RU223785U1 - TANK CAR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в вагонах-цистернах в узлах соединения средней части котла с рамой. Вагон-цистерна содержит раму (1), установленную на тележки, и котёл (2), закреплённый на раме (1). Рама (1) включает в себя хребтовую балку (3), выполненную с верхней полкой (3.1). В средней части котёл (2) закреплён посредством соединения лап (4) котла, закреплённых на котле (2), с лапами (5) рамы, закреплёнными на верхней поверхности верхней полки (3.1) хребтовой балки (3). На нижней, внутренней поверхности верхней полки (3.1) хребтовой балки (3) под местами закрепления лап (5) рамы закреплены продольные накладки (6). Продольные накладки (6) расположены со смещением относительно наружных концов (5.1) лап (5) рамы. Длина продольных накладок (6) составляет от 500 мм до 650 мм, ширина продольных накладок (6) составляет от 110 мм до 130 мм. Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности вагона-цистерны в части хребтовой балки рамы за счёт уменьшения перепада жёсткостей между участками разной высоты. 3 з.п. ф-лы, 7 ил. The utility model relates to the field of railway transport and can be used in tank cars at the junction points of the middle part of the boiler with the frame. The tank car contains a frame (1) mounted on bogies, and a boiler (2) mounted on the frame (1). The frame (1) includes a center beam (3) made with an upper flange (3.1). In the middle part, the boiler (2) is secured by connecting the legs (4) of the boiler, fixed on the boiler (2), with the legs (5) of the frame, fixed on the upper surface of the upper shelf (3.1) of the spinal beam (3). On the lower, inner surface of the upper flange (3.1) of the spinal beam (3) under the places where the legs (5) of the frame are fastened, longitudinal pads (6) are fixed. The longitudinal pads (6) are located offset relative to the outer ends (5.1) of the legs (5) of the frame. The length of the longitudinal pads (6) ranges from 500 mm to 650 mm, the width of the longitudinal pads (6) ranges from 110 mm to 130 mm. The technical result of the utility model is to increase the strength of the tank car in the part of the center beam of the frame by reducing the difference in stiffness between sections of different heights. 3 salary f-ly, 7 ill.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в вагонах-цистернах в узлах соединения средней части котла с рамой.The utility model relates to the field of railway transport and can be used in tank cars at the junction points of the middle part of the boiler with the frame.

Известна железнодорожная цистерна, включающая в себя котёл, установленный на раме, в средней части цистерны крепление котла к раме осуществляется посредством болтового соединения продольных лап, приваренных к обечайке котла, с лапами рамы, приваренными к хребтовой балке рамы, при этом лапы рамы приварены к верхней полке хребтовой балки (RU 28472 U1, опубл. 27.03.2003).A railway tank is known, which includes a boiler mounted on a frame; in the middle part of the tank, the boiler is fastened to the frame by means of a bolted connection of longitudinal legs welded to the shell of the boiler, with frame legs welded to the center beam of the frame, while the frame legs are welded to the top shelf of the center beam (RU 28472 U1, published 03/27/2003).

Известен вагон-цистерна, принятый за наиболее близкий аналог, включающий в себя установленную на ходовые тележки рамную конструкцию и закреплённый на ней котёл, при этом в средней части котел закреплён на рамной конструкции посредством соединения лап котла, закреплённых на котле, с лапами рамной конструкции, закреплёнными на верхней полке хребтовой балки рамной конструкции (RU 176101 U1, опубл. 28.12.2017).A tank car is known, taken as the closest analogue, which includes a frame structure mounted on running trolleys and a boiler fixed to it, while in the middle part the boiler is fixed to the frame structure by connecting the boiler legs mounted on the boiler with the legs of the frame structure, fixed on the top flange of the center beam of the frame structure (RU 176101 U1, published 12/28/2017).

