RU210744U1

RU210744U1 - FREIGHT CAR FRAME

Info

Publication number: RU210744U1
Application number: RU2021131036U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Кононенко; Александр Викторович Владимиров; Денис Владимирович Шевченко; Малика Рашидовна Тохчукова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Торгово-Закупочная Компания ОВК" (ООО "ТЗК "ОВК")
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2022-04-29

Abstract

Полезная модель относится к конструкции шкворневого узла рамы грузового железнодорожного вагона. Рама содержит хребтовую балку (1), концевые балки (2), продольные боковые балки (3), соединённые с концевыми балками (2), шкворневые балки (4) с накладным листом (5), который своей средней частью (5.1) закреплён на хребтовой балке (1), промежуточными частями (5.2) на шкворневой балке (4), концевыми частями (5.3) на продольных боковых балках (3). Промежуточные части (5.2) накладного листа (5) кромками сопряжены с кромками средней части (5.1) по радиусу R1 от 50 до 400 мм, с кромками концевых частей (5.3) по радиусу R2 от 50 до 400 мм. Концевые части (5.3) накладного листа (5) выполнены с выступами (5.4) длиной L от 30 до 600 мм и закруглёнными по радиусу R3 от 5 до 100 мм. Накладной лист (5) выполнен толщиной S от 4 до 14 мм. Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала технических средств в виде рамы грузового вагона, обеспечивающей оптимальное сочетание своего веса с прочностными характеристиками, полученными за счёт снижения внутренних механических напряжений в элементах накладного листа шкворневой балки путём подбора их оптимальных геометрических размеров. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to the design of the pivot assembly of the frame of a freight railway car. The frame contains a main beam (1), end beams (2), longitudinal side beams (3) connected to the end beams (2), pivot beams (4) with an overlay sheet (5), which, with its middle part (5.1), is fixed to center beam (1), intermediate parts (5.2) on the pivot beam (4), end parts (5.3) on the longitudinal side beams (3). The intermediate parts (5.2) of the cover sheet (5) are mated with the edges of the middle part (5.1) along the radius R1 from 50 to 400 mm, with the edges of the end parts (5.3) along the radius R2 from 50 to 400 mm. The end parts (5.3) of the overlay sheet (5) are made with protrusions (5.4) of length L from 30 to 600 mm and rounded along the radius R3 from 5 to 100 mm. The overlay sheet (5) is made with a thickness S of 4 to 14 mm. The technical result of the utility model is the expansion of the arsenal of technical means in the form of a freight car frame, which provides an optimal combination of its weight with strength characteristics obtained by reducing internal mechanical stresses in the elements of the overlay sheet of the pivot beam by selecting their optimal geometric dimensions. 7 w.p. f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к рамам грузовых железнодорожных вагонов, а именно к конструкции шкворневого узла.The utility model relates to the frames of freight railway cars, namely to the design of the pivot assembly.

Известна рама грузового вагона, содержащая хребтовую балку, концевые балки, продольные боковые балки, соединенные с концевыми и шкворневыми балками, шкворневые балки выполнены в нижней части с накладным листом, закрепленным своей средней частью на хребтовой балке, промежуточными частями - на шкворневой балке, концевыми частями - на продольных боковых балках, промежуточные части накладного листа сопряжены со средней частью и концевыми частями плавным сопряжением по радиусу, концевые части выполнены с выступами длиной L и закругленными по радиусу концами, см. RU 199815, B61F 1/02, B61F 1/08, опубл. 21.09.2020 (прототип).A well-known frame of a freight car, containing a main beam, end beams, longitudinal side beams connected to the end and pivot beams, the pivot beams are made in the lower part with an overlay sheet, fixed with its middle part on the main beam, intermediate parts - on the pivot beam, end parts - on the longitudinal side beams, the intermediate parts of the overlay sheet are mated with the middle part and the end parts by a smooth conjugation along the radius, the end parts are made with ledges of length L and ends rounded along the radius, see RU 199815, B61F 1/02, B61F 1/08, publ. 09/21/2020 (prototype).

Технической проблемой, характерной для данного устройства, является неоптимальное сочетание прочностных характеристик рамы грузового вагона с ее весом.The technical problem characteristic of this device is the non-optimal combination of the strength characteristics of the freight car frame with its weight.

