ШКВОРНЕВОЙ УЗЕЛ РАМЫ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к грузовым железнодорожным вагонам, а именно к конструкции шкворневого узла рамы грузового вагона.
Из уровня техники известен шкворневой узел рамы грузового вагона (RU 200211, B61F 1/02, B61F 1/08, опубл. 13.10.2020), включающий хребтовую балку, две боковые балки, нижний лист и две силовые балки, каждая из которых расположена между хребтовой и боковой балками и состоит из верхнего листа и двух вертикальных стенок, при этом каждый верхний лист расположен заподлицо с хребтовой и боковой балками и соединен с ними двусторонним сварным стыковым швом с полным проплавлением. Данное техническое решение направлено на обеспечение необходимой прочности собираемой конструкции шкворневого узла за счет применения в месте соединения верхнего листа с боковой и хребтовой балками сварного шва, обеспечивающего увеличение коэффициента запаса усталостной прочности. Однако такое соединение является недостаточно прочным из-за стыковых швов верхних листов силовой (шкворневой) балки с верхней полкой хребтовой балки.
Известен шкворневой узел вагона (SU 874429, B61F 1/02, опубл. 23.10.1981), включающий в себя поперечную шкворневую балку, состоящую из вертикальных листов и двух горизонтальных – верхнего и нижнего листов, хребтовую балку, жестко соединенную с шкворневой балкой, при этом верхний лист выполнен с выступами в центральной части, что позволяет существенно снизить напряжение в верхнем горизонтальном листе шкворневой балки в зоне их соединения с хребтовой балкой (прототип).
Технической проблемой известных шкворневых узлов является недостаточная прочность шкворневого узла рамы грузового вагона.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение прочности шкворневого узла рамы грузового вагона.
Технический результат обеспечивается шкворневым узлом рамы грузового вагона, включающим шкворневую балку с верхним листом, хребтовую балку, жестко соединенную со шкворневой балкой, при этом верхний лист шкворневой балки выполнен с выступами в центральной части, согласно полезной модели верхний лист шкворневой балки выполнен несимметричным относительно вертикально-поперечной плоскости, проходящей через ось пятника шкворневой балки и в месте соединения с хребтовой балкой имеет вырезы с внешней и внутренней сторон шкворневого узла, при этом наименьшие расстояния между контурами вырезов и вертикально-поперечной плоскостью, проходящей через ось пятника шкворневой балки выполнены в диапазоне от 100 до 200 мм.
В качестве развития полезной модели предпочтительно выполнение выреза верхнего листа с внешней стороны шкворневого узла с наименьшим расстоянием между контуром выреза верхнего листа и вертикально-поперечной плоскостью, проходящей через ось пятника шкворневой балки в диапазоне от 100 до 150 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что верхний лист шкворневой балки выполнен несимметричным относительно вертикально-поперечной плоскости, проходящей через ось пятника шкворневой балки и в месте соединения с хребтовой балкой имеет вырезы с внешней и внутренней сторон шкворневого узла, при этом наименьшие расстояния между контурами вырезов и вертикально-поперечной плоскостью, проходящей через ось пятника шкворневой балки выполнены в диапазоне от 100 до 200 мм; предпочтительно выполнение выреза верхнего листа с внешней стороны шкворневого узла с наименьшим расстоянием между контуром выреза верхнего листа и вертикально-поперечной плоскостью, проходящей через ось пятника шкворневой балки в диапазоне от 100 до 150 мм. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическим изображением, где показан шкворневой узел рамы грузового вагона.
Шкворневой узел рамы грузового вагона включает шкворневую балку 1 с верхним листом 2, хребтовую балку 3, жестко соединенную со шкворневой балкой 1. Верхний лист 2 шкворневой балки 1 выполнен с выступами 4 в центральной части.
Технический результат, заключающийся в увеличении прочности шкворневого узла рамы грузового вагона, обеспечивается следующим образом.
внеш
внутр
внеш
Верхний лист 2 шкворневой балки 1 выполнен несимметричным относительно вертикально-поперечной плоскости О-О, проходящей через ось пятника шкворневой балки 1 и в месте соединения с хребтовой балкой 3 имеет вырезы 5 с внешней и внутренней сторон шкворневого узла. Несимметричное выполнение верхнего листа 2 шкворневой балки 1 определяется усилением нагруженных мест шкворневой балки 1 с помощью выступов 4 и вырезов 5. Наименьшие расстояния N и N между контурами вырезов 5 верхнего листа 2 и вертикально-поперечной плоскостью О-О, проходящей через ось пятника выполнены в диапазоне от 100 до 200 мм. Такое исполнение обеспечивает увеличение длины сварных монтажных швов для исключения вероятности образования трещин в наиболее нагруженных местах и для обеспечения увеличения прочности шкворневого узла рамы. Выход за нижнюю границу диапазона приведет к снижению прочностных характеристик шкворневого узла рамы грузового вагона. Выход на верхнюю границу диапазона не обеспечит необходимого и достаточного увеличения длины сварного шва, и соответственно достижения технического результата. Предпочтительно выполнение выреза 5 верхнего листа 2 с внешней стороны шкворневого узла с наименьшим расстоянием N между контуром выреза 5 верхнего листа 2 и вертикально-поперечной плоскостью О-О, проходящей через ось пятника шкворневой балки в диапазоне от 100 до 150 мм. Выход за нижнюю границу диапазона приведет к снижению прочностных характеристик шкворневого узла рамы грузового вагона. Выход на верхнюю границу диапазонов не обеспечит оптимального увеличения длины сварного шва, и соответственно достижения технического результата.
Верхний лист 2 шкворневой балки 1 выполняют цельным, несимметричным относительно продольной оси шкворневой балки 1 с плавными уширениями, с выступами 4 и вырезами 5 в центральной части. Верхний лист 2 закрепляют на хребтовой балке 3 сварным соединением.
Такое выполнение верхнего листа 2 шкворневой балки 1 обеспечивает более равномерную нагрузку в шкворневом узле в процессе эксплуатации, увеличение длины сварных монтажных швов увеличивает прочность шкворневого узла, и уменьшает металлоемкость верхнего листа 2 и шкворневого узла рамы в целом.