RU210592U1

RU210592U1 - Traction clamp

Info

Publication number: RU210592U1
Application number: RU2021131442U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Баранов; Иван Алексеевич Саврулин; Наталья Анатольевна Кривзун; Денис Владимирович Палатов; Екатерина Владимировна Киселева
Original assignee: Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского»; Общество с ограниченной ответственностью «Уральское конструкторское бюро вагоностроения»
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям тяговых хомутов автосцепных устройств. Хомут тяговый в виде отливки, содержащий головную часть, заднюю опорную часть и две тяговые полосы, примыкающие к головной и задней опорной частям и соединяющие их между собой. Задняя опорная часть в зоне опорной площадки содержит пару внутренних наклонных ребер, которые одной стороной расположены под опорной площадкой, а другой стороной направлены к центральной оси хомута, к которой также направлена пара наружных наклонных ребер, противоположные стороны которых переходят в опорную площадку в месте примыкания тяговых полос, при этом сумма углов, образованных наружными и внутренними наклонными ребрами, составляет диапазон от 90 до 150°. Заявляемая полезная модель позволяет создать конструкцию хомута тягового, которая позволяет повысить прочностные характеристики хомута и увеличить назначенный срок службы за счет улучшенного распределения напряжений. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.The claimed utility model relates to railway transport, in particular to the designs of traction clamps for couplers. Traction clamp in the form of a casting, containing a head part, a rear support part and two traction strips adjoining the head and rear support parts and connecting them to each other. The rear support part in the zone of the support platform contains a pair of internal inclined ribs, which on one side are located under the support platform, and on the other side are directed to the central axis of the clamp, to which a pair of external inclined ribs is also directed, the opposite sides of which pass into the support platform at the junction of the traction strips, while the sum of the angles formed by the outer and inner inclined ribs is in the range from 90 to 150°. The claimed utility model makes it possible to create a design of a traction clamp, which makes it possible to increase the strength characteristics of the clamp and increase the intended service life due to improved stress distribution. 2 w.p. f-ly, 5 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям тяговых хомутов автосцепных устройств.The claimed utility model relates to railway transport, in particular to the designs of traction clamps for couplers.

Известен тяговый хомут железнодорожного вагона [Патент на изобретение RU 2581319 С2 приоритет от 31.03.2011г.], включающий головную часть; по меньшей мере две тяговые полосы, примыкающие к головной части, при этом, по меньшей мере, две тяговые полосы включают, по меньшей мере, одну тяговую верхнюю полосу, примыкающую к верхнему участку головной части, и, по меньшей мере, одну нижнюю тяговую полосу, примыкающую к нижнему участку головной части; заднюю опорную часть, примыкающую, по меньшей мере, к двум тяговым полосам таким образом, чтобы обеспечивалось разделение головной части и задней опорной части, по меньшей мере, двумя тяговыми полосами, в котором задняя опорная часть включает, по меньшей мере, один вогнутый профиль вдоль наружной поверхности задней опорной части, при этом наружная поверхность является поверхностью вдоль задней опорной части, противоположной головной части, идущей от верхней поверхности, по меньшей мере, одной верхней тяговой полосы до нижней поверхности, по меньшей мере, одной нижней тяговой полосы, при этом, по меньшей мере, один вогнутый профиль проходит, по меньшей мере, по половине ширины внешней поверхности задней опорной части от первой кромки внешней поверхности до второй кромки внешней поверхности.Known traction clamp of a railway car [Patent for invention RU 2581319 C2 priority dated 03/31/2011], including the head part; at least two traction strips adjacent to the head part, wherein at least two traction strips include at least one traction upper strip adjacent to the upper section of the head part, and at least one lower traction strip adjacent to the lower section of the head; a rear support part adjacent to at least two traction strips in such a way as to ensure separation of the head part and the rear support part by at least two traction strips, in which the rear support part includes at least one concave profile along the outer surface of the rear support part, wherein the outer surface is the surface along the rear support part opposite the head part, extending from the upper surface of at least one upper traction band to the lower surface of at least one lower traction band, while, at least one concave profile extends at least half the width of the outer surface of the rear support portion from the first edge of the outer surface to the second edge of the outer surface.