Техническим результатом, реализуемым при использовании предлагаемой полезной модели, является расширение арсенала технических средств в виде рамы грузового вагона, обеспечивающей оптимальное сочетание своего веса с прочностными характеристиками, полученными за счет снижения внутренних механических напряжений в элементах накладного листа шкворневой балки путем подбора их оптимальных геометрических размеров.The technical result implemented using the proposed utility model is the expansion of the arsenal of technical means in the form of a freight car frame that provides an optimal combination of its weight with strength characteristics obtained by reducing internal mechanical stresses in the elements of the overlay sheet of the pivot beam by selecting their optimal geometric dimensions.

Указанный технический результат достигается рамой грузового вагона, содержащей хребтовую балку, концевые балки, продольные боковые балки, соединенные с концевыми и шкворневыми балками, шкворневые балки выполнены с накладным листом, своей средней частью закрепленным на хребтовой балке, промежуточными частями - на шкворневой балке, концевыми частями - на продольных боковых балках, промежуточные части сопряжены своими кромками с кромками средней части по радиусу R1, с концевыми частями по радиусу R2, концевые части выполнены с выступами длиной L и закругленными по радиусу R3 концами, накладной лист выполнен толщиной S от 4 до 14 мм, с радиусами R1, R2 от 50 до 400 мм, концевые части выполнены с выступами длиной L от 30 до 600 мм и концами, закругленными по радиусу R3 в диапазоне от 5 до 100 мм;The specified technical result is achieved by a freight car frame containing a main beam, end beams, longitudinal side beams connected to the end and pivot beams, the pivot beams are made with an overlay sheet, its middle part is fixed on the main beam, intermediate parts - on the pivot beam, end parts - on the longitudinal side beams, the intermediate parts are conjugated by their edges with the edges of the middle part along the radius R1, with the end parts along the radius R2, the end parts are made with ledges of length L and ends rounded along the radius R3, the overlay sheet is made with a thickness S from 4 to 14 mm , with radii R1, R2 from 50 to 400 mm;

выступы концевых частей накладного листа могут быть выполнены длиной L, равной 205 мм;the protrusions of the end parts of the patch sheet can be made with a length L equal to 205 mm;

радиус R1 сопряжения промежуточной части со средней частью накладного листа может быть выполнен равным 120 мм;the radius R1 of the mating of the intermediate part with the middle part of the overlay sheet can be made equal to 120 mm;

радиус R2 сопряжения промежуточной части с концевыми частями накладного листа может быть выполнен равным 150 мм;the radius R2 of the interface of the intermediate part with the end parts of the overlay sheet can be made equal to 150 mm;

накладной лист может быть выполнен толщиной S, равной 12 мм;the patch sheet can be made with a thickness S equal to 12 mm;

радиус R3 закруглений концов выступов концевых частей накладного листа может быть выполнен равным 20 мм;the radius R3 of the rounding of the ends of the protrusions of the end parts of the patch sheet can be made equal to 20 mm;

промежуточные части накладного листа могут быть выполнены каждый из переходного и крайнего участков с толщинами S1 и S2, при этом S2 < S1, intermediate parts of the overlay sheet can be made each of the transitional and extreme sections with thicknesses S1 and S2, while S2 < S1,

переходный участок может быть выполнен толщиной S1, равной 10 мм, крайний участок выполнен толщиной S2, равной 8 мм.the transition section can be made with a thickness S1 equal to 10 mm, the outer section is made with a thickness S2 equal to 8 mm.

Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что накладной лист выполнен толщиной S от 4 до 14 мм, с радиусами R1, R2 от 50 до 400 мм, концевые части выполнены с выступами длиной L от 30 до 600 мм и концами, закругленными по радиусу R3 в диапазоне от 5 до 100 мм;The claimed utility model differs from the prototype in that the patch sheet is made with a thickness S from 4 to 14 mm, with radii R1, R2 from 50 to 400 mm, the end parts are made with ledges L from 30 to 600 mm long and ends rounded along the radius R3 in the range from 5 to 100 mm;

радиус R1 сопряжения промежуточной части со средней частью накладного листа выполнен равным 120 мм;the radius R1 of the interface of the intermediate part with the middle part of the overlay sheet is made equal to 120 mm;

