ПЯТНИКОВАЯ ЧАСТЬ УСТРОЙСТВА СОЧЛЕНЕНИЯ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к области железнодорожных транспортных средств и может быть использована в устройстве соединения секций железнодорожных грузовых вагонов сочленённого типа.
Известна пятниковая часть (охватывающий элемент) шарнирного устройства соединения сочлененного железнодорожного вагона, состоящая из хвостовика для соединения с хребтовой балкой рамы железнодорожного вагона и соединительного конца, при этом соединительный конец имеет внутреннюю полость для размещения поводковой части (охватываемого элемента) при сборке устройства соединения, которая образована пятником в нижней части, верхней полкой, боковыми стенками и наклонной внутренней стенкой, проходящей в поперечном направлении между боковыми стенками (см. US 5133467, дата публикации 28.07.1992).
Известна пятниковая часть шарнирного узла соединения грузовых вагонов, состоящая из хвостовика коробчатой формы и соединительного конца, при этом соединительный конец имеет внутреннюю полость, которая образована пятником в нижней части, верхней полкой, боковыми стенками и задней стенкой, расположенной между боковыми стенками (см. RU 161501 U1, дата публикации 20.04.2016).
Известна также пятниковая часть устройства сочленения железнодорожных вагонов, принятая в качестве наиболее близкого аналога, содержащая хвостовик с одной стороны и соединительный конец с другой стороны, выполненный с пятником в нижней части и внутренней открытой полостью над ним, которая образована верхней полкой, боковыми стенками и задней стенкой, расположенной между боковыми стенками и разделяющей внутреннюю открытую полость соединительного конца и полость хвостовика (см. RU 181410 U1, дата публикации 12.07.2018).
Технической проблемой известных конструкций является значительная масса пятниковой части устройств сочленения.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение массы пятниковой части устройства сочленения вагонов с сохранением прочностных показателей.
Достигается указанный технический результат тем, что в пятниковой части устройства сочленения вагонов, содержащей с одной стороны хвостовик с боковыми стенками, нижней и верхней полками, образующими внутреннюю полость хвостовика, и с другой стороны соединительный конец, выполненный с внутренней полостью для размещения поводковой части при сборке устройства сочленения вагонов, при этом внутренняя полость соединительного конца образована пятником снизу, верхней полкой, боковыми стенками, согласно полезной модели, внутренняя полость хвостовика сообщается с внутренней полостью соединительного конца посредством средней зоны, выполненной открытой между хвостовиком и соединительным концом.
В частных случаях реализации средняя зона пятниковой части устройства имеет переходные участки на нижней и верхней наружных поверхностях в виде ступенек между хвостовиком и соединительным концом. При этом в хвостовике толщина боковых стенок составляет 15÷25 мм, толщина нижней и верхней полок составляет 15÷25 мм, в средней зоне ширина составляет 20÷60 мм, высота переходных участков составляет 20÷40 мм, внутренний радиус мест соединения боковых стенок с нижней полкой и верхней полкой составляет 15÷40 мм.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где показано:
на фиг. 1 - пятниковая часть устройства со стороны хвостовика, трёхмерное изображение;
на фиг. 2 - пятниковая часть устройства со стороны соединительного конца, трёхмерное изображение;
на фиг. 3 - пятниковая часть устройства сочленения вагонов, продольный разрез, трёхмерное изображение;
на фиг. 4 - диаграмма распределения эквивалентных напряжений в пятниковой части со стороны пятника;
на фиг. 5 - диаграмма распределения эквивалентных напряжений в пятниковой части со стороны верхней полки.
Пятниковая часть устройства сочленения вагонов содержит хвостовик 1, соединительный конец 2 и среднюю зону 3, расположенную между хвостовиком 1 и соединительным концом 2.
Хвостовик 1 пятниковой части предназначен для соединения с хребтовой балкой рамы вагона и имеет боковые стенки 1.1, нижнюю и верхнюю полки 1.2. Коробчатая форма профиля хвостовика 1 со стенками 1.1 и полками 1.2 образует внутреннюю полость.
