RU2767547C1 - Tow clamp - Google Patents

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to railway transport, particularly, to tow hitch clamps. Clamp comprises head part, rear part and two traction strips. Strips connect the head and rear support parts. Spherical surfaces are made at points of connection of traction strips with side and end surfaces of head part. Edges of the side surfaces of the head part directed inside the clamp are made along the radius.

EFFECT: increased service life of clamp.

3 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям тяговых хомутов автосцепных устройств.The claimed invention relates to railway transport, in particular to the designs of traction clamps for couplers.

Известен хомут тяговый [Патент на полезную модель RU 200822 U1 от 12.11.2020г.], содержащий головную часть, заднюю опорную часть, верхнюю и нижнюю тяговые полосы, соединяющие головную и заднюю опорную часть хомута, при этом задняя опорная часть хомута выполнена с направляющими элементами, выполненными выступающими относительно основного металла задней опорной части тягового хомута.A traction clamp is known [Patent for utility model RU 200822 U1 dated 11/12/2020], containing a head part, a rear support part, an upper and lower traction strip connecting the head and rear support part of the clamp, while the rear support part of the clamp is made with guide elements made protruding relative to the base metal of the rear support part of the traction clamp.

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 заявляемого изобретения.This design is chosen as a prototype for the claimed invention.

Недостатком вышеуказанных конструкций является наличие концентраторов напряжения вследствие неравномерного распределения ударных нагрузок в головной части хомута, 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 due to the uneven distribution of shock loads in the head of the clamp, which occurs 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 направлено изобретение, является создание конструкции хомута тягового, позволяющей повысить прочностные характеристики хомута и увеличить назначенный срок службы за счет улучшенного распределения напряжений.The problem to be solved by the invention is to create a design of the 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.

Поставленная задача решается путём того, что в местах соединения тяговых полос с боковыми и торцевыми поверхностями головной части выполнены четыре сферические поверхности, при этом кромки боковых поверхностей головной части, направленные во внутрь хомута, выполнены по радиусу.The problem is solved by the fact that at the junction of the traction strips with the side and end surfaces of the head part, four spherical surfaces are made, while the edges of the side surfaces of the head part, directed into the collar, are made along the radius.

Сущность изобретения заключается в том, что хомут тяговый, содержит головную часть, заднюю опорную часть и две тяговые полосы, примыкающие к головной и задней опорной частям и соединяющие их между собой, также в местах соединения тяговых полос с боковыми и торцевыми поверхностями головной части выполнены четыре сферические поверхности (А), при этом кромки боковых поверхностей головной части, направленные во внутрь хомута, выполнены по радиусу (R).The essence of the invention lies in the fact that the clamp is traction, 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, also at the junction of the traction strips with the side and end surfaces of the head part, four spherical surfaces (A), while the edges of the side surfaces of the head part, directed into the inside of the clamp, are made along the radius (R).

Сферические поверхности выполнены по радиусу в интервале от 350 до 450 мм.The spherical surfaces are made along the radius in the range from 350 to 450 mm.

Радиус R кромок боковых поверхностей выполнен в интервале от 200 до
300 мм.The radius R of the edges of the side surfaces is made in the range from 200 to
300 mm.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:The essence of the claimed invention is illustrated by drawings:

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

Фиг. 2 – Хомут тяговый (изометрия);Fig. 2 - Traction collar (isometry);

Фиг. 3 – Поля распределения эквивалентных напряжений в головной части хомута тягового (вид ¾ сверху);Fig. 3 - Fields of distribution of equivalent stresses in the head part of the traction clamp (view ¾ from above);

Фиг. 4 – Поля распределения эквивалентных напряжений в головной части хомута тягового (вид ¾ снизу).Fig. 4 - Fields of distribution of equivalent stresses in the head part of the traction clamp (view ¾ from below).

Хомут тяговый, содержащий 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. В местах соединения тяговых полос 3 с боковыми и торцевыми поверхностями головной части 1 выполнены четыре сферические поверхности (А). Кромки 4 боковых поверхностей 5 головной части 1, направленные во внутрь хомута, выполнены по радиусу (R).Traction clamp, containing the head part 1, the rear support part 2 and two traction bands 3 adjacent to the head 1 and rear support 2 parts and connecting them to each other. At the junction of the traction strips 3 with the side and end surfaces of the head part 1, four spherical surfaces (A) are made. The edges 4 of the side surfaces 5 of the head part 1, directed into the inside of the clamp, are made along the radius (R).

Сферические поверхности (А) выполнены по радиусу в интервале от 350 до 450 мм.Spherical surfaces (A) are made along the radius in the range from 350 to 450 mm.