радиус R2 сопряжения промежуточной части с концевыми частями накладного листа выполнен равным 150 мм;the radius R2 of the mating of the intermediate part with the end parts of the overlay sheet is made equal to 150 mm;

накладной лист выполнен толщиной S, равной 12 мм;the patch sheet is made with a thickness S equal to 12 mm;

радиус R3 закруглений концов выступов концевых частей накладного листа выполнен равным 20 мм;the radius R3 of the rounding of the ends of the protrusions of the end parts of the overlay sheet is made equal to 20 mm;

переходный участок выполнен толщиной S1, равной 10 мм, крайний участок выполнен толщиной S2, равной 8 мм.the transition section is made with a thickness S1 equal to 10 mm, the outer section is made with a thickness S2 equal to 8 mm.

Такие отличия от прототипа дают основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - новизна.Such differences from the prototype give reason to assert that the proposed technical solution meets the criterion of patentability of a utility model - novelty.

Полезная модель представлена на чертежах, где:The utility model is shown in the drawings, where:

на фиг. 1 - рама грузового вагона, концевая часть, вид снизу, изометрическая проекция;in fig. 1 - frame of a freight car, end part, bottom view, isometric projection;

на фиг. 2 - накладной лист шкворневой балки, остальные детали рамы грузового вагона условно не показаны;in fig. 2 - invoice sheet of the pivot beam, other parts of the frame of the freight car are conventionally not shown;

на фиг. 3, 4, 5 - графики зависимости эквивалентных внутренних напряжений в накладном листе шкворневой балки рамы грузового вагона в зависимости от соответствующих линейных размеров элементов накладного листа.in fig. 3, 4, 5 - plots of equivalent internal stresses in the overlay sheet of the pivot beam of the frame of a freight car, depending on the corresponding linear dimensions of the elements of the overlay sheet.

Рама грузового вагона содержит хребтовую балку 1 (фиг. 1), концевые балки 2, продольные боковые балки 3. Продольные боковые балки 3 соединены с концевыми балками 2 и шкворневыми балками 4. Шкворневые балки 4 выполнены в нижней своей части с накладным листом 5. Накладной лист 5 своей средней частью 5.1 (фиг. 2) закреплен на хребтовой балке 1. Своими промежуточными частями 5.2 накладной лист 5 закреплен на соответствующих шкворневых балках 4, своими концевыми частями 5.3 - на продольных боковых балках 3. Промежуточные части 5.2 своими кромками плавно сопряжены с кромками средней части 5.1 по радиусу R1, выполненному в диапазоне от 50 до 400 мм, либо равным 120 мм как наиболее оптимальному значению для изготовления и эксплуатации рамы грузового вагона. Промежуточные части 5.2 своими кромками также плавно сопряжены с кромками концевых частей 5.3 по радиусу R2, выполненному в диапазоне от 50 до 400 мм, также указанный радиус может быть выполнен равным 150 мм как наиболее оптимальному значению для изготовления и эксплуатации рамы грузового вагона.The frame of a freight car contains a main beam 1 (Fig. 1), end beams 2, longitudinal side beams 3. Longitudinal side beams 3 are connected to the end beams 2 and pivot beams 4. The pivot beams 4 are made in their lower part with an overlay sheet 5. Invoice sheet 5 with its middle part 5.1 (Fig. 2) is fixed on the main beam 1. With its intermediate parts 5.2, the invoice sheet 5 is fixed on the corresponding pivot beams 4, with its end parts 5.3 - on the longitudinal side beams 3. The intermediate parts 5.2 are smoothly mated with their edges the edges of the middle part 5.1 along the radius R1, made in the range from 50 to 400 mm, or equal to 120 mm as the most optimal value for the manufacture and operation of the freight car frame. The intermediate parts 5.2 with their edges are also smoothly mated with the edges of the end parts 5.3 along the radius R2, made in the range from 50 to 400 mm, also the specified radius can be made equal to 150 mm as the most optimal value for the manufacture and operation of the freight car frame.

Концевые части 5.3 накладного листа 5 выполнены с выступами 5.4 длиной L, и закругленными по радиусу R3 концами. Указанный радиус R3 выполняют в диапазоне от 5 до 100 мм, либо равным 20 мм, как наиболее оптимальному значению. The end parts 5.3 of the overlay sheet 5 are made with protrusions 5.4 of length L, and ends rounded along the radius R3. The specified radius R3 is performed in the range from 5 to 100 mm, or equal to 20 mm, as the most optimal value.

