Вагон-цистерна

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к вагонам-цистернам, и касается конструкции узла крепления котла к рамной конструкции вагона-цистерны.
Из уровня техники известна железнодорожная цистерна (RU 151406 U1, опубл. 10.04.2015, МПК B61D 5/06), содержащая раму, ходовую часть и котел, закрепленный по раме по шкворневым сечениям при помощи хомутов, а в средней части - при помощи лап, соединенных с лапами рамы специальными болтами. Лапы котла и лапы рамы выполнены Г-образными, причем лапы рамы закреплены на верхней поверхности хребтовой балки и между полками лап, примыкающих к хребтовой балке, и вертикальной стенкой балки приварены усиливающие косынки. Отношение зазора между котлом цистерны и верхним листом шкворневой балки к диаметру котла составляет 0,3-2,0%.
Известна железнодорожная цистерна (RU 49778 U1, опубл. 10.12.2005, МПК B61D 5/06), содержащая раму, ходовую часть и котел, закрепленный на раме по шкворневым сечениям при помощи хомутов, а в средней части - при помощи фасонных лап, соединенных специальными болтами с лапами рамы. Лапы рамы закреплены на боковых поверхностях хребтовой балки, при этом отношение зазора между котлом и верхним листом шкворневой балки к диаметру котла составляет 0,5-1,5%.
Общей технической проблемой, присущей указанным техническим решениям, является выполнение сварных швов по торцевым краям полок лап рамы при их закреплении на хребтовой балке (на верхней поверхности или боковых поверхностях), что при внешних воздействиях на цистерну, например, от соседнего вагона, приводит к возникновению повышенных торцевых напряжений на торцевых сварных швах и далее к возникновению трещин и изломов на них.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении прочности вагона-цистерны при движении за счет более устойчивого к внешним воздействиям крепления лап рамной конструкции к хребтовой балке.
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-цистерне, включающем установленную на ходовые тележки рамную конструкцию и закрепленный на ней котел, который в средней части закреплен посредством соединения лап котла, жестко закрепленных на котле, и лап рамной конструкции, закрепленных на хребтовой балке рамной конструкции, согласно настоящей полезной модели, лапы рамной конструкции выполнены длиной L в диапазоне размеров от 1000 до 2000 м и со сквозными фигурными вырезами в полках, по краям которых выполнены сварные швы крепления лапы рамной конструкции на верхней поверхности хребтовой балки рамной конструкции вагона-цистерны, при этом величина S зазора между котлом и верхней поверхностью хребтовой балки составляет от 0,001 до 0,025 от внутреннего диаметра котла вагона-цистерны. Величина S зазора между котлом и верхней поверхностью хребтовой балки составляет от 0,001 до 0,003 от внутреннего диаметра котла вагона-цистерны. Сквозные фигурные вырезы могут быть выполнены с изгибом в зонах торцов лап рамной конструкции. Сквозные вырезы могут быть выполнены с расширением до 100 мм в зонах, расположенных возле торцов лап рамной конструкции. Лапы рамной конструкции могут быть выполнены в виде единого листа, закрепленного сверху на хребтовой балке посредством сварного соединения по краям сквозных вырезов. Лапы рамной конструкции могут быть выполнены Г-образной формы. Лапы котла могут быть выполнены составными.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что лапы рамной конструкции выполнены длиной L в диапазоне размеров от 1000 до 2000 м и со сквозными фигурными вырезами в полках, по краям которых выполнены сварные швы крепления лапы рамной конструкции на верхней поверхности хребтовой балки рамной конструкции вагона-цистерны, при этом величина S зазора между котлом и верхней поверхностью хребтовой балки составляет от 0,001 до 0,025 от внутреннего диаметра котла вагона-цистерны. Такое отличие дает основание утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется на чертежах: фиг. 1 - вагон-цистерна (общий вид), фиг. 2 - вид А-А фиг. 1, фиг. 3 - вид Б фиг. 2.
