Вопросы сварного вагоностроения

Table of contents :
Предисловие
Г. В. Раевский. Проблема прочности и веса сварных вагонных конструкций
Г. В. Раевский. Вибрационная нагрузка вагонов и вибрационные испытания сварных узлов вагонного типа
Б. Н. Горбунов. Методы улучшения сварных соединений товарных вагонов й допускаемые напряжения для них
Г. В. Раевский. Облегченная сварная конструкция рамы и кузова крытого товарного вагона из стали 3
Б. Н. Горбунов. Рациональные методы испытания вагонов
А. Е. Аснис. Облегчение сварной конструкции тележки пассажирского вагона

Citation preview

А

-

К

В ыпуск

А

Д

Е

.И

М

Я

tl

А·

У

К

У

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОСВАРКИ

С

С

Р № 75

ВОПРОСЬI cifAeнoro

ВАГОНОСТРОЕНИЯ

(СБОРНИК СТ А ТЕЙ)

.

И З Д А Т Е Л ЬСТ В О

А К А ДЕ М И И К ИЕВ-1941

Н А У К

У С С Р

г=

Научньге� т,уды Института зnент�ос1арки --йtt·-yecpнапечатанные и сданные к печати

1. 6. О. Патон, Л. Ф. Пославсышй та iн. Слрощенi вилробнi машини мiсцевого виробн1щтва. 1932.

'1

2.

1

О. Патон i Г. А. Шульте. Мостовi олорнi частини зварного типу. 1932.

4. Е. О. Патон i В. В. Шеверн1щький. Пiдсилення нютованих трям!в наварю· ванням аркушiв. 1932. 5. 6. О Патон i В. В. Шеверницький. Як впливае довжина бокових швiв на ix мiцнiсть. 1932.

11 1

1

6.

3. f. О. Патон, М. !. lко­ легированных сталей, то в данном случае ее нельзя заподозр ить в пристрастии. Наши вагоны, несмотря на отсутствие своевременной окраски в о время мировой и гражданской войны, также с равнительно мало пострадали от коррозии, за исключением некоторых типов, в которых пере возятся грузы, способствующие коррозии. Для нас интересен вопрос : что мы могли бы получить, применив у себя американские легковесные типы вагонов ? В прилагаемой табл . 2 м ы собрали данные относительно крытых вагонов следующи х 4 типов : аме­ риканского стандартного, американского легковесного, н ашего 50-тонного и нашего возможного легковесного. Для последнего типа мы приняли •достигнутый американцами коэфициент тары и, исходя из допускаемой у нас нагрузки на ось, определили грузоподъемность. Наши вагоны отличаются от американских тем, что некоторая ч асть из них имеет тормозные площадки. Чтобы иметь право пользоваться американскими коэфициентами тары, мы с бросили с допускаемого веса брутто 1 т на вес этой площадки. Таким образом, допускаемый вес брут­ то принят на ми равным 81 т. No

l

I

11 " З J 4

1

Американский крытый вагон

Характерис тика

j ����

��! 0

Таблица 2

�,

Стандартный

т

5 65 , '20,2 0.357 76,7

���

грузоподъем но сть , Тара, т • • . . Коэфиuиент тары Ве с брутто, т

.

.

�-

Наш крытый в аго н

Легковесный

�Стандартный ���� \

Легковесный

6О 5 , 16,'2 0,268 76,7

5О О , 22,5 0,450 72,5

63,3 17,4 0 26 8 81,О

-- ���-

-

,

Из таблиuы видно, что вместо крытого вагона грузоподъемностью 50 т м ы мог ли бы иметь крытый товарный вагон грузоподъемностью 63,3 т, который при этом весил бы значительно меньше существующего. Естественно возникает вопрос - не следует ли просто позаимствовать этот американский опыт и перенести его в наши условия ? За время первой и второй пятилеток наша вагонная техника сделала огромный скачок впер ед, о ставив позади себя европейскую технику и выйдя вровень с американской. Этот с качок сделан в значительной степени путем заимствования американского опыта. В то время не имело смысла разрабатывать заново самим то, что уже было разработано наи­ более передовой аме риканской техникой. 1)

W . Н . М н s s е у , Development in Car Design. R y Mech. Eng., Dec., 1938.