Также известен хомут тяговый по ГОСТ 32885-2014 «Детали литые сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия» вариант 1, содержащий головную часть, заднюю опорную часть, верхнюю и нижнюю тяговые полосы, соединяющие головную и заднюю опорную часть хомута, при этом боковые поверхности головной части выполнены прямоугольной формы и имеют в местах соединения тяговых полос с боковыми и торцевыми поверхностями головной части переходные участки, соединяющие смежные поверхности под углами, близкими к перпендикулярным.Also known is a traction clamp according to GOST 32885-2014 “Cast parts for coupling and automatic couplers of railway rolling stock. General specifications" version 1, containing the head part, the rear support part, the upper and lower traction strips connecting the head and rear support parts of the clamp, while the side surfaces of the head part are rectangular in shape and have traction strips with side and end surfaces at the junctions the head part of the transition sections connecting adjacent surfaces at angles close to perpendicular.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.This design is chosen as a prototype for the claimed utility model.

Недостатком вышеуказанных конструкций является наличие концентраторов напряжения с внешней стороны задней опорной части хомута в районе расположения опорных ребер вследствие неравномерного распределения ударных нагрузок, возникающим при эксплуатации автосцепного устройства грузового вагона, что приводит к снижению прочностных характеристик хомута тягового.The disadvantage of the above structures is the presence of stress concentrators on the outer side of the rear supporting part of the clamp in the area of the support ribs due to the uneven distribution of shock loads that occur during the operation of the automatic coupler of a freight car, which leads to a decrease in the strength characteristics of the traction clamp.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание конструкции хомута тягового, позволяющей повысить прочностные характеристики хомута и увеличить назначенный срок службы за счет улучшенного распределения напряжений.The task to be solved by the utility model is to create a design of a traction clamp, which makes it possible to increase the strength characteristics of the clamp and increase the assigned service life due to improved stress distribution.

Поставленная задача решается путём того, что задняя опорная часть в зоне опорной площадки содержит пару внутренних наклонных ребер, которые одной стороной расположены под опорной площадкой, а другой стороной направлены к центральной оси хомута, к которой также направлена пара наружных наклонных ребер, противоположные стороны которых переходят в опорную площадку в месте примыкания тяговых полос, при этом сумма углов, образованных наружными и внутренними наклонными ребрами, составляет диапазон от 90 до 150º.The problem is solved by the fact that the rear support part in the zone of the support platform contains a pair of internal inclined ribs, which on one side are located under the support platform, and on the other side are directed to the central axis of the clamp, to which a pair of external inclined ribs is also directed, the opposite sides of which pass into the support platform at the junction of the traction strips, while the sum of the angles formed by the outer and inner inclined ribs is in the range from 90 to 150º.

Сущность полезной модели заключается в том, что хомут тяговый в виде отливки содержит головную часть, заднюю опорную часть и две тяговые полосы, примыкающие к головной и задней опорной частям и соединяющие их между собой, при этом задняя опорная часть в зоне опорной площадки содержит пару внутренних наклонных ребер, которые одной стороной расположены под опорной площадкой, а другой стороной направлены к центральной оси хомута, к которой также направлена пара наружных наклонных ребер, противоположные стороны которых переходят в опорную площадку в месте примыкания тяговых полос, при этом сумма углов, образованных наружными и внутренними наклонными ребрами, составляет диапазон от 90 до 150º.The essence of the utility model lies in the fact that the traction collar in the form of a casting contains a head part, a rear support part and two traction strips adjacent to the head and rear support parts and connecting them to each other, while the rear support part in the area of the support platform contains a pair of internal inclined ribs, which on one side are located under the support platform, and on the other side are directed to the central axis of the clamp, to which a pair of external inclined ribs is also directed, the opposite sides of which pass into the support platform at the junction of the traction strips, while the sum of the angles formed by the outer and internal inclined ribs, ranges from 90 to 150º.

