RU184409U1

RU184409U1 - KNOT OF CONNECTING A SIDE WALL WITH A GRAVAGE FRAME

Info

Publication number: RU184409U1
Application number: RU2018127701U
Authority: RU
Inventors: Роман Александрович Савушкин; Кирилл Вальтерович Кякк; Анна Михайловна Орлова; Сергей Александрович Федоров; Дмитрий Сергеевич Коротков; Денис Владимирович Шевченко; Олег Игоревич Попович
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2018-10-24
Also published as: RU184409U9

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для использования в конструкции грузового вагона.Узел соединения боковой стены с рамой полувагона, содержащий соединённые между собой нижнюю обвязку боковой стены, выполненной с обшивкой, поперечную балку рамы и накладку, отличающийся тем, что в месте соединения нижней обвязки боковой стены и обшивки боковой стены выполнен вспомогательный компенсационный сварной шов.Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности конструкции полувагона в зоне расположения узла соединения боковой стены с рамой вагона. 2 з.п.ф.The utility model relates to the field of railway transport and is intended for use in the design of a freight car. A side wall joint with a gondola frame containing interconnected bottom side wall trim made with a lining, a transverse frame beam and an overlay, characterized in that the side trim of the side wall and the side wall trim are made with an auxiliary expansion weld. The technical result of the claimed utility model is an increase in the reliability of gondola train in the area of the side wall joint with the frame of the car. 2 h.p.f.

Description

Настоящая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и касается конструкций кузовов грузовых полувагонов, в частности конструкций торцевых и боковых стен и узлов соединения их между собой и предназначена для использования в конструкции грузового полувагона.This utility model relates to the field of railway transport and relates to the structures of the bodies of freight gondola cars, in particular the structures of the end and side walls and nodes connecting them to each other and is intended for use in the design of the freight gondola.

Известна конструкция узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке боковой стенки полувагона патент на изобретение России №2278038, (опубл. 18.10.2004г.) в котором имеются соединенные с листами шкворневой балки шкворневая стойка, внутри профиля которой параллельно ее опорным полкам приварена пластина, нижняя обвязка в форме уголка 100×160 мм и трапециевидная накладка, при этом к опорным полкам шкворневой стойки с обеих сторон приварены косынки.Known design of the mount pivot rack to the bottom trim side of the gondola patent for the invention of Russia No. 2278038, (publ. 10/18/2004) in which there is a pivot beam connected to the pivot beam sheets, in the profile of which a plate is parallel to its supporting shelves, the bottom trim is in the form of a corner 100 × 160 mm and a trapezoidal overlay, while kerchiefs are welded to the supporting shelves of the pivot stand on both sides.

Известен кузов полувагона увеличенной вместимости и грузоподъемности патент на полезную модель России №123384 (опубл. 27.12.2012г.), в котором плавное изменение жесткости вертикальной стойки боковой стены по высоте на участке от сварного шва, соединяющего трапециевидную накладку с вертикальной стенкой уголка нижней обвязки, к основному сечению вертикальной стойки боковой стены достигается за счет того, что приваренная внутри стойки параллельно ее опорным полкам пластина имеет отгиб под углом Ψ, направленный внутрь вертикальной стойки, который приваривается к внутренним боковым граням вертикальной стойки и своим окончанием не касается внутренней поверхности наружной грани стойки. Known gondola body of increased capacity and carrying capacity patent for utility model of Russia No. 123384 (publ. 12/27/2012), in which a smooth change in the rigidity of the vertical side wall upright along the section from the weld that connects the trapezoidal pad with the vertical wall of the bottom corner, to the main cross section of the vertical pillar of the side wall is achieved due to the fact that the plate welded inside the rack parallel to its supporting shelves has a bend at an angle Ψ directed inside the vertical pillar, which It is welded to the inner side faces of the vertical stand and does not touch the inner surface of the outer face of the stand.

Недостатком обеих конструкций является то, что в местах приварки в накладках возникают повышенные остаточные сварочные напряжения, что приводит к возникновению трещин в теле накладки при эксплуатации вагона, что может привести к разрушению накладки и узла крепления обвязки и боковой стены, и, как следствие этого, к возникновению аварийной ситуации.The disadvantage of both designs is that in places of welding in the lining, increased residual welding stresses occur, which leads to the appearance of cracks in the body of the lining during the operation of the car, which can lead to the destruction of the lining and attachment of the trim and side wall, and, as a result, to the occurrence of an emergency.

Заявляемая полезная модель решает техническую проблему, состоящую в высокой вероятности возникновения усталостных трещин из-за повышенных сварочных напряжений в узле крепления обвязки и боковой стены, присущую аналогам.The claimed utility model solves a technical problem consisting in a high probability of fatigue cracks due to increased welding stresses in the fixing unit of the harness and the side wall, inherent to analogues.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности конструкции полувагона в зонах расположения узлов соединения боковых стен с рамой вагона.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the construction of the gondola in the areas of location of nodes connecting the side walls with the frame of the car.