- 12 -

Однако п осле того, как м ы догнали в вагоностроении америка нску !О' т ехнику, необходимо н� только заимствовать вновь появляющиеся дости­ жения американского вагоностроения, но и более решительно искать. самостоятельных путей движения вагонной техники вперед. Только п р и этом условии можно н е только догнать, но и перегнать американское в агоностроение. Кроме того, п о нашему мнению, нельзя механ ически п е р еносить аме­ риканский опыт в другие условия . То, что рационально и выгодно в Америке, т о м ожет иногда оказаться н ерациональным и невыгодным в другой стране, в других условиях. Поясним эту мысль примером выбора материала обшивки вагонов. Как известно, американцы делают обшивку крытых вагонов из стали. Однако надо не забывать американских условий. Американская металлургия задыхается в условиях трудностей сбыта. С другой стороны, в США сравнительно ограниченные рессуосы леса. Э т и м в значительной степени объясняется то, что металлурги че ­ ским трестам удалось вытеснить дерево сталью в обшивке к рытых вагонов. В случае крытых вагонов эта мера н е может дать существенного облегчения веса, так как из-за отпотевания металлической обшивки все равно п р иходится делать, кроме внешней металлической, еще и внут ­ реннюю деревянную обшивку. Возникает вопрос - рационально ли заменять и у нас деревянную об­ шивку металлической только потому, что так делается в США ? В на­ ш и х условиях наряду с быстрым ростом производства металла спрос на него растет еще быстрее. Ресурсы же л еса у нас колоссальные. Поэ­ тому у нас в данное время о кажется более рациональным сохранить де­ р евянную обшивку. Во всяком случае простой ссылки на "американский опыт" в данном вопросе недостаточно. Нужно было б ы , во-первых , доказать цифрами экономичность в наших условиях замены дерева метаJ1лом, а во-вторых, учесть обще государственные соображения, которые н е могут б ыть выражены цифрами. Одним словом, нельзя забывать, что " вс е зависит о т у словий, места и времен и " (Краткий курс истории ВКП(б ), гл. IV, р азд. 2). Мы вкратце охаракте ризовали американское н аправление в борьбе за облегчение веса вагонов и подчеркнули необходимость критического под­ хода к использованию американского опыта для того, чтобы правильно р ешить вопрос о н изколегированных сталях. П роизводство низколегированных сталей уже освоено у нас в Союзе . Однако большой спрос на низколегированные стали может не позволить в ближайшие годы применить и х в широко м масштабе для вагонострое­ ния. К роме того, н ельзя забывать, что низколегированные стали даже в американских условиях стоят в полтора раза дороже 1) обычной стали . Отсюда ясно, какое огромное значение имела бы возможность найти пути Qблегчения вагонов и при применении обыкновенной стали. Нашу работу мы посвятили вопросу о блегчения веса сварных конструк­ ций вагона, сделаных только из о бычной низколегированной стали . Этот п уть более труден, чем путь заимствования американского опыта . Од­ нако этот путь не противопоставляется нами применению низколегиро­ ванных сталей. По.•шое или частичное п рим енение низколеги рован ных сталей во многих частях вагона сможет дать дополнительное облегчени е веса. 1 ) Железно д о р о жныИ т р анс порт в трет ьей пятилетке. Сбо рник № 1 , 1939. Г. В . Вит и н, Пас са жирски е и грузовые вагоны (см. с. 118).

