Устройство соединения хребтовой балки рамы грузового вагона и передних упоров

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к конструкциям соединения хребтовых балок рам железнодорожных грузовых вагонов и передних упоров.
Из уровня техники известно соединение передних упоров УП1К-1, УП1К-2, выполненных с привалочными и опорными поверхностями опорных частей, и хребтовой балки, выполненной с боковыми стенками и нижними полками (см. ГОСТ 52916-2008 «Упоры автосцепного устройства для грузовых и пассажирских вагонов. Общие технические условия»), в котором передние упоры размещены в концевых частях хребтовой балки и соединены привалочными поверхностями с боковыми стенками хребтовой балки при помощи заклёпок.
Технической проблемой, присущей наиболее близкому аналогу, является недостаточная эксплуатационная надежность соединения хребтовой балки рамы грузового вагона с передними упорами УП1К-1 и УП1К-2, изготовленными по данному ГОСТу. Обусловлена данная техническая проблема тем, что привалочные поверхности переднего упора равны по высоте опорным поверхностям, как минимум, в месте их сопряжения с боковыми стенками хребтовой балки, что приводит к неплотному прилеганию привалочных поверхностей упора к вертикальным стенкам хребтовой балки после клепки и снижает надежность соединения. Данный факт обусловлен тем, каждый передний упор своей нижней частью взаимодействует с ответной нижней частью боковой стенки хребтовой балки, которая из-за наличия в нижних полок имеет значительно более высокую жесткость в поперечном направлении в сравнении с жесткостью боковой стенки.
В результате, при наличии допущенных при изготовлении хребтовой балки отклонений от плоскостности боковой стенки, в местах размещения заклепок, после их остывания не выбираются зазоры. Осевое усилие, развиваемое заклепками после остывания, расходуется на создание напряжений в соединённых стенках упора и хребтовой балки. В месте контакта поверхностей переднего упора и профиля хребтовой балки возникает реакция с составляющей, параллельной контактирующим поверхностям, при этом сила, действующая по нормали к контактирующим поверхностям, уменьшается. Таким образом, снижается сила трения в соединении переднего упора и хребтовой балки, что приводит к снижению надежности соединения в условиях эксплуатации.
Технический результат заявляемой полезной модели – повышение эксплуатационной надежности соединения хребтовой балки рамы грузового вагона и передних упоров.
Достигается указанный технический результат тем, что в устройстве соединения хребтовой балки рамы грузового вагона и передних упоров, в котором передние упоры, выполненные с привалочными и опорными поверхностями опорных частей, размещены в концевых частях хребтовой балки, выполненной с боковыми стенками и нижними полками, и соединены привалочными поверхностями с боковыми стенками хребтовой балки, согласно заявляемой полезной модели, привалочные поверхности опорных частей передних упоров выполнены с переходными участками, расположенными вдоль нижних кромок опорных частей, при этом высота указанных переходных участков составляет от 0,9 до 1,5 высоты нижних полок хребтовой балки.
В частных случаях реализации переходные участки, расположенные вдоль нижних кромок привалочных поверхностей опорных частей передних упоров, могут быть выполнены в виде фасок, либо в виде радиусных переходов.
В предпочтительной форме реализации соединение хребтовой балки и передних упоров выполнено при помощи заклепок.
За счет того, что привалочные поверхности опорных частей передних упоров выполнены с переходными участками, расположенными вдоль нижних кромок опорных частей, исключается взаимодействие по всей длине привалочных поверхностей переднего упора с нижней частью боковой стенки хребтовой балки, имеющей увеличенную жесткость в поперечном направлении, и, тем самым, обеспечивается плотное прилегание соединяемых поверхностей. Для обеспечения наиболее плотного прилегания высота указанных переходных участков составляет от 0,9 до 1,5 высоты нижних полок хребтовой балки. В результате повышается эксплуатационная надежность соединения передних упоров и хребтовой балки. При этом сохраняется высота опорных поверхностей переднего упора, требуемая по условиям взаимодействия переднего упора с упорной плитой.
Заявляемая полезная модель поясняется иллюстративным материалом, где: на фиг. 1 схематично представлен общий вид устройства соединения передних упоров и хребтовой балки рамы грузового вагона; на фиг. 2 представлен общий вид переднего упора; на фиг. 3 представлен вид, иллюстрирующий вид А на фиг. 1 с поперечным разрезом хребтовой балки.
Б
В
Г
Устройство соединения содержит (Фиг. 1) хребтовую балку 1 рамы железнодорожного грузового вагона, выполненную с боковыми стенками 2 и нижними полками 3, а также передние упоры 4, размещенные в концевых частях хребтовой балки 1 между боковыми стенками 2 и соединенные с указанными стенками с помощью заклёпок 5. Передние упоры 4 включают (Фиг. 2) опорные части 6, соединенные розеткой 7. На опорных частях 6 имеются привалочные поверхности 8 и опорные поверхности 9. Вдоль нижних кромок привалочных поверхностей 8 опорных частей 6 выполнены переходные участки 10. Высота переходных участков 10 представляет собой разность между высотой  опорных поверхностей 9 и высотой  привалочных поверхностей 8 опорных частей 6 передних упоров 4. Переходные участки 10 могут быть выполнены в виде фасок, либо в виде радиусных переходов. В результате выполнения переходных участков 10 исключается контакт нижних кромок привалочных поверхностей 8 переднего упора 4 с боковыми стенками 2 хребтовой балки 1 на их нижних участках высотой, равной толщине  нижних полок 3 хребтовой балки 1 (Фиг. 3).
Г
При этом высота переходных участков 10 составляет от 0,9 до 1,5 толщины нижних полок 3. В случае, когда высота переходных участков 10 менее 0,9 толщины нижней полки хребтовой балки, не исключается взаимодействие упора переднего с жесткой нижней частью хребтовой балки, подкрепленной нижними полками хребтовой балки, что снижает силу трения в соединении. Когда высота переходных участков выполняется более 1,5 толщины нижней полки хребтовой балки, уменьшается площадь привалочных поверхностей. Это приводит к снижению прочности переднего упора, либо требует компенсации за счет увеличения толщины стенок опорных частей переднего упора, что в свою очередь ведет к необходимости увеличения длины заклепок и, в конечном итоге, к разунификации деталей крепления передних упоров к хребтовой балке.