Длину L выступов 5.4 концевых частей выполняют в диапазоне от 30 до 600 мм, Выполнение выступов 5.4 концевых частей длиной L менее 30 мм не обеспечивает необходимой прочности и жесткости соединения, кроме того при значении длиной L менее 30 мм внутренние механические напряжения в выступах 5.4 и в монтажных сварочных швах, которыми соединяют указанные выступа 5.4 с продольными боковыми балками 3, могут превышать допустимые значения, и будут служить концентраторами высоких механических напряжений, приводящих к возникновению трещин. При выполнении выступов 5.4 концевых частей длиной L более 600 мм снижается технологичность их производства, увеличивается расход металла и необоснованно растет значение массы тары грузового вагона без существенного увеличения прочности. Наиболее оптимальным значением длины L выступов 5.4 является величина в 205 мм, при которой обеспечивается наилучшее сочетание значений внутренних механических напряжений и веса накладного листа 5.The length L of the protrusions 5.4 of the end parts is performed in the range from 30 to 600 mm. The implementation of the protrusions 5.4 of the end parts with a length L of less than 30 mm does not provide the necessary strength and rigidity of the connection, in addition, if the length L is less than 30 mm, internal mechanical stresses in the protrusions 5.4 and in assembly welding seams, which connect the indicated protrusions 5.4 with the longitudinal side beams 3, may exceed the permissible values, and will serve as concentrators of high mechanical stresses, leading to cracks. When the protrusions 5.4 of the end parts with a length L of more than 600 mm are made, the manufacturability of their production decreases, metal consumption increases and the value of the tare weight of a freight car unreasonably increases without a significant increase in strength. The most optimal value of the length L of the protrusions 5.4 is 205 mm, which provides the best combination of values of internal mechanical stresses and the weight of the overlay sheet 5.

Накладной лист 5 выполняют толщиной S, выдержанной в диапазоне от 4 до 14 мм. Также накладной лист может быть выполнен толщиной S, равной 12 мм как наиболее оптимальному значению при изготовлении и эксплуатации.The overlay sheet 5 is made with a thickness S, maintained in the range from 4 to 14 mm. Also, the overlay sheet can be made with a thickness S equal to 12 mm as the most optimal value during manufacture and operation.

Промежуточные части 5.2 накладного листа 5 могут быть выполнены из двух участков, состыкованных сварным швом, - переходного участка 5.2.1 и крайнего участка 5.2.2, имеющих различные толщины S1 и S2, при этом S2<S1. Переходный участок 5.2.1 может быть выполнен толщиной S1, например, 10 мм. Крайний участок 5.2.2 может быть выполнен меньшей толщиной S2, например, 8 мм.The intermediate parts 5.2 of the overlay sheet 5 can be made of two sections joined by a weld, a transition section 5.2.1 and an extreme section 5.2.2, having different thicknesses S1 and S2, while S2<S1. The transition section 5.2.1 can be made with a thickness S1, for example 10 mm. The end section 5.2.2 can be made with a smaller thickness S2, for example, 8 mm.

Выполнение накладного листа 5 предлагаемой формы и с описанными размерами его элементов позволяет получить оптимальное сочетание веса накладного листа 5 при наименьших значениях внутренних механических напряжений в его элементах, что подтверждено результатами расчетов и испытаний.The implementation of the overlay sheet 5 of the proposed form and with the described dimensions of its elements allows you to obtain the optimal combination of the weight of the overlay sheet 5 with the lowest values of internal mechanical stresses in its elements, which is confirmed by the results of calculations and tests.