-

13

-

4. П рочность свар ных ваго нных конструкци й Мы поставили перед собой задачу облегчения веса товарных вагонов. Возникает естественно вопрос, за счет чего это может быть сделано? Такой вопрос вполне уместен, так как некоторые типы наших вагонов в эксплоатации показали, в отдельных местах, недостаточную п рочность, в р езультате чего вагоны были усилены и, следовательно, утяжелены. О блегчение веса должно быть сделано, главным о б разом, за с ч е т п о в ышения прочности т е м и методами, которые не требуют затратJ?I л и ш­ него материала. Применяя конструкции по вышенной п рочности, можно _увеличить полезную нагрузку на вагон, понизив коэфициент тары. Наобо­ рот, при той ж е полезной нагрузке можно у меньшить с ечение элементов и о блегчить вес вагона. Рассмотрим более подробно некоторые п ути к уменьшению сечения элементов вагона и о бщего в еса вагона. Мы бу­ дем касаться только рамы и кузова товарного в агона. а) Р а ц и о н а л и з а ц и я к о н с т р у к ц и й у з л о в с в а р н ы х с о е д и­ н е н и й. Как известно, разрушение сварных конст рукций вагонов п роис­ ходит, как правило, либо по сварке, либо еще чаще по основному м е­ таллу возле сварки. Важнейшей причиной этих разрушений являет с я то, что швы представляют резкие местные изменения сечения, и поэто м у возле швов и в швах возникают местн ые перенапряжения, так н азьшаемая концентрация н а пряжений. Это явление не опасно для мягкой стали в случае статической н а г ­ рузки, но о н о представляет большую опасоюсть в сл учае повторных: нагрузок или в сл учае ударов. И то и другое имеет место в вагон ах. Можно сказать, что в случае повторных нагрузо к сварной элемент по своей длине неравнопрочен. Он ослаблен в местах концентрации нап­ ряжений, главным образом возле узл ов. Так как расчитывать п рочность приходится по слабому месту, то, очеви 1.НО, в остал ь ной своей части элемент имеет из.Ли шек прочности. Достаточно уменьшить концентрацию напряжений в узлах, чтобы можно было безопасно допустить на элемент значительно большие нагрузки. В узлах имеется концентрация напряжений от двух п ричин : от распо­ ложения швов, вызывающего неравномерное течение силового потока и общую неравномерность напряжений, и от резкого изменения сеченш1 у начала самого шва, что вызывает местную концентрацию напряжений. Местную концентрацию напряжений можно у меньшить разными спо­ собами, например, путем п рименения стыковых швов вместо валиковых . Стыковые швы, однако, т ребуют большой точности заготовки деталей, ска­ шивания кромок под сварку, аккуратной сборки и, наконец, высокого к а ­ чества tамой сварки. Изготовле ние конструкций при применении стыко­ вых швов усложняется . Вместе с тем, только при условии т щательного выполнения стыко­ вые швы позволяют обеспечить п рочность при повторных н агрузках. Другим м етодом уменьшения местной конструкции на п р яжений я влн­ ется обработка валиковых швов пер еносным наждачным круго м или фре­ зой. Очевидно , что и этот способ, как и предыдущий, н е удобен дл я п роизводства, так как о н усложняет и удорожает его. Мы предложили п р и менить пологие швы без обработки, а также сосредоточить внимание на общей концентрации напряжений и в к а честве меры борьбы с последней делать особое р а змещеqие швов и в част ности применить недоведение лобовых ш вов до кромок листов 1). Этот с по 1) См. статью автора в этом с бо рнике "Виб рационная нагруз ка вагонов и виб рационные .ис п ытания сварных узлов вагонного типа".