Указанный технический результат обеспечивается снижением напряжений в теле накладки за счет перераспределения полей напряженности при выполнении вспомогательного компенсационного сварного шва. This technical result is provided by reducing the stresses in the body of the lining due to the redistribution of the tension fields when performing an auxiliary compensation weld.

Предложен узел соединения боковой стены с рамой полувагона, содержащий нижнюю обвязку боковой стены, поперечную балку рамы, накладку.A junction of a side wall with a gondola frame is proposed, containing the bottom side wall trim, a transverse frame beam, and an overlay.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в месте соединения нижней обвязки боковой стены с её обшивкой выполнен вспомогательный компенсационный сварной шов, что приводит к перераспределению полей напряженности в месте соединения накладки и нижней обвязки боковой стены.The claimed technical solution differs from the prototype in that at the junction of the side wall bottom trim with its skin auxiliary expansion weld is made, which leads to a redistribution of the tension fields at the junction of the lining and the bottom side rail trim.

Отношение длины вспомогательного компенсационного сварного шва к ширине накладки предпочтительно находится в интервале от 1 до 1,25.The ratio of the length of the auxiliary compensation weld to the width of the lining is preferably in the range from 1 to 1.25.

Величина катета вспомогательного компенсационного сварного шва предпочтительно находится в интервале от 2 до 10 мм.The size of the leg of the auxiliary compensation weld is preferably in the range from 2 to 10 mm.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан полувагон, вид сверху.FIG. 1 shows a gondola car, top view.

На фиг. 2 показан выносной элемент А на фиг.1.FIG. 2 shows the detail A in FIG.

На фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг.2.FIG. 3 shows a section BB in FIG.

На фиг. 4 показана схема распределения полей напряжённости при отсутствии вспомогательного компенсационного сварного шва.FIG. 4 shows a diagram of the distribution of stress fields in the absence of an auxiliary compensatory weld.

На фиг. 5 показана схема распределения полей напряжённости при наличии вспомогательного компенсационного сварного шва.FIG. 5 shows a diagram of the distribution of stress fields in the presence of an auxiliary compensated weld.

Узел соединения боковой стены с рамой полувагона содержит боковую стену 1, включающую в себя нижнюю обвязку 2, поперечную балку 3 рамы, накладку 4, выполненную шириной Н, соединённые между собой сварными швами 5, 6, 7 (см. фиг. 2). К нижней обвязке 2 крепится обшивка 8 и стойки боковой стены 1. В местах приварки накладки 4 возникают остаточные сварочные напряжения, приводящие при эксплуатации полувагона к появлению трещин и разрушению накладок, что существенно снижает надежность вагона и может приводить к возникновению аварийных ситуаций.The node connecting the side wall with the frame of the gondola contains a side wall 1, which includes the bottom trim 2, the transverse beam 3 of the frame, the lining 4, made in width H, interconnected by welds 5, 6, 7 (see Fig. 2). The trim 8 and side wall posts 1 are attached to the bottom trim 2. At the welding points of the lining 4, residual welding stresses occur, resulting in cracking and destruction of the linings during operation of the gondola car, which significantly reduces the reliability of the car and can lead to emergency situations.

При проведении компьютерного моделирования были выявлены наиболее напряженные участки в узле соединения боковой стены с рамой вагона - ими оказались радиусы гиба накладки 4 в районе сварных швов 5 (см. фиг.4). Так, на схеме распределения полей напряженности видно, что зона пониженных напряжений 9 располагается на некотором удалении от радиуса гиба накладки 4, затем она переходит в зону умеренных напряжений 10, находящуюся рядом с началом радиусов гиба, далее начинается зона высоких напряжений 11, расположенная в теле накладки 4 на радиусе гиба, а на поверхности накладки в районе радиуса гиба накладки 4 отмечено наличие значительной зоны повышенных напряжений 13. When conducting computer simulations, the most intense areas in the junction of the side wall with the frame of the car were identified - they turned out to be the radii of bending plates 4 in the area of the welds 5 (see Fig. 4). Thus, the diagram of the distribution of stress fields shows that the zone of reduced stresses 9 is located at some distance from the bend radius of the patch 4, then it moves into the zone of moderate stresses 10, located near the beginning of the bend radii, then the zone of high stresses 11, located in the body lining 4 on the bend radius, and on the surface of the lining in the area of the bending radius of the lining 4, there is a significant zone of increased stresses 13.

Для уменьшения напряжений было принято решение перераспределить поле напряжений за счет выполнения вспомогательного компенсационного сварного шва 12 длиной L и величиной катета k, и таким образом уменьшить напряжения на радиусах гиба накладки 3 в районе сварных швов 5.To reduce the stresses, it was decided to redistribute the stress field by performing an auxiliary compensatory weld 12 with a length L and a leg size k, and thus reducing the stresses at the bend radii 3 in the area of the welds 5.

