УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ КОТЛА ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ К РАМЕ

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности вагонам-цистернам, а именно к конструкции узла крепления котла вагона-цистерны к раме вагона.
Из уровня техники известно устройство для крепления котла на раме железнодорожной цистерны (RU 58483 U1, опубл. 27.11.2006, МПК B61F 1/14, B61D 5/00), которое включает центральный узел крепления, выполненный в виде жестко связанных с котлом фасонных лап и рамой платформы фасонных лап. Фасонные лапы жестко соединены между собой болтами.
Из уровня техники известна железнодорожная цистерна для транспортировки жидких грузов (RU 2118598, опубл. 10.09.1998, МПК B61D 5/00, B65D 88/12), включающая установленный на ходовой части посредством рамы котел в виде горизонтальной емкости, состоящий из эллиптических днищ и цилиндрической обечайки, выполненной из трех царг, концевые из которых соединены с днищами и размещены на опорах рамы, средняя царга посредством фасонных лап жестко закреплена на раме и имеет люк и сливное устройство. Фасонные лапы котла выполнены с изогнутой нижней полкой и жестко закреплены с лапами рамы посредством элементов крепления.
Техническими проблемами, присущими данным техническим решениям, являются:
контактная коррозия при прямом соединении лап котла и лап рамы, особенно при выполнении лап из стали различных марок;
вероятность выпадения элемента крепления из отверстий лап котла и рамы вследствие колебаний (вибрации) вагона-цистерны при движении по железнодорожным путям, так как каждый элемент крепления установлен в соответствующих отверстиях лап котла и лап рамы с небольшим зазором;
срезающая нагрузка, действующая на болтовое соединение лап котла и лап рамы, возникающая при сильных внешних воздействиях на вагон-цистерну извне.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности узла крепления котла вагона-цистерны к раме.
Указанный технический результат достигается тем, что в узле крепления котла вагона-цистерны к раме, содержащем лапы котла, приваренные к обечайке, и ответную часть хребтовой балки рамы, которые соединены посредством элемента крепления, согласно настоящей полезной модели, между участками сопряжения лап котла и ответной части установлены неметаллические прокладки, при этом участки сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы с установленной между ними неметаллической прокладкой расположены под углом к горизонтали в диапазоне до 10° и элемент крепления, соединяющий участки сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы с установленной между ними неметаллической прокладкой, расположен под углом к вертикали до 10°.
Ответная часть хребтовой балки также известна как лапы рамы, которая расположена с обеих боковых сторон хребтовой балки для крепления с лапами котла.
Выполнение участков сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы, с установленной между ними неметаллической прокладкой под углом к горизонтали в диапазоне до 10° обеспечивает расположение элемента крепления, соединяющего их под углом к вертикали в диапазоне значений до 10°, что позволяет повысить надежность узла крепления котла вагона-цистерны к раме за счет исключения вероятности выпадения элементов крепления, соединяющих их, из соответствующих отверстий, а также за счет уменьшения вибраций и срезающей нагрузки, действующих на элемент крепления, при эксплуатации вагона-цистерны. Установка неметаллической прокладки между участками сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы вагона-цистерны также обеспечивает демпфирование в узле крепления, тем самым уменьшая вибрации, приходящие на котел, что позволяет повысить надежность узла крепления.
Значение угла отклонения от горизонтали обусловлено максимальным углом наклона сопряженных участков, при котором элементы крепления остаются в отверстиях лап котла и ответной части хребтовой балки рамы вагона-цистерны при различных вибрациях кузова при движении по железнодорожным путям. Также отклонение от горизонтали обусловлено погрешностью выполнения сопряженных участков, а именно нижних полок лап котла и ответной части хребтовой балки расположенными горизонтально. Кроме того, в данных значениях отклонения учитывается естественный износ детали и возможный естественный прогиб при долгой эксплуатации вагона-цистерны в максимально нагруженном состоянии.