Радиус (R) кромок 4 боковых поверхностей 5 выполнен в интервале от 200 до 300 мм.The radius (R) of the edges 4 of the side surfaces 5 is made in the range from 200 to 300 mm.

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 местах резкого изменения конфигурации элементов хомута. К таким элементам относятся острые углы в головной части хомута, а также прямые участки кромок боковых поверхностей головной части, направленных внутрь хомута. В результате происходит неравномерное распределение ударных нагрузок в головной части при распределении напряжений по телу хомута. При этом материал, прилегающий к ослабленному месту воспринимает дополнительные усилия. Это может привести к снижению прочности хомута, а также к возникновению трещин и изломом. Для уменьшения концентрации напряжений необходимо обеспечить плавные переходы между элементами хомута и более равномерному распределению нагрузки на конструкцию 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 concentration in places of sharp changes in the configuration of the clamp elements. Such elements include sharp corners in the head part of the clamp, as well as straight sections of the edges of the side surfaces of the head part directed inside the clamp. As a result, there is an uneven distribution of shock loads in the head part when stresses are distributed over the clamp body. In this case, the material adjacent to the weakened place perceives additional forces. This can lead to a decrease in the strength of the clamp, as well as cracking and fracture. To reduce the stress concentration, it is necessary to ensure smooth transitions between the clamp elements and a more uniform distribution of the load on the clamp structure.

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 3 и 4.As zones for measuring the values of equivalent stresses, the most loaded zones 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 3 and 4.

Технический результат от заявляемого изобретения заключается в том, что выполнение в местах соединения тяговых полос с боковыми и торцевыми поверхностями головной части четырех сферических поверхностей (А) по радиусу в интервале от 350 до 450 мм, а также выполнение кромок боковых поверхностей головной части, направленных во внутрь хомута, по радиусу (R) в интервале от 200 до 300 мм позволяет более равномерно распределить продольные ударные нагрузки, передаваемые от автосцепки за счет исключения острых углов и создания плавных переходов между элементами хомута, что в свою очередь позволяет уменьшить концентраторы напряжений, возникающих в конструкции хомута во время движения поезда и снизить вероятность появления трещин и изломов в гарантийный эксплуатационный период, а так же повысить прочностные характеристики хомута и увеличить назначенный срок службы, при этом происходит снижение материальных затрат в рамках рекламационной деятельности.The technical result of the claimed invention lies in the fact that the implementation of four spherical surfaces (A) at the junction of the traction strips with the side and end surfaces of the head part along a radius in the range from 350 to 450 mm, as well as the execution of the edges of the side surfaces of the head part, directed towards inside the clamp, along the radius (R) in the range from 200 to 300 mm, allows you to more evenly distribute the longitudinal shock loads transmitted from the automatic coupler by eliminating sharp corners and creating smooth transitions between the clamp elements, which in turn allows you to reduce the stress concentrators that occur in clamp design during the movement of the train and reduce the likelihood of cracks and fractures during the warranty period, as well as increase the strength characteristics of the clamp and increase the intended service life, while reducing material costs as part of the reclamation activity.

Размеры радиусов сферических поверхностей и размеры радиусов кромок боковых поверхностей выбраны расчетным методом и проверены на опытном образце.The dimensions of the radii of the spherical surfaces and the dimensions of the radii of the edges of the side surfaces were chosen by the calculation method and tested on a prototype.

В подтверждение данного утверждения, в таблице 1 приведены сравнительные данные по напряжениям, возникающие 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 заявляемое изобретение разработана конструкторская документация и ведутся всесторонние испытания опытных образцов.Currently, design documentation has been developed for the claimed invention and comprehensive testing of prototypes is underway.

Claims (3)

1. Хомут тяговый, содержащий головную часть, заднюю опорную часть и две тяговые полосы, примыкающие к головной и задней опорной частям и соединяющие их между собой, отличающийся тем, что в местах соединения тяговых полос с боковыми и торцевыми поверхностями головной части выполнены четыре сферические поверхности, при этом кромки боковых поверхностей головной части, направленные во внутрь хомута, выполнены по радиусу.1. A traction clamp 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 four spherical surfaces are made at the junctions of the traction strips with the side and end surfaces of the head part , while the edges of the side surfaces of the head part, directed into the inside of the clamp, are made along the radius. 2. Хомут тяговый по п. 1, отличающийся тем, что сферические поверхности выполнены по радиусу в интервале от 350 до 450 мм.2. Traction clamp according to claim 1, characterized in that the spherical surfaces are made along the radius in the range from 350 to 450 mm. 3. Хомут тяговый по п. 1, отличающийся тем, что радиус кромок боковых поверхностей выполнен в интервале от 200 до 300 мм.3. Traction clamp according to claim 1, characterized in that the radius of the edges of the side surfaces is made in the range from 200 to 300 mm.

Images