- 14 соб позволяет в достаточной д.'IЯ вагонов мере повысить прочность сое­ динений. Вместе с тем он никаких производственных затруднений не вы­ зывает. б) Р а ц и о н а л и з а ц и я с х е м ы к о н с т р у к ц и и. П утем изменения схемы конс трукции можно в ряце случаев добиться облегчения веса кон­ струкци и . В некоторых случаях целесообр азно п рименить принцип к он­ цент рации материала в немногих, но более мощных сте ржнях. Так, н ап­ ример, в торце крытого вагона можно выбросить раскосы, несколько усилив за счет этого стойки так, чтобы пбразовалась достаточно мощ­ н ая безраскосн ая рама. Можно получить также экономи ю в весе элементов, рационально выбрав направление р аскосов, сделав более рациональной разбивку па­ нелей и т. п . в) П р и м е н е н и е р а ц и о н а л ь н ы х т и п о в с е ч е н и я . Для хребто­ вой балки, наприме р , большое значение имеет осевая нагрузка от удара автосцепки. В этом случае замкнутое, трубчатое сечение б удет целе­ собразнее открытого сечения. Сечение буферного бруса, которое сейчас осуществляется в виде не­ симмет ричного сварного швелле ра, при ближайшем рассмотрении оказы ­ вается мало рацион альным, так как от ударов буферный брус работает н а изгиб. Наибольшие растяги вающие напряжения возникают на края х горизонтальных полок, сильно удаленных от нейтральной оси. Поэтому сечение ма ло используется. Изменив тип сечения на с имметричное, можно п олучить ту же прочность при меньшей плошади сечения. г) У с т р а н е н и е э к с ц е н т р и с и т е т о в. Эксцентриситеты в соедине­ ниях в ызывают дополнительные напряжения, которые понижают расчет­ н у ю и фактическую прочность. Поэтому, устранив эксцентриситеты, можно при тех же внешних си­ лах уменьшить напряжения и площадь сечения элемента, не уменьшая его п рочности. Э ксцентричных п рикреплений в существующих типах вагонов довольно много. В частности автосцепка прикрепляется эксцентрично по отношени ю к хребтовой балке ; буферный б рус эксцентрично при крепляется к боко ­ вой балке, элементы ре шетки боковых ферм -к и х поясам. д) У д а л е н и е и з л и ш н и х з а п а с о в п р о ч н о с т и. Не имея научно обоснованных данных для расчета вагона, прое ктировщики, естественно, стремились затратой лишнего м еталла гарантировать п рочность кон­ струкци й . Удаляя изл и шние запасы п рочности, необходимо добиваться равнопроч­ ности �:1� Рассмртрение диаграмм позволяет сделать следующи е важные вы1Зоды : о 1

[l 3 4 b /'f

i'""

0

/ �/

'!'

0,2

"'/'� О,3 о,4

0,5 с е � .

J5/

i/. 551

]// � !:/

"."

Рис.

3. диаграммы динамических н а пр яж ени й в элементах крытого вагона при с корости 4 1 ,5 км/ч.

а) Колебания напряжений в элементах и спытанного вагона являются следствием, главным образом, вертикальных колебаний в сего вагона в целом. Действительно, группа диа грамм на каждом рисунке зап исана одновр еменно на шестишлейфном осциллографе. Как видно из рисунков

- 25 колебания напряжений в каждой диаграмме подобны друг другу, т. е. пикам в одной диаграмме соответствуют пики в остальных, периоды ко­ леб аний оди наковы и т. д. б) К оличество колебаний напряжений в элементах вагона н е соответ­ ствует количеству п ройденых вагоном рельсовых стыков. Больше того� на диаграммах вообще не удается обнаружить момент прохождени я ва­ гоном стыков. Это показывает, что благодаря рессорам толчки на стыках н е в ызывают напряжений в раме в момент толчка, но они вызывают ви-

11:

Рис . 4.

•

_."., ,.

�

11/lrtl!I11,� !Е3 Диаграммы динамических напряжений в элементах крытого вагона при скорости 60 к.м/ч.

