РАМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1994 года по МПК B61F1/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции рам грузовых вагонов, платформ и других единиц подвижного состава.

Известна конструкция рамы железнодорожного подвижного состава, состоящая из продольных балок, передних и задних упорных угольников, лобовых листов, шкворневых балок, боковых кронштейнов, обносных элементов, листов настила, пятников, скользунов, опор под домкрат. Передние и задние упорные угольники предназначены для передачи сил от автосцепки через поглощающий аппарат или упорную плиту на раму. Сила, приложенная к каждому из упорных угольников, постоянна по направлению. Передние и задние упорные угольники крепятся к продольным балкам рамы заклепками.

Недостатком этой конструкции рамы является нерациональное использование сечения продольной балки, так как в вертикальных стенках, ослабленных отверстиями под заклепки, возникают высокие напряжения, а горизонтальные полки включены в работу недостаточно. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит ослабление заклепок, связанное с увеличением заклепочных отверстий и сопровождаемое значительной пластической деформацией смятия их кромок и постоянным увеличением хрупкости металла.

Известна конструкция рамы, в которой передние и задние упорные угольники привариваются к стенкам балки швами, наложенными по их периметру.

Недостатком этой конструкции рамы является то, что такая конструкция применима только к рамам, продольные балки которых выполнены из швеллеров. Для продольных балок, изготовленных из Z-образных профилей, которые применяются практически на всех грузовых вагонах, рефрижераторных секциях, цистернах и т.д. обварка упоров по периметру конструктивно невозможна.

Известна конструкция рамы, где передние и задние упорные угольники крепятся к продольным балкам рамы посредством дуговой точечной сварки. Эта конструкция принята за прототип.

Недостатком этой рамы является наличие повышенной концентрации напряжений в крайних точках первого со стороны действия силы ряда сварных соединений, что заставило для снижения общего уровня напряжений изменить конструкцию серийных упорных угольников и соединить их точечной сваркой не только с вертикальными стенками Z-образного профиля продольной балки, но и с его горизонтальными полками.

Целью изобретения является повышение долговечности и эксплуатационной надежности рамы за счет стабилизации распределения напряжений и снижения их концентрации при сохранении серийной конструкции упорных угольников.

Указанная цель достигается тем, что в раме единицы подвижного состава, состоящей из продольных балок с приваренными передними и задними упорными угольниками, лобовых листов, шкворневых балок, боковых кронштейнов, обносных элементов, листов настила, пятников, скользунов и опор под домкрат, в вертикальных стенках продольных балок на месте крепления упорных угольников выполнен ряд отверстий, образующих контур приварки, ориентированных удлиненной стороной в направлении действия силы и имеющих местное уширение с прямолинейным участком, расположенным перпендикулярно направлению действия этой силы со стороны ее приложения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая рама отличается тем, что в вертикальных стенках продольных балок в месте крепления упорных угольников выполнен ряд отверстий, образующих контур приварки, ориентированных удлиненной стороной в направлении действия силы и имеющих местное уширение с прямолинейным участком, расположенным перпендикулярно направлению действия этой силы со стороны ее приложения. Таким образом, предлагаемая рама соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, аналогичные признакам, отличающим заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан один из концов рамы; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1 (вариант 1); на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - узел I на фиг. 1(вариант 2).

Рама состоит из продольной балки 1 с передним 2 и задним 3 упорными угольниками, лобовых листов 4, шкворневых балок 5, боковых кронштейнов 6, обносных элементов 7, листов настила 8, пятников 9, скользунов 10, опор под домкрат 11.

В вертикальных стенках продольных балок выполнены отверстия, ориентированные удлиненной стороной в направлении действия силы, имеющие местное уширение с прямолинейным участком, расположенным перпендикулярно направлению действия этой силы со стороны ее приложения. Передние 2 и задние 3 упорные угольники привариваются к продольной балке сварными швами, наложенными по контуру этих отверстий, например на фиг. 4 - по Т-образному контуру, на фиг. 6 - по треугольному контуру. Размеры и число отверстий обеспечивают наиболее полное и равномерное включение в работу вертикальных стенок продольной балки.

Сила, приложенная к автосцепке, через поглощающий аппарат или упорную плиту передается на передний или задний упорный угольник и через сварные швы приварки упорных угольников на раму, при этом вследствие постоянства направления сил, приложенных к каждому из упорных угольников, сила всегда действует на сварные швы со стороны уширения контура.

Предлагаемая рама обеспечивает получение положительного эффекта за счет исключения местных концентраторов и стабилизации распределения напряжений и вследствие этого повышение долговечности и эксплуатационной надежности. Это подтверждается результатами экспериментальных исследований. На стенде для натурных испытаний рам подвижного состава было проведено испытание приварных упорных угольников автосцепки при продольном сжатии 2500 кН. После 10 тысяч нагружений, соответствующих 30-летнему сроку эксплуатации вагона, на опытной раме не появилось трещин и остаточных деформаций. Конструкция рамы с приварными упорными угольниками автосцепки рекомендована к внедрению в серийное производство.

Использование: железнодорожный транспорт, в частности конструкции рам грузовых вагонов, платформ, других единиц подвижного состава. Сущность изобретения: в вертикальных стенках продольных балок в месте крепления упорных угольников выполнен ряд отверстий, образующих контур приварки, ориентированных удлиненной стороной в направлении действия силы и имеющих местное уширение с прямолинейным участком, расположенным перпендикулярно направлению действия этой силы со стороны ее приложения. Положительный эффект: повышение долговечности и надежности. 6 ил.

РАМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая продольные балки с приваренными к ним передними и задними упорными угольниками, лобовые и шкворневые балки, боковые кронштейны, обвязочные элементы, листы настила, пятники, скользуны, опоры под домкрат, отличающаяся тем, что в вертикальных полках продольных балок в зоне крепления упорных угольников выполнен ряд горизонтальных профилированных удлиненных отверстий, которыми образован контур приварки и которые ориентированы удлиненной стороной в направлении действия силы от поглощающего аппарата и имеющих местное уширение с прямолинейным участком, расположенным перпендикулярно направлению действия этой силы со стороны ее приложения.