Технической проблемой известных вагонов-цистерн является недостаточная прочность конструкции в местах соединения лап рамы с хребтовой балкой рамы. В гружёном состоянии вагона-цистерны хребтовая балка в указанных местах соединения испытывает значительные локальные нагрузки, передаваемые от котла через лапы котла и вызывающие изгибные напряжения.A technical problem with known tank cars is the insufficient structural strength at the junction of the frame legs with the frame center beam. When the tank car is loaded, the center beam at the specified connection points experiences significant local loads transmitted from the boiler through the boiler legs and causing bending stresses.

Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности вагона-цистерны в части хребтовой балки рамы.The technical result of the utility model is to increase the strength of the tank car in the part of the center beam of the frame.

Достигается технический результат за счёт того, что в вагоне-цистерне, содержащем установленную на тележки раму и закреплённый на раме котёл, при этом в средней части котёл закреплён посредством соединения лап котла, закреплённых на котле, с лапами рамы, закреплёнными на наружной поверхности верхней полки хребтовой балки рамы, согласно полезной модели на внутренней поверхности верхней полки хребтовой балки рамы под лапами рамы закреплены продольные накладки, расположенные со смещением относительно наружных концов лап рамы.The technical result is achieved due to the fact that in a tank car containing a frame mounted on bogies and a boiler fixed to the frame, the boiler is secured in the middle part by connecting the boiler legs fixed on the boiler with the frame legs fixed on the outer surface of the upper shelf center beam of the frame, according to the utility model, on the inner surface of the upper flange of the center beam of the frame under the frame legs, longitudinal pads are fixed, located offset relative to the outer ends of the frame legs.

В частных случаях реализации полезной модели продольные накладки выполнены шириной от 110 мм до 130 мм и длиной от 500 мм до 650 мм; величина смещения продольных накладок относительно наружных концов лап рамы не превышает половины длины продольных накладок; в продольных накладках выполнены сквозные продольные пазы.In particular cases of implementation of a utility model, the longitudinal linings are made with a width from 110 mm to 130 mm and a length from 500 mm to 650 mm; the amount of displacement of the longitudinal pads relative to the outer ends of the frame legs does not exceed half the length of the longitudinal pads; The longitudinal overlays have through longitudinal grooves.

Полезная модель поясняется чертежами, где The utility model is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 - вагон-цистерна, главный вид; in fig. 1 - tank car, main view;

на фиг. 2 – вагон-цистерна, вид снизу; in fig. 2 – tank car, bottom view;

на фиг. 3 – разрез А-А на фиг. 1; in fig. 3 – section A-A in Fig. 1;

на фиг. 4 - местный вид Б на фиг. 2, увеличено; in fig. 4 - local view B in Fig. 2, enlarged;

на фиг. 5 – место соединения лапы котла с лапой рамы, ближняя половина хребтовой балки и лапа котла показаны полупрозрачными, аксонометрическая проекция; in fig. 5 – the junction of the boiler foot with the frame foot, the near half of the spinal beam and the boiler foot are shown translucent, axonometric projection;

на фиг. 6 - график зависимости эквивалентных напряжений верхней полки хребтовой балки от длины продольной накладки; in fig. 6 - graph of the dependence of the equivalent stresses of the upper flange of the center beam on the length of the longitudinal overlay;

на фиг. 7 - график зависимости эквивалентных напряжений верхней полки хребтовой балки от ширины продольной накладки.in fig. 7 - graph of the dependence of the equivalent stresses of the upper flange of the center beam on the width of the longitudinal overlay.

Вагон-цистерна содержит установленную на тележки раму 1, включающую в себя хребтовую балку 3, и котёл 2, закреплённый на раме 1. В средней части котёл 2 закреплён посредством соединения лап 4 котла, закреплённых на котле 2, с лапами 5 рамы, закреплёнными хребтовой балке 3 рамы 1.The tank car contains a frame 1 mounted on bogies, which includes a spinal beam 3, and a boiler 2 fixed to the frame 1. In the middle part, the boiler 2 is fixed by connecting legs 4 of the boiler, fixed to the boiler 2, with legs 5 of the frame, fixed to the spinal beam 3 frames 1.

