ОПОРНЫЙ УЗЕЛ КОТЛА ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности вагонам-цистернам, а именно к конструкции опоры котла вагона-цистерны.
Из уровня техники известна конструкция крепления котла на раме («Вагоны», под ред. Шадур Л.А., М.: «Транспорт», 1980 г., стр. 346). Котел вагона-цистерны концевыми частями опирается на деревянные брусья, укрепленные на хребтовой и шкворневых балках рамы посредством желобов, болтов с гайками и диафрагм. К крайним опорам котел притянут стяжными хомутами, предназначенными для предотвращения вертикальных и поперечных перемещений котла относительно рамы.
Технической проблемой, присущей данному техническому решению, является использование в качестве опор деревянных брусьев, размеры которых необходимо подгонять для исключения зазоров между опорами и котлом для равномерного распределения нагрузки на опорные брусья и обеспечения прочности опорных зон котла вагона-цистерны, что приводит к усложнению технологичности процесса. Кроме того, деревянные брусья подвержены усадке и действию климатических условий в процессе эксплуатации, например под воздействием осадков деревянные брусья теряют в прочности и становятся более мягкими, что приводит к необходимости ремонта, а именно частой замене опорных деревянных брусьев.
Из уровня техники известен опорный узел котла вагона-цистерны (RU 162861 U1, МПК B61D 5/06, опубл. 27.06.2016), выбранный в качестве прототипа. Опорный узел котла вагона-цистерны состоит из двух опор, каждая из которых включает в себя диафрагмы, соединенные между собой усиливающими ребрами и верхним радиально деформированным листом, на котором уложены регулировочные компенсаторы. Каждый из компенсаторов имеет выступы, с помощью которых компенсатор крепится на опоре через отверстия, выполненные в верхнем листе, при этом отверстия по форме подобны форме выступов. Регулировочные компенсаторы уложены равномерно на верхнем листе опоры и выполнены из эластомерного материала.
Технической проблемой, присущей данному техническому решению, является наличие зон концентрации напряжений на обечайке котла вагона-цистерны и верхних гранях листов опор в месте их сопряжения с обечайкой котла, что приводит к повреждениям и обечайки котла, и листа опоры.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочностных характеристик опорного узла котла вагона-цистерны, в частности листа опоры.
Указанный технический результат достигается тем, что в опорном узле котла железнодорожного вагона-цистерны, содержащем две опоры, каждая из которых включает в себя ребра жесткости, соединенные между собой усиливающими ребрами, на ребра жесткости установлен радиально деформированный лист опоры, на верхней стороне которого закреплены прокладки, согласно настоящей полезной модели, листы опор выполнены с уширением в верхней части.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что уширение в верхней части листа опоры выполнено в виде округлых боковых выступов.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что уширения выполнены в виде полукруглых выступов, расположенных симметрично на боковых сторонах листов опор.
Выполнение уширений позволяет устранить зоны концентрации напряжений, которыми являются зоны вокруг углов в верхней части листа опоры котла вагона-цистерны, что обеспечивает повышение прочности листа опоры и опорного узла в целом. Результаты проведенных расчетов на прочность показали, что уширения в виде выступов округлой формы или не имеющих прямых углов, в верхней части листа опоры позволяют более равномерно распределить возникающие напряжения по поверхности сопряжения верхней части листа опоры и обечайки котла и избежать возникновения зон максимальной концентрации напряжений.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что уширения выполнены с радиусом от 30 до 100 мм. По результатам проведенных расчетов минимальное и максимальное значения радиуса уширений для обеспечения требуемых прочности конструкции и металлоемкости составляют 30 мм и 100 мм соответственно.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - котел вагона-цистерны (вид сбоку); на фиг. 2 – сечение А-А на фиг. 1 опорного узла котла вагона-цистерны; на фиг. 3 – лист опоры опорного узла котла вагона-цистерны.
Котел 1 вагона-цистерны опирается на раму 2 через два опорных узла 3, жестко установленных на шкворневых балках 4. Каждый опорный узел 3 содержит радиально деформированный лист опоры 5, который установлен на вертикальных ребрах жесткости 6, соединенных между собой поперечными усиливающими ребрами 7 и планкой 8 для увеличения жесткости опорного узла 3. Через планки 8 котел 1 притягивается хомутами 9 к опорным узлам 3 и к раме 2 соответственно.
Лист опоры 5 выполнен с округлыми уширениями 10 в верхней части, которые, в представленном варианте, выполнены в виде полукруглых выступов.
Для уменьшения трения и устранения зазора между котлом 1 и листами опоры 5 опорных узлов 3 устанавливают и закрепляют прокладки 11 на верхней стороне листа опоры 3 посредством элементов креплений в отверстиях 12, выполненных симметрично на листе опоры 3. Элементами крепления компенсаторов 11 могут быть болты, заклепки и другие.
Прокладки выполнены в виде отдельных прямоугольных пластин, расположенных и закрепленных на верхней стороне листа опоры, они исключают трение металла обечайки об металл листа опоры и регулируют зазор между листом опоры и обечайкой котла. Прокладки выполняются из материала, стойкого к природным условиям (атмосферным воздействиям), повышенным температурам и возможного разрушающего действия, перевозимого в данном вагоне-цистерне груза, и рассчитаны на весь срок службы вагона-цистерны, например из полимера. Использование прокладок также позволяет регулировать равномерное распределение нагрузки на опору и снизить уровень напряжений в обечайке котла и самой опоре.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочностные характеристики опорного узла котла вагона-цистерны, в частности листа опоры.