Соединительный конец 2 пятниковой части имеет внутреннюю полость, которая предназначена для размещения в ней поводковой части устройства сочленения вагонов. Внутренняя полость соединительного конца 2 образована пятником 2.1 в нижней части, верхней полкой 2.2, расположенной над пятником 2.1, и двумя боковыми стенками 2.3.
Средняя зона 3, как место перехода хвостовика 1 в соединительный конец 2, также имеет коробчатую форму профиля. Средняя зона 3 выполнена шириной В и имеет переходные участки высотой Н на нижней и верхней наружных поверхностях пятниковой части в виде ступенек между хвостовиком 1 и соединительным концом 2. Внутри пятниковой части средняя зона 3 выполнена внутренним радиусом R в местах соединения боковых стенок с нижней и верхней полками.
Внутренняя полость хвостовика 1 сообщается с внутренней полостью соединительного конца 2 посредством средней зоны 3. Особенностью средней зоны 3 является то, что она выполнена открытой за счёт отсутствия промежуточной внутренней стенки, которая имеется в конструкциях известных пятниковых частей устройств сочленения и которая разделяет аналогичные внутренние полости хвостовиков и соединительных концов пятниковых частей в их средних зонах.
Выполнение пятниковой части устройства сочленения с открытым сообщением внутренней полости хвостовика и внутренней полости соединительного конца, без разделения указанных внутренних полостей внутренней стенкой в средней зоне пятниковой части, обеспечивает уменьшение массы конструкции в сравнении с конструкциями известных пятниковых частей, оснащённых внутренней стенкой.
С позиции обеспечения прочностных показателей пятниковой части отсутствие внутренней стенки в средней зоне 3 компенсируется тем, что элементы хвостовика 1 и средней зоны 3 выполнены со следующими размерными параметрами. В хвостовике 1 толщина S1.1 боковых стенок 1.1 составляет 15÷25 мм, толщина S1.2 нижней и верхней полок 1.2 составляет 15÷25 мм. В средней зоне 3 ширина В составляет 20÷60 мм, высота Н переходных участков составляет 20÷40 мм, внутренний радиус R мест соединения боковых стенок с нижней полкой и верхней полкой составляет 15÷40 мм. Выполнение указанных размерных параметров за пределами нижних границ интервалов не обеспечивает достаточную прочность конструкции, превышение верхних границ диапазонов приводит к увеличению массы и металлоемкости конструкции пятниковой части устройства.
Расчёт прочности пятниковой части устройства проведён по I-му расчётному режиму, которому соответствует сочетание сил, действующих на вагон при соударении, в соответствии с нормативным документом «Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)» (М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996). Сила соударения регламентирована ГОСТ 34458-2018 «Межгосударственный стандарт. Устройства соединительные шарнирные с литыми поводковой и пятниковой частями грузовых вагонов сочлененного типа», согласно которому конструкции шарнирных соединительных устройств должны обеспечивать отсутствие пластических деформаций и повреждений при сжатии в продольном направлении силой не менее 3500 кН.
В результате расчёта получены диаграммы распределения эквивалентных напряжений, возникающие в пятниковой части устройства сочленения, по которым произведена оценка прочности конструкции. Согласно ГОСТ 22703-2012 «Детали литые сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия», предел текучести материала детали составляет 500 МПа. Как видно из полученных диаграмм распределения эквивалентных напряжений, возникающие в пятниковой части напряжения не превышают указанного допускаемого значения предела текучести.
Таким образом, предлагаемая конструкция пятниковой части устройства сочленения вагонов обеспечивает сохранение прочностных показателей пятниковой части, включающей среднюю зону 3 в месте перехода хвостовика 1 в соединительный конец 2. При этом средняя зона 3 пятниковой части выполнена открытой, не имеющей внутренней стенки, что позволяет уменьшить массу пятниковой части устройства сочленения вагонов.