браuию всего вагоr1а, которая не успевает затухнуть до следующе г о у дара одной из колесных пар п о стыкам. Таким обг азом, получается непре­ рывная вибрация , среди которой самые толчки колес по стыкам незаметны. в) Период колебаний напряжений в элементах вагона равен периоду, собственных колебаний вагона на рессорах. Эти последние, очевидно,. и являются основной причиной колебаний напряжений в элементах ваго н а . Действительно, подсчитаем период колебания вагона н а рессорах. Прогиб наружной витой рессоры под пробным грузом 4860 к� равен 30 39 мм 1), а внутренней под грузом 1 070 к� 24--34 мм. П одсчитаем от­ дельно период колебания для случая наименьшей и наибольшей жесткости. В случае наименьшей жесткости отпор одной п ружины для деформа­ ции 1 .мм будет равен 1 070 4860 39- + 34 = 1 66 к�/.м.н. -

Проги б одной рессоры при п яти в комплекте и при весе надрессорной части so + 15 = 65 т 65000 = 1 9, 6 мм 20 . 1 66 Период собственных к олебаний равен Т = 2 1': с.

1) С т е м п н е в с к и й и

150.

/ -2,44 V 98 1

•

Карк аш

ь я

= 0,28 сек.

н, Устройство

и

техника ремонта

вагонов, 1938.

- 26 Делая аналогичный подсчет для случая наибольшей ж есткости витых п р ужин, получаем период собственных колебаний р авным 0,252 сек. Полученные цифры довольно близки к· тому периоду к олебаний, ко­ торый мы имеем на диаграммах. г) Кроме крупных колебаний напряжений, имеются на н екоторых диа­ граммах мелкие колебания весьма большой частоты и малой а мплитуды . Возможно, что здесь имеют место собственные колебания элементов ва­ гона. Возможно, что это записаны собственные колебания зеркальца осци­ лографа. Так или и наче, по своей величине эти коле бания н е м огут иметь с ущественного значения для прочности сварной конструкции вагона, а по­ тому их можно далее и не рассматривать. д) Поскольку, как указано в п . " б " , колебания происходят с частотой рессор, то количество колебаний пропорционально времени движ ения вагона, а не п ройденному им пути. Действительно, период к ол ебаний м ожно измерить на рис. 1 и рис. 3; он одинаков как при скорости 1 8 к.щч, так и п ри скорости 4 1 ,5 к.м/ч. В обоих случаях этот период равен около 0,35-0,4 сек. Если при скорости 18 клt/ч каждое коле бание соответствует -'примерно 2 м пути, то п ри скорости 4 1 ,5 км/ч каждое колебание соот­ в етствует 4 м пути. При работе вагона 1 800 часов в году, сроке службы его 30 лет и пе­ риоде колебаний, равном 0,4 сек., получаем общее количество колебаний напряжений : l 300 . 60 . бО 486 ООО ООО ,..._, 500 . 1 06

��4

=

Однако не все 500 ООО ООО колебаний вагона будут иметь значение для его п рочности . Значительную часть своего пути вагон проходит поро­ жним или недогруженным. Кроме того, з начительная часть пробега с полной нагрузкой п роисходит не при к ритической скорости, дающей максимальн ые динамические коэфициенты . У читывая все это, считаем возможным принять для рас чета 1 00 ООО ООО колебаний вагона в т ечение всего времени его эксплоатации. 3. Величина динамических коэфицие нтов

П р и изучении этого вопроса необходимо п режде всего выяснить, насколько величина динамических коэфициентов зависит от системы рес­ со рного п одвешивания . В настоящее время для това рных вагонов у нас п рименяются две си­ стемы рессорного подвешивания. По более р аспространенной пока си­ стеме, рессоры с остоят только из спиральных пружин, в количестве пяти или шести штук в комплекте. По второй, так называемой комбиниро­ ванной системе наряду со спиральными ставятся также эллиптические рессоры. Назначение последних - заглушать сво и м трением колебания вагона на рессорах. На рис. 5 п р едставлены диаграммы динамических коэфициентов в за­ висимости от с корости, определенные по деформации рессор дл я тележек только со спиральными рессорами и тележек с комбинированным подве­ шиванием. График построен нами по дан ным, взятым из отчетов по испы­ таниям товарных теJ1ежек на плавность хода, произведенным Научно-ис­ следовательским институтом ж .-д. транспорта в 1 937 г. Как мы видим, раз н и ца м ежду динамическими коэфици ентами при обеих системах подвешивания получ ается небольшой п р и с коростях до 6 0 км/ч. При скоростях о коло 70 км/ч получается значительная разница в по льзу комбинированного подвешивания. При с корости 80 км./ч комби·

