УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ КОТЛА К РАМЕ ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям вагонов-цистерн, более точно к узлу крепления котла к раме вагона.
Из уровня техники известен узел для крепления вагона-цистерны на рамной конструкции, который содержит лапы котла, закрепленные монтажными участками на обечайке котла, жестко соединенные с лапами рамной конструкции, закрепленными монтажными участками на хребтовой балке. В монтажных участках лап котла выполнены сквозные вырезы для сварного соединения с монтажными участками лап рамной конструкции вагона-цистерны. В монтажном участке каждой лапы котла вагона-цистерны может быть выполнено два сквозных выреза, расположенных на одной оси и симметрично относительно поперечной оси лапы котла. В монтажном участке каждой лапы котла вагона-цистерны может быть выполнено три сквозных выреза, расположенных на одной оси и симметрично относительно поперечной оси лапы котла (RU 175957, МПК B61D 5/06, B65D 90/12, опубл. 25.12.2017).
Недостатком такого решения является неравномерное распределение напряжений на раме вагона и их высокая концентрация в ее центральной части в местах установки лап рамы.
Известен узел крепления котла вагона-цистерны к раме, в частности к хребтовой балке, содержит приваренные к обечайке котла лапы и ответную часть хребтовой балки рамы. Между сопряженными участками лап котла и ответной части хребтовой балки рамы, расположенными под углом к горизонтали в диапазоне до 10°, установлена неметаллическая прокладка. Соединение лап котла, неметаллической прокладки и ответной части хребтовой балки рамы узла крепления котла к раме выполнено посредством элемента крепления, расположенного под углом к вертикали до 10° (RU 177727, МПК B61D 5/06, опубл. 06.03.2018).
Недостатком данного решения является сильный износ неметаллической прокладки в условиях эксплуатации.
Известен узел крепления котла вагона-цистерны к раме, который содержит лапы котла, приваренные к обечайке котла и жестко соединенные с ответной частью хребтовой балки рамы вагона-цистерны. Участки сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы расположены под углом к горизонтали до 10° и элемент крепления расположен под углом к вертикали до 10° (RU 178942, МПК B61D 5/06, опубл. 23.04.2018).
Недостатком такого решения является отсутствие оптимального соотношения металлоемкости рамы вагона и прочности узла крепления котла к раме вагона.
Известен вагон-цистерна, содержащий установленную на ходовые тележки рамную конструкцию и закрепленный на ней котел, который в средней своей части закреплен посредством соединения лап котла, жестко закрепленных на котле, и лап рамной конструкции, жестко закрепленных на хребтовой балке рамной конструкции, отличающийся тем, что между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой закреплены продольные ребра жесткости, расположенные под углом α друг к другу, выполненному в диапазоне от 10° до 90°. Продольные ребра жесткости закреплены на внутренней грани лапы рамной конструкции. Продольные ребра жесткости закреплены на ребре лапы рамной конструкции. Одно из продольных ребер жесткости выполнено гнутым. Продольные ребра жесткости соединены между собой. Продольные ребра жесткости закреплены по всей длине лап рамной конструкции. Между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой закреплено дополнительное ребро жесткости, выполненное параллельно полке лапы рамной конструкции. Продольные ребра жесткости снабжены упрочняющими элементами (RU 183684, МПК B61D 5/06, опубл. 23.05.2018).
Недостатком данного технического решения является то, что продольные ребра, воспринимающие как продольные, так и вертикальные нагрузки знакопеременного характера являются составными, соединения которых снижают прочность и самой конструкции ребра и всего узла, так как применение гнутого одного из ребер в совокупности с другим ребром, соединенных между собой сварным швом приводит к снижению предела выносливости узла из-за концентрации напряжений, которые сосредоточены не только в месте сгиба ребра, но и в сварном соединении его с другим ребром. При этом расположение ребер находится в диапазоне от 10° до 90°, при котором зона сгиба имеет сжимающие и растягивающие напряжения, приводящие к «складыванию» в условиях вертикальных динамических нагрузок. Также продольные ребра выполнены по всей длине лап рамы, в связи с чем протяженность сварных швов, приводит к большему влиянию температурных деформаций, которые в свою очередь, оказывают влияние на наличие внутренних напряжений в околошовной зоне, тем самым снижая прочность узла крепления котла к раме вагона-цистерны. Данная конструкция вагона-цистерны, в которой показан пример использования узла крепления котла к раме, взята в качестве ближайшего аналога.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности узла крепления котла к раме вагона-цистерны.
Указанный технический результат достигается узлом крепления котла на раме вагона-цистерны, содержащим лапы котла, жестко закрепленные на обечайке котла, соединенные чистыми болтами с лапами рамы, жестко закрепленными с верхней полкой хребтовой балки посредством продольных сварных швов, при этом, согласно настоящей полезной модели, лапы рамы соединены со стенкой хребтовой балки через косынки посредством продольных сварных швов, при этом каждая косынка выполнена единым элементом.
Косынки соединяют лапы рамы со стенкой хребтовой балки посредством продольных сварных швов и расположены в зоне торцов лап рамы, при этом косынки выполнены в виде гнутых пластин.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что между лапами рамы и хребтовой балкой рамы закреплены косынки, соединяющие лапы рамы со стенкой хребтовой балки, при этом косынки расположены в зоне торцов лап рамы и выполнены в виде гнутых пластин.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - представлено поперечное сечение узла крепления котла вагона-цистерны к раме; фиг. 2 - вид сбоку узла крепления котла вагона-цистерны к раме; фиг. 3 - выносной элемент А на фиг. 2 узла крепления котла вагона-цистерны к раме; фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2 узла крепления котла вагона-цистерны к раме.
Узел крепления котла на раме вагона-цистерны содержит лапы котла 1, жестко закрепленные на обечайке 2 котла, соединенные чистыми болтами 3 с лапами рамы 4, жестко закрепленными с верхней полкой хребтовой балки 5 посредством продольных сварных швов, а также со стенкой хребтовой балки 5 через косынки 6 посредством продольных сварных швов.
Лапы котла 1 жестко закреплены на обечайке 2 котла и соединены чистыми болтами 3 с лапами рамы 4, жестко закрепленными с верхней полкой хребтовой балки 5 посредством продольных сварных швов, а также, согласно настоящей полезной модели, со стенкой хребтовой балки 5 через косынки 6 посредством продольных сварных швов (фиг. 1).
Косынки 6 расположены в зоне торцов лап рамы 4 и выполнены в виде гнутых пластин, при этом каждая косынка выполнена единым элементом (фиг. 2-4).
l
а
1
В стенках косынок 6 рамы вагона-цистерны (фиг. 3) выполнены технические пазы длиной =100…200 мм и шириной w=10…20 мм для их жесткого крепления со стенкой хребтовой балки 5, высота паза от нижней части косынки 6 составляет высоту h=20…40 мм, а смещение от края косынок 6 составляет величину =20…100 мм, при этом угол сгиба α находится в пределах 90…120°, а высота вертикальной части косынки 6 составляет величину h=40…100 мм (фиг. 4).
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность узла крепления котла вагона-цистерны к раме.