Соединительная часть устройства сочленения

Полезная модель относится к сцепным устройствам подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности к конструктивным элементам устройства сочленения.
Из уровня техники известно устройство шарнирного типа для сочленения вагонов (патент RU №147170, опубликованный 27.10.2014, B61G 1/00, B61G 5/02), характеризующееся наличием пятниковой части и шарнирной части, каждая из которых с одной стороны имеет хвостовик коробчатой формы, а с другой стороны соединительный конец. Ширина хвостовиков шарнирной и пятниковой частей соответствует внутренней ширине полости хребтовой балки вагона. Торцы и нижние полки хвостовиков шарнирной и пятниковой частей имеют разделку под сварной шов. Хвостовики пятниковой или шарнирной частей устройства ввариваются в хребтовую балку вагона.
Известен шарнирный узел соединения грузовых вагонов (RU 161501 U1, МПК B61G 5/02, B61D 03/10, опубл. 20.04.2016, прототип), содержащий пятниковую часть, которая на одном конце имеет хвостовик коробчатой формы, а на другом конце соединительный конец, включающий пятник в нижней части, опорное кольцо, размещенное во внутренней полости над пятником, и поводковую часть, которая на одном конце имеет хвостовик коробчатой формы, и опирается соединительным концов на опорное кольцо, шарнирно соединенные посредством штифта, пропущенного через вертикальные отверстия, выполненные на соединительных концах указанных частей.
Технической проблемой, присущей данным техническим решениям, является отсутствие необходимой жёсткости конструкции соединительных частей устройства сочленения, в частности, хвостовика, подвергающихся воздействию наибольших нагрузок в зоне приварки хвостовика в раму вагона-цистерны сочлененного типа.
Хвостовики соединительных частей устройства сочленения имеют одинаковую конструкцию и форму, так как закрепляются в соответствующих хребтовых балках рам или полурам двух сочленяемых вагонов посредством сварки по краям соединения. Некоторые различия внешне обусловлены переходом от соединительных концов частей устройства сочленения. Таким образом, заявляемое техническое решение подходит для хвостовиков обеих соединительных частей устройства сочленения и технический результат для обоих хвостовиков одинаков.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности хвостовика соединительной части устройства сочленения, в том числе в зоне приварки к раме, при установке устройства сочленения в целом или одной его соединительной части в, например, вагон-цистерну сочленённого типа.
Указанный технический результат достигается тем, что в соединительной части устройства сочленения, содержащей соединительный конец с одной стороны и хвостовик с другой стороны, согласно настоящей полезной модели, хвостовик выполнен с усиливающим элементом в виде поперечного ребра жесткости, расположенного во внутренней полости хвостовика. Поперечное ребро жесткости может быть выполнено по всему периметру внутренней полости хвостовика. Поперечное ребро жесткости может быть выполнено высотой 10 – 40 мм и шириной 10 – 40 мм. Поперечное ребро жесткости может быть выполнено переменной высоты. Поперечное ребро жесткости может быть выполнено из отдельных частей. Поперечное ребро жесткости может быть выполнено во внутренней полости хвостовика на расстоянии 280 – 350 мм от задней стенки хвостовика соединительной части устройства сочленения. Поперечное ребро жесткости может быть выполнено радиальной формы по радиусу 10 – 40 мм. Поперечное ребро может иметь скругленные поверхности перехода по радиусу 5 – 15 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что хвостовик выполнен с усиливающим элементом в виде поперечного ребра жесткости, расположенному во внутренней полости хвостовика и может быть выполнено по всему периметру внутренней полости, высотой 10 – 40 мм и шириной 10 – 40 мм, на расстоянии 280 – 350 мм от задней стенки хвостовика соединительной части устройства сочленения, а также может быть выполнено переменной высоты, из отдельных частей, радиальной формы по радиусу 10 – 40 мм или может иметь скругленные поверхности перехода по радиусу 5 – 15 мм. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 – соединительная часть устройства сочленения в разрезе, на фиг. 2 – вид А фиг. 1.
Соединительная часть устройства сочленения, представленная на фиг. 1, содержит соединительный конец 1 и хвостовик 2. Во внутренней полости 3 хвостовика 2 выполнен усиливающий элемент 4 в виде поперечного ребра жесткости, расположенного на расстоянии «L» от задней стенки 5 хвостовика 2, и в представленном варианте, выполнен по всему периметру внутренней полости 3 хвостовика 2. В представленном варианте выполнения усиливающий элемент 4 хвостовика 2 является частью литой детали и имеет скругленные поверхности перехода по радиусу «R».
Выполнение усиливающего элемента в виде поперечного ребра во внутренней полости хвостовика соединительной части, в том числе выполненного по всему периметру внутренней полости, обеспечивает повышение прочности хвостовика за счет повышения несущей способности хвостовика вследствие равномерного распределения локально сконцентрированных напряжений, возникающих на стенках хвостовика во время движения вагона-цистерны сочлененного типа.
Расположение поперечного ребра жесткости на расстоянии 280 – 350 мм от задней стенки внутренней полости хвостовика обусловлено зоной приварки хвостовика соединительной части устройства сочленения к раме вагона-цистерны и концентрирования максимальных нагрузок, возникающих от опоры котла, установленного на устройстве сочленения. Выполнение поперечного ребра жесткости вне указанных диапазонов не позволяет достигнуть заявляемого технического результата, так как выполнение поперечного ребра жесткости на расстоянии ближе, чем 280 мм или дальше, чем 350 мм от задней стенки внутренней полости хвостовика приведет к концентрации возникающих напряжений на стенках хвостовика и отсутствию эффекта от выполнения усиливающего элемента во внутренней полости хвостовика.
Минимальные значения ширины и высоты поперечного ребра жесткости – 10 мм – равны основной толщине стенок хвостовика. Максимальные значения ширины и высоты поперечного ребра жесткости – 40 мм – обусловлены наибольшим повышением прочности (несущей способности) при восприятии нагрузок при несущественном повышении металлоемкости соединительной части.
Выполнение ребра жесткости переменной высоты, радиальной формы или со скругленными поверхностями перехода обеспечивает несущественное уменьшение металлоемкости соединительной части устройства сочленения при выполнении усиливающего элемента во внутренней полости хвостовика.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность хвостовика соединительной части устройства сочленения при установке устройства сочленения в целом или одной его соединительной части в вагон-цистерну сочлененного типа.