\ No точки Рас положени е ТО11КИ

51 К р ай няя кро м к а нижнего поя с а хребтовой балки в о з ле шкв о р н . балки со стороны буф. б руса

С тат. на п р . о т н а г р.

То же, с учет. собств. веса Н а п ряж.,

1сz/см'

С кор .

к.м/ ч

,

361

572

l(Z/c.м2

462

Н а п р. На п р. С р ед. н а п р. +

-- -- --

2

3

4

165

165

165

1,29

99

132

428

193

313

165

33

40,0

1 92

281

О 55,О

41,5 50 ,

60,0

· --

1

297

40,О

Динам. ко э ф.

198

1

-- -- --

5

6

1 1 1

351

С во 5одная к р о м ка две рного рас коса в ве рхи. сече н и и

865

1105

Н а п р. На п р. Сред. - на п р . + 7

1

1

1

С вободн. к ро м ка шкворневого рас коса в в � р т н к . сечени и

268

1

8 1-9

10

11

12

1

1з

14

t8

2

15

16

17

05

1, 16

463

1,42

342

1,37

752

376

1,46

411

240

1,18

1,55

752

426

1,48

380

274

327

1 ,2 3

171

1,13

о

68

94

1,1 7

205

137

238 '

1,34

205

68

1, 11

366

1,44

о

136

168

171

1,13

66

1,22

376

99

198

132

1,23

564

483

207

345

1,24

342

240

1,42

658

о

329

1,42

486

276

381

1,26

445

137

291

1,21

297

230

264

1,46

376

564

470

1,50

621

483

552

1,33

274

343

1,24

297

165

231

1,40

41 1

205

240

1,18

-

-

-

--

1

ДиДи'диС ред. С ред. Напр. На п р . С ред. на м. на м . Напр. Напр. на м . Н апр. Напр. на м . на п р . на пр. Дн· на п р. + + . + э ф . э ко э ф. ко ф. ко ко э ф -- ·--- --- -- -- -- -- -- -- -- --1

329

188

П р илег. в об шивке к р о м к а люков. стойки в н ижне м сече н и и

1103

о

1,17

411

209

376

99

1

862

282

129

66

551

К р о м ка н и ж него пояса бокового швелле р а возJ1е к р ая две рного п рое ма

1., (!) "'

r:o .....

t •

"'1: с:>. с:>., О L.Q &

Р. (!) t:: о;:;;:

"'

�

rr.

� "=

"' .... ::.::: са (:>.. "=

u u

.... "=

с:>. :s:

t:::

.... "" о. "'

о;:;;:

:;s

1 ) Мощность в кгм {работа При y.D.ape бабой 12250 кг для с жатия аппарата 3850 3820 3150 3 1 20 3020 2610 2400 2370 2310 2 1 80 1660 до отказа) 2) Реакция в кz при ударе на полном сжатиu аппарата . 1 83000 1 89000 190000 1 79000 173000 93000 145000 1 30000 1 05000 94000 88000 3) Отношение числа в п. 1 к числу в 57 64 57 36 55 45 50 48 п. 2 60 43 53 •

.

•

.

.

•

.

.

.

.

.

Так как при маневрах а втосцепка полностью сжимается и остаток живой ,силы передается в виде глухого удара, т о очевидно, что напряжения от удара б удут значительно выше, чем п олучится п о расчету от вычисленных выше 85,6 т . Эти соображения также подтверждают, что р асчетная сила удара должна быть больше 80 т. С и л ы и н а п р я ж е н и я п р и у д а р е п о б у ф е р а м. Для выяснения ----- P#CV4Poн lJIJIJ/6"1JIJ'7_=:====��=::r-'::r --+-- JU0--1

.l:'УЛ'РУГЛНП: llE!'EJP/l .1C'HdJ'Hdl'f,Y A'E//i;?/f.,;

!У

Рис. 126.

