СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ УСТРОЙСТВА СОЧЛЕНЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к сцепным устройствам сочленённого подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности к конструктивным элементам устройства сочленения.
Из уровня техники известно устройство шарнирного типа для сочленения вагонов (RU 147170 U1, 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 (US 5133467 A, МПК B61G 9/00, опубл. 28.07.1992, прототип), содержащий пятниковую и поводковую части, каждая из которых с одной стороны имеет хвостовик коробчатой формы, а с другой стороны соединительный коне, шарнирно соединенные посредством штифта, пропущенного через вертикальные отверстия, выполненные на соединительных концах указанных частей. Хвостовик соединительной части устройства сочленения жестко закреплен в хребтовой балке рамы соответствующего железнодорожного вагона посредством сварного соединения по краям соединения.
Технической проблемой, присущей данным решениям, является недостаточная прочность хвостовика устройства сочленения в процессе эксплуатации, закрепленного в хребтовой балке вагона, так как соединение выполнено посредством сварных швов по краям соединения ребер хребтовой балки и соответствующих поверхностей граней хвостовика, подвергающегося воздействию наибольших нагрузок в процессе эксплуатации вагона, в частности с нижней стороны, так как вся нагрузка, действующая на хвостовик со стороны хребтовой балки, распределяется по сварным швам, выполненным с нижней стороны.
Хвостовики соединительных частей устройства сочленения выполнены одинаковой формы и конструкции, так как закрепляются в соответствующих хребтовых балках рам или полурам двух сочленяемых вагонов посредством сварки по краям соединения, при этом 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 железнодорожных грузовых вагонов.
Указанный технический результат достигается тем, что в соединительной части устройства сочленения, содержащей с одной стороны соединительный конец, а с другой стороны хвостовик коробчатой формы для соединения с хребтовой балкой грузового вагона, согласно заявляемой полезной модели, на боковых сторонах хвостовика с внешней стороны выполнены несущие наружные ребра длиной «L» в диапазоне размеров от 40 до 350 мм. Несущие наружные ребра могут быть выполнены шириной «W» в диапазоне размеров от 40 до 150 мм. Несущие наружные ребра могут иметь С-образную форму с радиусом скругления «R» в диапазоне размеров от 20 до 75 мм. На боковых стенках хвостовика с внешней стороны могут быть выполнены дополнительные несущие ребра.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что на боковых сторонах хвостовика с внешней стороны выполнены несущие наружные ребра длиной «L» в диапазоне размеров от 40 до 350 мм, кроме того, несущие наружные ребра могут быть выполнены шириной «W» в диапазоне размеров от 40 до 150 мм и могут иметь С-образную форму с радиусом скругления «R» в диапазоне размеров от 20 до 75 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 (вид сбоку), фиг. 2 – соединительная часть устройства сочленения (вид сверху), фиг. 3 – изометрический вид соединительной части устройства сочленения.
На фигурах представлена соединительная часть устройства сочленения, содержащая хвостовик 1 с одной стороны и соединительный конец 2 с другой. В представленном на фигурах варианте соединительный конец 2 части устройства сочленения показан схематично, поскольку хвостовики 1 обеих частей устройства сочленения вагонов выполнены одинаково и заявляемая полезная модель подходит для обеих частей устройства сочленения. На боковых сторонах хвостовика 1 с обеих сторон выполнены наружные несущие ребра 3 и 4 длиной «L» и шириной «W».
В представленном на фиг. 3 варианте несущие ребра 7 выполнены продолговатой С-образной формы длиной «L», шириной «W» и радиусом кривизны «R».
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности хвостовика соединительной части устройства сочленения, достигается следующим образом.
Выполнение на боковых сторонах хвостовика с наружной стороны несущих ребер обеспечивает повышение прочности хвостовика устройства сочленения за счет того, что в процессе эксплуатации (при движении сочлененных железнодорожных вагонов) нагрузки, действующие на установленный в хребтовую балку рамы хвостовик устройства сочленения со стороны вагона, равномерно перераспределяются по всей поверхности наружных несущих ребер и сварным швам, выполненным по краям соединения хвостовика и хребтовой балки, в частности с нижней стороны. Кроме того, наружные несущие ребра на боковых сторонах хвостовика обеспечивают фиксацию хвостовика в хребтовой балке рамы до выполнения сварных швов по краям соединения хвостовика и хребтовой балки, а также в случае возникновения трещин на сварных швах или срыва сварного шва, что также обеспечивает повышение прочности крепления хвостовика и соединительной части устройства сочленения. Минимальное значение длины «L» наружных несущих ребер, равное 40 мм, обеспечивает возможность фиксации хвостовика соединительной части устройства сочленения в хребтовой балке рамы вагона в отсутствии сварного соединения по краям соединения. Максимальное значение длины «L» наружных несущих ребер, равное 350 мм, ограничено длиной боковой стороны хвостовика соединительной части устройства сочленения и исключением наложения зон концентрации напряжений, которые возникают вокруг сварных швов. Диапазон значений ширины «W» наружных несущих ребер, обеспечивающий повышение прочности хвостовика соединительной части устройства сочленения, ограничен минимальным значением (40 мм), при котором исключена возможность срыва несущих ребер и обеспечено выдерживание нагрузки, равной весу хвостовика соединительной части устройства сочленения, и выполнение ребер толщиной более 150 мм нецелесообразно, так как повышение прочности уже не происходит.
Выполнение наружных несущих ребер продолговатой С-образной формы обеспечивает разделение действующих со стороны железнодорожного вагона нагрузок по двум направляющим сторонам ребер и равномерное распределение нагрузок по всей длине наружных ребер, что позволяет повысить прочность хвостовика соединительной части устройства сочленения железнодорожных грузовых вагонов. Диапазон значений радиуса скругления «R» обусловлен прочностными характеристиками несущих ребер в зоне скругления при действии на них поперечных и продольных нагрузок, возникающих вдоль и поперёк направляющих наружных несущих ребер и равномерно распределяющихся по их закругленной части, что позволяет повысить прочность хвостовика соединительной части устройства сочленения железнодорожных вагонов. Выполнение скругления радиусом менее 20 мм приведет к возникновению трещин/сколов и возможному срыву сварных швов, так как площадь распределения продольных нагрузок будет небольшой, а выполнение скругления радиусом более 75 мм ограничено размерами боковой стенки хвостовика и исключением наложения зон концентрации напряжений друг на друга.
Наличие дополнительных наружных несущих ребер на боковых сторонах хвостовика соединительной части устройства сочленения обеспечивает дополнительное перераспределение нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации и действующих на хвостовик соединительной части устройства сочленения, что приводит к снижению нагрузок, действующих на хвостовик со стороны вагона, тем самым повышая прочность хвостовика соединительной части устройства сочленения железнодорожных грузовых вагонов.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность хвостовика соединительной части устройства сочленения железнодорожных грузовых вагонов.