Внутренние и наружные наклонные ребра имеют переменное сечение по длине.Internal and external inclined ribs have a variable section along the length.

На опорной площадке, выполнена канавка, расположенная между внутренними наклонными ребрами с внутренней стороны хомута.On the support platform, a groove is made, located between the internal inclined ribs on the inner side of the clamp.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings:

Фиг. 1 – Хомут тяговый (общий вид);Fig. 1 - Traction collar (general view);

Фиг. 2 – Хомут тяговый (вид А);Fig. 2 - Traction clamp (type A);

Фиг. 3 – Хомут тяговый. Схема приложения нагрузок (изометрия);Fig. 3 - Traction collar. Scheme of application of loads (isometry);

Фиг. 4 – Поля распределения эквивалентных напряжений в задней опорной части хомута тягового (вид ¾ сверху);Fig. 4 - Fields of distribution of equivalent stresses in the rear support part of the traction clamp (view ¾ from above);

Фиг. 5 – Поля распределения эквивалентных напряжений в задней опорной части хомута тягового (вид ¾ снизу).Fig. 5 - Fields of distribution of equivalent stresses in the rear support part of the traction clamp (view ¾ from below).

Хомут тяговый в виде отливки содержит головную часть 1, заднюю опорную часть 2 и две тяговые полосы 3, примыкающие к головной 1 и задней опорной 2 частям и соединяющие их между собой. Задняя опорная часть 2 в зоне опорной площадки 4 содержит пару внутренних наклонных ребер 5, которые одной стороной 5.1 расположены под опорной площадкой 4, а другой стороной 5.2 направлены к центральной оси хомута ОY. К которой также направлена пара наружных наклонных ребер 6, противоположные стороны 6.1 которых переходят в опорную площадку 4 в месте примыкания тяговых полос 3. Сумма углов α, образованных наружными и внутренними наклонными ребрами, составляет диапазон от 90 до 150º.The traction clamp in the form of a casting comprises a head part 1, a rear support part 2 and two traction bands 3 adjoining the head 1 and rear support 2 parts and connecting them to each other. The rear support part 2 in the area of the support platform 4 contains a pair of internal inclined ribs 5, which on one side 5.1 are located under the support platform 4, and on the other side 5.2 are directed to the central axis of the clamp ОY. To which a pair of external inclined ribs 6 is also directed, the opposite sides 6.1 of which pass into the support platform 4 at the junction of the traction strips 3. The sum of the angles α formed by the external and internal inclined ribs ranges from 90 to 150º.

Внутренние 5 и наружные 6 наклонные ребра имеют переменное сечение по длине.Inner 5 and outer 6 inclined ribs have a variable section along the length.

На опорной площадке 4 выполнена канавка 7, расположенная между внутренними наклонными ребрами 5 с внутренней стороны хомута.On the support platform 4, a groove 7 is made, located between the internal inclined ribs 5 on the inner side of the clamp.

Хомут тяговый работает следующим образом.The traction clamp works as follows.

Исправное состояние сцепного оборудования определяет безопасность движения железнодорожного состава. Во время движения поезда, при его остановках и выполнении различных маневров хомут тяговый постоянно подвергается сжимающим и растягивающим ударным нагрузкам, передаваемым от автосцепки. Действующие на хомут продольные нагрузки могут вызвать концентрацию напряжений. В результате происходит неравномерное распределение ударных нагрузок в задней опорной части. Это может привести к снижению прочности хомута, а также к возникновению трещин и изломов. Для уменьшения концентрации напряжений необходимо обеспечить более равномерное распределение нагрузки на конструкцию задней опорной части хомута.The good condition of the coupling equipment determines the safety of the movement of the train. During the movement of the train, during its stops and performing various maneuvers, the traction collar is constantly subjected to compressive and tensile shock loads transmitted from the automatic coupler. Longitudinal loads acting on the clamp can cause stress concentrations. As a result, there is an uneven distribution of shock loads in the rear support part. This can lead to a decrease in the strength of the clamp, as well as to the occurrence of cracks and kinks. To reduce the concentration of stresses, it is necessary to provide a more uniform distribution of the load on the structure of the rear supporting part of the clamp.