Неметаллическая прокладка в том числе может заходить на верхнюю полку хребтовой балки. Кроме того, установка неметаллической прокладки между участками сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы обеспечивает отсутствие контактной коррозии, так как нет прямого контакта лап котла и ответной части хребтовой балки, что увеличивает период эксплуатации вагона-цистерны.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что неметаллические прокладки выполнены толщиной в диапазоне от 1 до 100 мм. Минимальное значение толщины неметаллической прокладки позволяет исключить прямое соединение металл-металл лап котла и ответной части, а, следовательно, образование контактной коррозии. Максимальное значение толщины прокладки обеспечивает увеличение процесса эксплуатации при учете износа неметаллической прокладки и при учете отсутствия возникновения дополнительной нагрузки, действующей на болтовое соединение узла крепления котла вагона-цистерны к раме, а также превышение максимального значения может привести к потере устойчивости в узле соединения и снижению надежности узла крепления котла вагона-цистерны к раме.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что в неметаллических прокладках выполнены отверстия для размещения элементов крепления, которые соответствуют отверстиям, выполненным для установки элементов крепления в лапах котла и ответной части хребтовой балки рамы.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что ответная часть хребтовой балки рамы выполнена в виде листа, закрепленного на верхней полке хребтовой балки рамы и на вертикальных стенках хребтовой балки посредством вертикальных несущих ребер.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что ответная часть хребтовой балки рамы выполнена в виде двух листов, закрепленных на противоположных краях верхней полки и на вертикальных стенках хребтовой балки посредством несущих ребер.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что ответная часть хребтовой балки рамы выполнена в виде кронштейнов, закрепленных на вертикальных стенках хребтовой балки.
Ответная часть хребтовой балки рамы, выполненная в виде листа, закрепленного на верхней полке хребтовой балки, края которого выходят за нее, или двух листов, закрепленных на противоположных краях верхней полки хребтовой балки и на вертикальных стенках посредством несущих ребер, или кронштейнов, закрепленных на вертикальных стенках хребтовой балки, позволяет обеспечить расположение ответной части хребтовой балки рамы (лап рамы) под углом к горизонтали до 10°, что также приводит к повышению прочности и надежности узла крепления.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что в качестве элемента крепления используется чистый болт, шпилька, самостопорящийся болт или заклепка.
Использование указанных элементов крепления, а также их расположение относительно вертикали под углом в диапазоне значений до 10° позволяет повысить надежность узла крепления котла вагона-цистерны к раме за счет уменьшения возможности выпадения элемента крепления из отверстий в участках сопряжения лап котла и ответной части хребтовой балки рамы.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение узла крепления котла к раме вагона-цистерны.
Узел крепления котла 1 вагона-цистерны к раме, в частности к хребтовой балке 2, содержит приваренные к обечайке котла 1 лапы 3 и ответную часть 4 хребтовой балки 2 рамы. В представленном на чертеже варианте, котел 1 жестко соединен с фасонными лапами 3 П-образной формы. Фасонные лапы 3 выполнены с нижней полкой 3.1 для крепления к ответной части 4 хребтовой балки 2 рамы. Лапы котла могут быть фасонными или составной конструкции.
В представленном на чертеже варианте, ответная часть 4 хребтовой балки 2 рамы выполнена в виде кронштейнов, закрепленных на боковых стенках (вертикальных листах) 2.1 хребтовой балки 2 рамы вагона-цистерны. Между сопряженными участками лап 3 котла 1 и ответной части 4 рамы установлена неметаллическая прокладка 5. Соединение лап 3 котла 1, неметаллической прокладки 5 и ответной части 4 хребтовой балки 2 рамы узла крепления котла 1 к раме выполнено посредством элемента крепления 6. В представленном варианте в качестве элемента крепления 6 используется болт.
Ответная часть хребтовой балки также может быть выполнена в виде листа, закрепленного на верхней полке хребтовой балки и вертикальных стенках хребтовой балки посредством вертикальных несущих ребер.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить надежность узла крепления котла вагона-цистерны к раме.