониторинга...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554524
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a85

Захват для двухтонных гирь и других изделий

Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, в частности к захватам, предназначенным для перемещения двухтонных гирь и других изделий, имеющих монтажные петли. Захват содержит корпус с направляющими боковыми сторонами, два разводных крюка в нижней части, два электромагнита, закрепленных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554714
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5d2c

Автоматизированная система для управления работой объединенным парком локомотивов грузового движения на полигоне обращения

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано на железнодорожном транспорте для управления объединенным парком локомотивов. Система содержит центральный процессор, сервер связи, канал передачи данных, аппаратно-программные устройства автоматизированных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555393
Дата охранного документа: 10.07.2015
Показаны записи 1-1 из 1.
19.01.2018
№218.016.05ae

Сплав на основе железа

Изобретение относится к области металлургии, а именно к атмосферостойкой стали, используемой для изготовления высокопрочных болтов, гаек и шайб. Сталь содержит углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, хром, никель, медь, молибден, ванадий, титан и железо при следующем соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630916
Дата охранного документа: 14.09.2017
+ добавить свой РИД