Проверка геометрических значений размеров предложенных элементов была произведена по методике расчета эквивалентных внутренних напряжений и представлена графиками зависимостей эквивалентных внутренних напряжений от заданных геометрических линейных размеров указанных элементов. Так, для радиусов R1, R2 (фиг. 3) при наименьшем предельном значении в 50 мм допустимые эквивалентные внутренние напряжения принимают значения допустимых, при увеличении радиусов R1, R2 более 50 мм эквивалентные внутренние напряжения продолжают снижаться ниже уровня допустимых значений. Ограничением верхнего предела значений радиусов R1, R2 являются ограничения по весу рамы грузового вагона, технологические требования при изготовлении, эксплуатации и ремонту грузового вагона. Помимо увеличения веса выше допустимого, верхние пределы значений радиусов R1, R2 ограничены прочностными характеристиками рамы, а именно мест перехода накладного листа к хребтовой и боковой балкам. При превышении указанных значений R1, R2 не будет обеспечено достаточно плавное радиусное сопряжение, что приведет к росту внутренних напряжений в местах перехода. Аналогичным образом произведены расчеты и подбор значений для радиуса R3 (фиг. 4) и для толщины S накладного листа 5 и его участков 5.1, 5.2.1, 5.2.2 (фиг. 5).Verification of the geometric values of the dimensions of the proposed elements was carried out according to the method of calculating the equivalent internal stresses and is represented by graphs of the dependences of the equivalent internal stresses on the given geometric linear dimensions of the specified elements. So, for the radii R1, R2 (Fig. 3) at the lowest limit value of 50 mm, the allowable equivalent internal stresses take on the values of the allowable ones, with an increase in the radii R1, R2 more than 50 mm, the equivalent internal stresses continue to decrease below the level of allowable values. The limitation of the upper limit of the values of the radii R1, R2 are the restrictions on the weight of the freight car frame, technological requirements for the manufacture, operation and repair of the freight car. In addition to increasing the weight above the allowable, the upper limits of the values of the radii R1, R2 are limited by the strength characteristics of the frame, namely, the transition points of the overlay sheet to the main and side beams. If the specified values of R1, R2 are exceeded, a sufficiently smooth radius conjugation will not be provided, which will lead to an increase in internal stresses at the transition points. Similarly, calculations and selection of values for the radius R3 (Fig. 4) and for the thickness S of the overlay sheet 5 and its sections 5.1, 5.2.1, 5.2.2 (Fig. 5) were made.

Подбор указанных геометрических значений элементов накладного листа обеспечивает достижение заявленного технического результата - расширение арсенала технических средств рамы грузового вагона, обеспечивающей оптимальное сочетание веса рамы грузового вагона с прочностными характеристиками, полученными за счет снижения механических напряжений в элементах накладного листа шкворневой балки.The selection of the specified geometric values of the overlay sheet elements ensures the achievement of the claimed technical result - the expansion of the arsenal of technical means of the freight car frame, which provides the optimal combination of the weight of the freight car frame with strength characteristics obtained by reducing mechanical stresses in the elements of the overhead sheet of the pivot beam.

Claims

1. The frame of a freight car, containing the main beam, end beams, longitudinal side beams connected to the end and pivot beams, the pivot beams are made with an overlay sheet, its middle part is fixed on the main beam, the intermediate parts - on the pivot beam, the end parts - on longitudinal side beams, the intermediate parts are conjugated by their edges with the edges of the middle part along the radius R1, with the end parts along the radius R2, the end parts are made with ledges of length L and ends rounded along the radius R3, characterized in that the overlay sheet is made with a thickness S from 4 to 14 mm, with radii R1, R2 from 50 to 400 mm, the end parts are made with ledges L from 30 to 600 mm long and ends rounded along the radius R3 in the range from 5 to 100 mm.

2. Freight car frame according to claim. 1, characterized in that the protrusions of the end parts of the invoice sheet are made with a length L equal to 205 mm.

3. Freight car frame according to claim 1, characterized in that the radius R1 of the interface between the intermediate part and the middle part of the overlay sheet is 120 mm.

4. Freight car frame according to claim 1, characterized in that the radius R2 of the interface between the intermediate part and the end parts of the overlay sheet is 150 mm.

5. Freight car frame according to claim. 1, characterized in that the invoice sheet is made with a thickness S equal to 12 mm.

6. The frame of a freight car according to claim 1, characterized in that the radius R3 of the rounding of the ends of the protrusions of the end parts of the overlay sheet is made equal to 20 mm.

7. Freight car frame according to claim 1, characterized in that the intermediate parts of the overlay sheet are made of transitional and extreme sections with thicknesses S1 and S2, while S2 < S1.

8. Freight car frame according to claim 7, characterized in that the transition section is made with a thickness S1 equal to 10 mm, the outer section is made with a thickness S2 equal to 8 mm.