Хребтовая балка 3 рамы 1 выполнена с верхней полкой 3.1. В случае изготовления хребтовой балки 3 из двух зетовых профилей верхняя полка 3.1 является составной из двух продольных половин, вдоль нижних кромок которых закреплена продольная планка 7. The spinal beam 3 of the frame 1 is made with an upper shelf 3.1. In the case of manufacturing the center beam 3 from two z profiles, the upper flange 3.1 is composed of two longitudinal halves, along the lower edges of which a longitudinal strip 7 is fixed.

Лапы 5 рамы прикреплены к верхней, наружной поверхности верхней полки 3.1 хребтовой балки 3. На нижней, внутренней поверхности верхней полки 3.1 хребтовой балки 3 под местами закрепления лап 5 рамы закреплены продольные накладки 6. Продольные накладки 6 закреплены парами по обеим сторонам от продольной планки 7.The legs 5 of the frame are attached to the upper, outer surface of the upper flange 3.1 of the spinal beam 3. On the lower, inner surface of the upper flange 3.1 of the spinal beam 3, under the places where the legs 5 of the frame are fastened, longitudinal pads 6 are fixed. Longitudinal pads 6 are fixed in pairs on both sides of the longitudinal strip 7 .

Продольные накладки 6 выполнены длиной L от 500 мм до 650 мм, шириной b от 110 мм до 130 мм.The longitudinal pads 6 are made with a length L from 500 mm to 650 mm, a width b from 110 mm to 130 mm.

Продольные накладки 6 расположены со смещением относительно наружных концов 5.1 лап 5, таким образом, что каждая продольная накладка 6 охватывает участок хребтовой балки 3, на котором закреплена лапа 5 рамы, и смежный участок хребтовой балки 3 за пределами наружного конца 5.1 лапы 5 рамы. Величина указанного смещения не превышает половины длины продольных накладок 6. Вследствие перепада высот двух указанных участков хребтовой балки 3 имеет место резкий перепад жёсткостей, который является причиной возникновения концентрации напряжений верхней полки 3.1 хребтовой балки.The longitudinal pads 6 are located offset relative to the outer ends 5.1 of the legs 5, such that each longitudinal pad 6 covers the section of the spinal beam 3 on which the frame leg 5 is attached, and the adjacent section of the spinal beam 3 outside the outer end 5.1 of the frame legs 5. The magnitude of the specified displacement does not exceed half the length of the longitudinal plates 6. Due to the difference in heights of the two indicated sections of the spinal beam 3, a sharp difference in rigidity occurs, which causes the stress concentration of the upper flange 3.1 of the spinal beam.

В продольных накладках 6 могут быть выполнены сквозные продольные пазы 6.1.In the longitudinal pads 6, through longitudinal grooves 6.1 can be made.

Закрепление продольных накладок 6 может производиться при помощи сварки.The longitudinal linings 6 can be secured by welding.

Расчёт прочности хребтовой балки 3 рамы вагона-цистерны, проведённый для различных значений длины L и ширины b продольной накладки 6 на соответствие требованиям ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам», выраженный в виде графиков зависимости (фиг. 6, 7), показывает, что при выполнении продольной накладки 6 длиной L менее 500 мм и шириной b менее 110 мм эквивалентные напряжения в верхней полке 3.1 хребтовой балки 3 превышают уровень допускаемых напряжений, который составляет 325 МПа. Выполнение продольной накладки 6 длиной L более 650 мм и шириной b более 130 мм приводит к неоправданному возрастанию массы тары. Уровень допускаемых напряжений для хребтовой балки принят для материалов, применяемых для изготовления несущих элементов металлоконструкции вагона, согласно ГОСТ 19281-2014 «Прокат повышенной прочности. Общие технические условия».Calculation of the strength of the center beam 3 of the tank car frame, carried out for various values of length L and width b of the longitudinal lining 6 for compliance with the requirements of GOST 33211-2014 “Freight cars. Requirements for strength and dynamic properties”, expressed in the form of dependence graphs (Fig. 6, 7), shows that when performing a longitudinal lining 6 with a length L of less than 500 mm and a width b of less than 110 mm, the equivalent stresses in the upper flange 3.1 of the center beam 3 exceed permissible stress level, which is 325 MPa. Making a longitudinal overlay 6 with a length L of more than 650 mm and a width b of more than 130 mm leads to an unjustified increase in the tare weight. The level of permissible stresses for the center beam is accepted for materials used for the manufacture of load-bearing elements of the metal structure of the car, in accordance with GOST 19281-2014 “High-strength rolled products. General technical conditions".