Вспомогательный компенсационный сварной шов 12 было принято расположить как показано на фиг. 2 и 3, т.е. в месте соединения нижней обвязки 2 с обшивкой 8 боковой стены 1.Auxiliary compensation weld 12 was decided to be positioned as shown in FIG. 2 and 3, i.e. at the junction of the lower trim 2 with the lining 8 of the side wall 1.

Для уточнения наиболее оптимальных размеров вспомогательного компенсационного сварного шва 12 было проведено компьютерное моделирование узла с исследованием изменения полей напряженности при различных вариантах исполнения вспомогательного компенсационного сварного шва 12, по результатам которого выявлено, что наиболее оптимальным является выполнение вспомогательного компенсационного сварного шва 12 при соблюдении следующих соотношений:To clarify the most optimal dimensions of the auxiliary compensatory weld 12, a computer simulation of the node was carried out with a study of the variation of the stress fields in various versions of the auxiliary compensatory weld 12, the results of which revealed that the implementation of the auxiliary compensatory weld 12 is best when the following ratios are observed:

1. отношение длины L вспомогательного сварного шва к ширине H накладки находится в интервале от 1 до 1,25, 1 < L/H < 1,25; 1. the ratio of the length L of the auxiliary weld to the width H of the lining is in the range from 1 to 1.25, 1 <L / H <1.25;

2. величина катета k вспомогательного сварного шва находится в интервале от 2 до 10 мм, 2 мм < k < 10 мм.2. the size of the leg k of the auxiliary weld is in the range from 2 to 10 mm, 2 mm <k <10 mm.

При этом оказалось, что при отношении L/Н менее 1 наблюдается повышенный уровень напряжений в зоне соединения накладки 4 и нижней обвязки 2, а при отношении L/Н более 1,25 дальнейшее увеличение длины L не оказывает влияния на уровень напряжений в зоне соединения накладки 4 и нижней обвязки 2.It turned out that when the ratio L / N is less than 1, an increased level of stresses is observed in the zone of connection between the lining 4 and the lower string 2, and if the ratio L / H is more than 1.25, a further increase in the length L does not affect the level of stresses in the zone of connection lining 4 and lower strapping 2.

При значении катета k вспомогательного компенсационного сварного шва 12 менее 2 мм влияние на зону соединения накладки 4 и нижней обвязки 2 незначительно и не оказывает существенного влияния на поля напряжений. При значении катета k вспомогательного компенсационного сварного шва 12 более 10 мм возникают избыточные деформации в самом вспомогательном компенсационном сварочном шве 12.When the value of the leg k of the auxiliary compensation weld 12 less than 2 mm, the effect on the connection zone of the lining 4 and the lower trim 2 is insignificant and does not significantly affect the stress fields. When the value of the leg k of the auxiliary compensatory weld seam 12 is more than 10 mm, excessive deformations occur in the auxiliary compensatory welding seam 12 itself.

Предлагаемое техническое решение приводит к существенному уменьшению уровня напряжений в накладке 4 (см. фиг.5) по сравнению с вариантом без вспомогательного компенсационного сварочного шва (см. фиг. 4).The proposed technical solution leads to a significant decrease in the level of stresses in the patch 4 (see FIG. 5) as compared with the variant without an auxiliary compensation weld (see FIG. 4).

Очевидно, что зона пониженных напряжений 9` существенно увеличилась, зона умеренных напряжений 10` располагается в теле накладки 4 на радиусе гиба 5, заменив зону высоких напряжений, зона повышенных напряжений 13` существенно сократилась до незначительных размеров. Obviously, the zone of reduced voltages 9 `has increased significantly, the zone of moderate voltages 10` is located in the body of the pad 4 on the bend radius 5, replacing the zone of high voltages, the zone of elevated voltages 13` has been significantly reduced to an insignificant size.

Существенное сокращение зоны повышенных напряжений, исчезновение зоны высоких напряжений в теле накладки на радиусах гиба, увеличение зоны пониженных напряжений – все это позволяет уменьшить вероятность возникновения трещин в накладке при эксплуатации вагона и увеличить надежность полувагона в зонах расположения каждого из узлов соединения боковой стены с рамой вагона.Significant reduction of the increased stress zone, disappearance of the high stress zone in the lining body on bending radii, increasing the lower stress zone - all this reduces the likelihood of cracks in the pad when the car is used and increases the reliability of the gondola in the areas of each side joint with the car frame .

Claims

1. A side wall joint with a gondola frame containing interconnected lower side wall trim made with cladding, a transverse frame beam and an overlay, characterized in that at the junction of the lower side wall trim and side wall trimming an auxiliary expansion weld is made.

2. The node connecting the side wall with the frame of the car according to claim 1, characterized in that the ratio of the length of the auxiliary compensation weld to the width of the lining is in the range from 1 to 1.25.

3. The node connecting the side wall with the car frame according to claim 1, characterized in that the size of the leg of the auxiliary compensatory weld is in the range from 2 to 10 mm.