RU184409U9

RU184409U9 - SIDE WALL CONNECTION ASSEMBLY

Info

Publication number: RU184409U9
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: 2018-12-07
Also published as: RU184409U1

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для использования в конструкции грузового вагона. The utility model relates to the field of railway transport and is intended for use in the construction of a freight car.

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.A node connecting the side wall with the gondola car frame, comprising interconnected lower trim of the side wall made with sheathing, a transverse beam of the frame and an overlay, characterized in that at the junction of the lower trim of the side wall and the sheathing of the side wall, an auxiliary compensating weld is made.

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 technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the design of a gondola car in the area of the site of the junction of the side wall with the frame of the car. 2 zpf

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 body structures of freight gondola cars, in particular, the structures of the end and side walls and the nodes for connecting them to each other, and is intended for use in the construction of a freight gondola car.

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.The known design of the attachment site of the pivot rack to the lower trim of the side wall of a gondola car patent for invention of Russia No. 2278038, (publ. 10/18/2004) in which there is a pivot rack, inside the profile of which a plate is welded parallel to its supporting shelves, the lower binding in the form of a corner 100 × 160 mm and a trapezoidal overlay, while scarves are welded to the supporting shelves of the pivot rack 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. The body of a gondola car of increased capacity and loading capacity is known for a utility model patent of Russia No. 123384 (published on December 27, 2012), in which a smooth change in the stiffness of a vertical stand of a side wall in height at a section from a weld connecting a trapezoidal overlay with a vertical wall of the corner of the lower strapping, to the main section of the vertical rack 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 rack, which th is welded to the inner side faces of the upright and its end does not touch the inner surface of the outer edge of the rack.

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 the places of welding in the plates there is an increased residual welding stress, which leads to cracks in the body of the plate during operation of the car, which can lead to the destruction of the plate and the fastener of the harness and side wall, and, as a result, to 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 inventive utility model solves a technical problem, consisting in the high probability of fatigue cracks due to increased welding stresses in the fastening unit of the harness and side wall, inherent in 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 design of the gondola car in the areas of the nodes of the connection of 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. The specified technical result is ensured by the reduction of stresses in the body of the lining due to the redistribution of 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 knot for connecting a side wall with a gondola car frame is proposed, comprising a lower side wall trim, a transverse beam of a frame, 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 lower side wall trim with its sheathing, an auxiliary compensation weld is made, which leads to the redistribution of tension fields at the junction of the lining and the lower side wall 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 expansion joint 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.In FIG. 1 shows a gondola car, a top view.

На фиг. 2 показан выносной элемент А на фиг.1.In FIG. 2 shows the extension element A in FIG. 1.

На фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг.2.In FIG. 3 shows a section bB in figure 2.

На фиг. 4 показана схема распределения полей напряжённости при отсутствии вспомогательного компенсационного сварного шва.In FIG. 4 shows the distribution of tension fields in the absence of an auxiliary compensation weld.

На фиг. 5 показана схема распределения полей напряжённости при наличии вспомогательного компенсационного сварного шва.In FIG. 5 shows the distribution of tension fields in the presence of an auxiliary compensation 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 junction of the side wall with the gondola car frame contains a side wall 1, including a lower trim 2, a transverse beam 3 of the frame, an overlay 4 made of width H, interconnected by welds 5, 6, 7 (see Fig. 2). The casing 8 and the racks of the side wall 1 are attached to the lower harness 2. In the places where the lining 4 is welded, residual welding stresses arise, which during operation of the gondola car cause cracks and destruction of the linings, 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 stressed sections were identified in the junction of the side wall with the frame of the car — they turned out to be the bending radii of the lining 4 in the region of welds 5 (see Fig. 4). So, in the diagram of the distribution of tension fields, it is seen that the zone of reduced stresses 9 is located at some distance from the bending radius of the lining 4, then it passes into the zone of moderate stresses 10, located near the beginning of the bending radii, then the zone of high stresses 11 located in the body pads 4 on the radius of the bend, and on the surface of the pads in the region of the radius of the bend of the pads 4, the presence of a significant zone of high stress 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 stresses, it was decided to redistribute the stress field by performing an auxiliary compensation weld 12 of length L and leg size k, and thus reduce the stresses at the bending radii of the lining 3 in the region of 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.The secondary expansion weld 12 was customarily positioned as shown in FIG. 2 and 3, i.e. at the junction of the lower trim 2 with the casing 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 compensation weld 12, a computer simulation of the assembly was conducted with the study of changes in tension fields for various versions of the auxiliary compensation weld 12, the results of which revealed that the most optimal is the implementation of the auxiliary compensation weld 12 subject to the following relations:

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 with an L / H ratio of less than 1, an increased level of stresses is observed in the joint area of the cover plate 4 and the lower strapping 2, and with an L / H ratio of more than 1.25 a further increase in length L does not affect the stress level in the joint area of the cover 4 and lower harness 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 is less than 2 mm, the effect on the joint area of the lining 4 and the lower strapping 2 is insignificant and does not significantly affect the stress field. When the leg k of the auxiliary compensation weld 12 is more than 10 mm, excessive deformations occur in the auxiliary compensation weld 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 reduction in the level of stresses in the plate 4 (see Fig. 5) compared to the version 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. It is obvious that the zone of reduced stresses 9` has significantly increased, the zone of moderate stresses 10` is located in the body of the lining 4 at the radius of bend 5, replacing the zone of high stresses, the zone of increased stresses 13` has been significantly reduced to insignificant sizes.

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 zone of high stresses, the disappearance of the zone of high stresses in the body of the lining at bending radii, an increase in the zone of low stresses - all this reduces the likelihood of cracks in the plate during operation of the car and increases the reliability of the gondola car in the areas of each of the nodes connecting the side wall to the frame of the car .

Claims

1. The node connecting the side wall with the frame of the gondola car, comprising interconnected lower trim of the side wall made with the casing, the transverse beam of the frame and the overlay, characterized in that at the junction of the lower trim of the side wall and the side wall sheathing, an auxiliary compensating 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 frame of the car according to claim 1, characterized in that the size of the leg of the auxiliary compensation weld is in the range from 2 to 10 mm.