с26 'U tJ!J

/1/?.JC.9!l!!.Q}

-- 4&

i,

'

1

!:

геи. ш шо 5

-

8'·

,

,utl "

8

tf,/Q

, 1и

-

\

1

12017

1

- - 1500

___.

q.s-- 1,111111.

Р ис. 127 .

f N'i'2 16"1/D

r11 1

tll!Шl/3/J

- 1 17 -

Балка

м

Характери стика соединения

Обычное

н

С добавочными

о

С заглаженным пря-

п

С заглаженным кри-

валиками

мым лобовым швом во.11 и нейным лобоБЫМ

ШВОМ

Высот а падения бабы, мм

н Ди ам. Расчетн. Чис ло прогиб, напряж., нагрузо к до разрукz/с.м2 мм шения

Таблица 7

Место первой трещины у начала. л обового шва в растянутом поясе.

130- 1 50 ер. 140

1,6

5700

135-150 ер. 1 45

1 ,7

5840

1 4 0- 1 50 ер . 1 45

1,7

1 8250

У начала лобов ого шва в растянутой полке.

150-160 ер. 155

1,9

73290

У начала лобовоrо шва в ежатой полке .

У начала фланг. шва в р астянутоu поясе.

Все балки, кроме П, л опнули в нижнем поясе в ме(:те к онцентрации напряжений у начал а фланговых · ил и лобовых швов. Трещины в балке П появились в верхнем с жатом поясе в месте перехода стенки в полку, непосредственно под местом падения бабы. Здесь, оче видно, возникают большие м естные напря жения, к оторые вызвали т рещину. При последую­ ших ударах трещина перешла на полку и п рошл а через начало незагла­ ж енного шва в верхнем поясе образца . В ы в о д ы. Несм отря на то, что было испытано только п о одному экземпляру образца каждого типа соединений, можно сделать следую­ щие выводы . 1 . Путем уменьшения концентрации напряжений у начала швов при помощи сглаживания перехода швов к основному металлу можно п овы­ сить сопротивление сварного пересечения балок повторным ударам при сравнительно м алом числе ударов (5000-20000). Можно считать, что при большом числе ударов эффект сглаживания швов увеличится . 2 . Наплавка разгружающих валиков не достигает цели. 3. Лучшим способом усиления пересечения балки являются накладки в виде языка, обваренные кругом швами с з аглаженными переходами к основному металлу. Здесь не только уменьшена местная концентрация напряжений, но и общее распределение напряжений значительно равно­ мернее, чем в случае фланговых швов. 4. Полученные в ыводы м огут быть п рименены к конструциям п е ре­ сечений балок в раме вагона (хребтовой с буферным брусом, х ребтовой со шкворневой, буферного бруса с боковым швелле ром и т . д.). Треть я сер ия Ц е л ь о п ы т о в. Следующим вопросом являлся такой : насколько можно повысить допускаемые напряжения при удар е на улучшенные типы пересечений балок по сравнению с о старой конструкцией. Для этого м ы п редполагали определить пределы ударной усталости при услов­ ном числе 20000 нагрузок старого и улучшенного типа пересечений. Ввиду невозможности точно измерить напряжения при ударе, напряжения опре-