Сохранение прочности хомута тягового подтверждено расчетом прочности, который проведен в соответствии с требованиями «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)» и ГОСТ 33434 «Устройство сцепное и автосцепное железнодорожного подвижного состава. Технические требования и правила приемки». Оценка напряженного состояния хомута производилась на основе метода конечных элементов (МКЭ) в конечно-элементном пакете ANSYS Workbench 2020 R1. Оценка прочности хомута проведена по следующей схеме:The retention of the strength of the traction clamp was confirmed by the strength calculation, which was carried out in accordance with the requirements of the "Standards for the calculation and design of railway carriages of the Ministry of Railways of 1520 mm gauge (non-self-propelled)" and GOST 33434 "Coupling and automatic coupling device of railway rolling stock. Technical requirements and acceptance rules. The stress state of the stirrup was assessed using the finite element method (FEM) in the ANSYS Workbench 2020 R1 finite element package. The clamp strength was assessed according to the following scheme:

- на действие максимальной силы растяжения хомута тягового при сцеплении грузовых вагонов Р = 2,5 МН, которая передается на проушины хомута от валика и действует в продольном направлении.- on the action of the maximum tensile force of the traction clamp during the coupling of freight cars P = 2.5 MN, which is transmitted to the lugs of the clamp from the roller and acts in the longitudinal direction.

В качестве зон измерения значений эквивалентных напряжений были выбраны зоны, наиболее нагруженные для рассматриваемого расчетного режима. Поля распределения эквивалентных напряжений в элементах хомута тягового при действии расчетных нагрузок представлены на фигурах 4 и 5.As zones for measuring the values of equivalent stresses, the zones that are most loaded for the considered design mode were chosen. The distribution fields of equivalent stresses in the elements of the traction clamp under the action of design loads are shown in figures 4 and 5.

Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение в задней опорной части, в зоне опорной площадки пары внутренних наклонных ребер, которые одной стороной расположены под опорной площадкой, а другой стороной направлены к центральной оси хомута, к которой также направлена пара наружных наклонных ребер, противоположные стороны которых переходят в опорную площадку в месте примыкания тяговых полос и при этом сумма углов, образованных наружными и внутренними наклонными ребрами, составляет диапазон от 90 до 150º обеспечивает равномерное распределение продольных ударных нагрузок, передаваемых от автосцепки за счет прохождения силового потока по наружным и внутренним опорным ребрам, что позволяет уменьшить концентраторы напряжений, возникающих в задней опорной части хомута во время движения поезда и снизить вероятность появления трещин и изломов в гарантийный эксплуатационный период и тем самым повысить прочностные характеристики хомута и увеличить назначенный срок службы, при этом происходит снижение материальных затрат в рамках рекламационной деятельности. Также обеспечивается возможность изготовления элементов задней опорной части хомута меньшей толщины, что позволяет снизить массу хомута тягового при сохранении прочностных характеристик.The technical result of the claimed utility model is that in the rear support part, in the zone of the support platform, a pair of internal inclined ribs, which are located under the support platform on one side, and directed towards the central axis of the collar, to which a pair of external inclined ribs is also directed. ribs, the opposite sides of which pass into the support platform at the junction of the traction strips, and at the same time, the sum of the angles formed by the outer and inner inclined ribs is in the range from 90 to 150º. and internal support ribs, which makes it possible to reduce the stress concentrators that occur in the rear support part of the clamp during the movement of the train and reduce the likelihood of cracks and fractures during the warranty operating period and thereby increase the strength characteristics of the clamp and increase the intended th service life, while reducing material costs in the framework of reclamation activities. It also provides the possibility of manufacturing elements of the rear supporting part of the clamp of smaller thickness, which allows to reduce the weight of the traction clamp while maintaining strength characteristics.