Вагон-цистерна содержит котел 1, рамную конструкцию, в представленном варианте выполненную в виде рамы 2, и ходовые тележки 3 (ходовая часть). Котел 1 вагона-цистерны в средней части закреплен на раме 2 посредством соединения лап котла 4, жестко закрепленных на котле 1, и лап 5 рамной конструкции, жестко закрепленных на хребтовой балке 6 рамы 2.
Лапы 5 рамной конструкции (фиг. 3) выполнены длиной L и со сквозными фигурными вырезами 7, по краям которых проходят сварные швы соединения лапы 5 рамной конструкции с верхней поверхностью хребтовой балки 6 рамы 2. В представленном варианте сквозные фигурные вырезы 7 выполнены постоянного сечения с изгибом в зонах торцов лап 5 рамной конструкции 2 - закруглением профиля возле торцов лап 5 рамной конструкции 2. Высота лап 5 рамной конструкции выбрана таким образом, чтобы величина S зазора между котлом 1 и верхней поверхностью хребтовой балки 6 рамы 2 составляет от 0,001 до 0,025 от внутреннего диаметра D котла 1.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности вагона-цистерны при движении, достигается следующим образом.
Выполнение лап рамной конструкции длиной L в диапазоне размеров от 1000 до 2000 позволяет выполнить полки лап рамной конструкции меньшей толщины и соответственно расположить котел вагона-цистерны на меньшем расстоянии от верхней поверхности хребтовой балки и уменьшить высоту центра масс вагона-цистерны, тем самым более устойчивого положения центра масс при внешнем воздействии на вагон-цистерну и преобладание действия продольных нагрузок на крепление котла вагона-цистерны к рамной конструкции, что обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны.
Крепление лап рамной конструкции на хребтовой балке, выполненное по краям сквозных фигурных вырезов в полках, обеспечивает повышение прочности вагона-цистерны за счет более устойчивого к внешним воздействиям крепления лап рамной конструкции к хребтовой балке и преобладание действия продольных нагрузок на крепление котла вагона-цистерны, а, следовательно, и котла вагона-цистерны к рамной конструкции.
Выполнение узла крепления котла к рамной конструкции таким образом, что величина S зазора между котлом и верхней поверхностью хребтовой балки рамной конструкции составляет от 0,001 до 0,025 от внутреннего диаметра D котла вагона цистерны, обеспечивает повышение прочности вагона-цистерны за счет более устойчивого положения центра масс при внешнем воздействии на вагон-цистерну, например, удар от соседнего вагона при движении подвижного состава, и преобладание действия продольных нагрузок на крепление котла вагона-цистерны к рамной конструкции.
Сквозные фигурные вырезы лап рамной конструкции, выполненные с изгибом в зонах торцов лап рамной конструкции, а также при выполнении сквозных вырезов с расширением до 100 мм в зонах, расположенных возле торцов лап рамной конструкции, обеспечивают повышение прочности вагона-цистерны за счет более устойчивого к внешним воздействиям крепления котла к рамной конструкции в ослабленных зонах торцов лап рамной конструкции и преобладания действия продольных нагрузок на крепление котла вагона-цистерны к рамной конструкции.
Повышение прочности вагона-цистерны также обеспечивается за счет выполнения лап рамной конструкции в виде единого листа, в частности в виде единого листа с загнутыми краями, закрепленного сверху на хребтовой балке посредством сварного соединения по краям сквозных фигурных вырезов, что позволяет распределить внешние нагрузки по продольным направляющим и обеспечить более устойчивое крепление котла к рамной конструкции вагона-цистерны.
Выполнение лап рамной конструкции Г-образной формы и выполнение лап котла составными обеспечивает повышение прочности вагона-цистерны за счет более устойчивого крепления лап к котлу вагона-цистерны.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность вагона-цистерны за счет повышения устойчивости вагона-цистерны к внешним воздействиям.