Закрепление продольных накладок 6 под лапами 5 рамы на внутренней поверхности верхней полки 3.1 хребтовой балки 3 рамы 1 вагона-цистерны способствует уменьшению перепада жёсткостей между участками хребтовой балки 3 разной высоты. Как следствие, уменьшается концентрация напряжений, снижаются изгибные напряжения, возникающие в хребтовой балке 3, повышается прочность хребтовой балки и вагона-цистерны в целом. Выполнение ширины b и длины L продольных накладок 6 в пределах предлагаемых интервалов величин обеспечивает непревышение минимально допустимого напряжения хребтовой балки 3. Выполнение сквозных продольных пазов 6.1 в продольных накладках 6 позволяет повысить прочность за счёт увеличения длины монтажных сварных швов по контуру продольных пазов 6.1 для дополнительного крепления продольных накладок 6 к верхней полке 3.1 хребтовой балки 3. Fastening the longitudinal pads 6 under the legs 5 of the frame on the inner surface of the upper flange 3.1 of the center beam 3 of the frame 1 of the tank car helps to reduce the difference in stiffness between sections of the center beam 3 of different heights. As a result, the stress concentration decreases, the bending stresses arising in the center beam 3 are reduced, and the strength of the center beam and the tank car as a whole increases. Making the width b and length L of the longitudinal pads 6 within the proposed ranges of values ensures that the minimum permissible stress of the center beam 3 is not exceeded. Making through longitudinal grooves 6.1 in the longitudinal pads 6 allows increasing strength by increasing the length of the assembly welds along the contour of the longitudinal grooves 6.1 for additional fastening longitudinal overlays 6 to the top flange 3.1 of the center beam 3.

Claims (4)

1. Вагон-цистерна, содержащий установленную на тележки раму и закреплённый на раме котёл, при этом в средней части котёл закреплён посредством соединения лап котла, закреплённых на котле, с лапами рамы, закреплёнными на наружной поверхности верхней полки хребтовой балки рамы, отличающийся тем, что на внутренней поверхности верхней полки хребтовой балки рамы, под местами закрепления лап рамы закреплены продольные накладки, расположенные со смещением относительно наружных концов лап рамы.1. A tank car containing a frame mounted on bogies and a boiler fixed to the frame, wherein in the middle part the boiler is secured by connecting the legs of the boiler, fixed on the boiler, with the legs of the frame, fixed on the outer surface of the upper flange of the center beam of the frame, characterized in that that on the inner surface of the upper flange of the center beam of the frame, under the places where the frame legs are fastened, longitudinal pads are fixed, located offset from the outer ends of the frame legs. 2. Вагон-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что продольные накладки выполнены длиной от 500 мм до 650 мм.2. Tank car according to claim 1, characterized in that the longitudinal linings are made with a length from 500 mm to 650 mm. 3. Вагон-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что продольные накладки выполнены шириной от 110 мм до 130 мм.3. Tank car according to claim 1, characterized in that the longitudinal linings are made with a width of 110 mm to 130 mm. 4. Вагон-цистерна по п. 1, отличающийся тем, что в продольных накладках выполнены сквозные продольные пазы.4. Tank car according to claim 1, characterized in that the longitudinal linings have through longitudinal grooves.