Выполнение внутренних и наружных наклонных ребер переменного сечения по длине обеспечивает усиление конструкции задней опорной части хомута и позволяет использовать в конструкции автосцепного устройства поглощающий аппарат большей энергоемкости.The execution of internal and external inclined ribs of variable cross-section along the length provides reinforcement of the design of the rear supporting part of the clamp and allows the use of a draft gear of greater energy intensity in the design of the automatic coupler.

Выполнение на опорной площадке канавки, расположенной между внутренними наклонными ребрами с внутренней стороны хомута, увеличивает площадь контакта поглощающего аппарата с опорной поверхностью хомута, что позволяет равномерно распределить сжимающую ударную нагрузку, возникающую при движении поезда.Execution on the bearing platform of the groove located between the internal inclined ribs on the inner side of the clamp increases the contact area of the draft gear with the bearing surface of the clamp, which allows you to evenly distribute the compressive shock load that occurs when the train moves.

Размеры углов, образованных внутренними и наружными наклонными ребрами выбраны расчетным методом и проверены на опытном образце.The dimensions of the angles formed by the internal and external inclined ribs were chosen by the calculation method and tested on a prototype.

В подтверждение данного утверждения, в таблице 1 приведены сравнительные данные по напряжениям, возникающим в заявляемой конструкции хомута тягового и в конструкции хомута тягового с острыми углами головной части. Также указана величина снижения напряжений за счет применения указанного технического решения в конструкции хомута тягового.In support of this statement, table 1 shows comparative data on the stresses that occur in the proposed design of the traction clamp and in the design of the traction clamp with sharp corners of the head. The value of stress reduction due to the use of the specified technical solution in the design of the traction clamp is also indicated.

В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и ведутся всесторонние испытания опытных образцов.Currently, design documentation has been developed for the claimed utility model and comprehensive testing of prototypes is underway.

Таблица 1 – Сравнительная таблица напряжений заявляемой конструкции хомута тягового и хомута тягового с параллельным расположением опорных ребер в задней опорной части хомута. Table 1 - Comparative table of stresses of the proposed design of the traction clamp and the traction clamp with parallel support ribs in the rear support part of the clamp.

Нагрузка Р = 2,5 МН,
(приложена к верхнему
и нижнему отверстиям
для клина тягового
хомута)
Элементы хомутаLoad P = 2.5 MN,
(attached to the top
and bottom holes
for traction wedge
collar)
Clamp elements Эквивалентные напряжения (по Мизесу), МПаEquivalent stresses (according to Mises), MPa Значение величины снижение напряжения,
%The value of the voltage drop,
% Хомут тяговый с параллельным расположением опорных реберTraction clamp with parallel support ribs Заявляемая конструкция хомута тяговогоThe claimed design of the traction clamp Опорная площадкаsupport platform 347,4347.4 345,77345.77 0,50.5 Внутренняя поверхность задней опорной частиInner surface of the rear bearing 375,24375.24 305,1305.1 18,6918.69 Наружная поверхность задней опорной части (в месте контакта с задним упором)Outer surface of the rear bearing (at the point of contact with the rear stop) 368,26368.26 218,06218.06 40,7940.79

Claims

1. Traction clamp in the form of a casting, containing a head part, a rear support part and two traction strips adjacent to the head and rear support parts and connecting them to each other, characterized in that the rear support part in the area of the support platform contains a pair of internal inclined ribs, which on one side are located under the support platform, and on the other side are directed to the central axis of the clamp, to which a pair of external inclined ribs is also directed, the opposite sides of which pass into the support platform at the junction of the traction strips, while the sum of the angles formed by the external and internal inclined ribs , ranges from 90 to 150°.

2. Traction clamp according to claim 1, characterized in that the inner and outer inclined ribs have a variable section along the length.

3. Traction clamp according to claim 1, characterized in that a groove is made on the support platform, located between the internal inclined ribs on the inner side of the clamp.