- 1 18 делялись по формуле (1 1 ). Для ускорения опытов м ы начали с испытания д вух типов образцо в : меньшего с ечения с улучшенным типом соединений и большего сечения со старой конструкцией и незаглаженными швами. Если оба типа соединений р азрушаются примерно при 20000 ударов, то по отношению р асчетных н апряжений можно будет судить о том, на с колько процентов .можно повысить допускаемые напряжения. О п и с а н и е о б р а з ц о в. Все 4 образца были изготовлены из одного и того же л иста Ст. - 3 и сварены электродами с толстой обмазкой АН 4. Форма образцов была принята такой ж е , как во второй серии, с той разницей, что двутавр правой ч асти образцов был не прокатанным, а сварным для возможности м енять ширину полок. Ширина полок образ­ цов Р1 и Р2 (рис. 1 28) равнялась 1 60 мм ; соединение осуществлялось фланговыми и лобовыми швами полной ширины без обработки. В о бразце -

� lio /34 1ц (/.;в щ4J

Р и с.

1 28-129.

Р2 лобовой шов был более пологий, чем в образце Р1 . Ширина полок образцов С1 и С2 (рис. 1 29) равнялась 1 20 м.м, полки образц ов были приварены фланговыми швами и пологим лобовым швом неполной ши. рины с заглаженным переходом к полке балки. Как указано в § 5, л об овой шов неполной ширины служит для более равномерного распределения напряжений в поясе балки. Точные размеры испытанных балок показаны на рис. 1 28 и 1 29. Р е з у л ь т а т ы и с п ы т а н и й . Балки испыт ывались повторными у дарами на установкt>, описанной выше, до появления первой трещины . Все балки разрушились в растянутом нижнем поясе у начала лобовых швов, за исключением балки С2 , в которой ·пе рва я трещина появилась после 36 540 ударов в сжатом поясе у начала шва (необработанного), приваривающего плитку, по которой ударяла баба. Трещина была заварена, после чего балка выдержала е ще 16 690 ударов и л опнула в нижнем поясе у начала л обового шва. Все данные испытания и расчетные напряжения выписаны в табл, 8. Напряжения рассчитаны с у четом влияния переменного сече­ ния балки на прогиб по формуле ( 1 1 ) .

- 1 19 Табл ица 8

1 i

Балка

Р1

Динамич. прогиб, мм

1

Характери ­ Высота сти ка соеди­ падения нения бабы, мм

j

Обычное 1 1 40 - 1 60 ер. 1 50 1 4J- 1 5 5

1

е р . 1 47

С1

Уд учшен.

1 ,37

1 ,36

\

1

измер.

3120

1 ,2

1 ,3

3230

-

�, есто первой

трещины

1

1 1 900

Ниж ний

пояс

у начала лобового

ш ва ( р ис. 1 30).

37650

ер. 3 J i 5

ср. 24775

3670

4 2780

1 ,5

1 ,62

1 50- 1 60 ер. 1 55

Нижн и й п оя с

у нача.ы лобового

шва ( р и с. 1 3 1 ) . Н и ж 11 и й

пояс

у нача.�а лобового

шва ( р и с . 1 J2).

1 1 50- 1 70 1 ер. 1 60

I

расч.

Число Расче т в. н агрузок напряж . посередине, до разруш. кг/см2

1

1 ,60

1,7

3730

1

1

е р . 3700

Сначала ri верхнем поясе, после ре монта в н ижнем поясе у начала 53230 лобового шва ер. 48005 (р и с . 1 33).

В ы в о д ы : 1 ) Балк и Р в среднем выдержали около 25 тысяч ударов ; ,следоват ельно рез ультаты о п ытов могут быть применены к нашем у слу­ чаю (20000 ударов), и не требуется определения других точек кривой ударной усталости (это нужно б ыло бы в том случае, если бы балки С выдержали н е больше ударов, чем балки Р, а меньше). 2) Балка Р2 выдержала в 3 раза б ольше ударов, чем балка Р1 • На уве­ .'!ичение ударной прочности, повидимому, повлияло т о, что лобовой ш о в D балке Р 2 ( рис. 1 28) б ы л более п ологим, чем в балке Р1 • 3) Предел у дар ной усталости улучшенного типа соединени й выше, чем старого типа, не менее, чем на

17%: ! 3700 \ з1 7s = 1 , 17

)

·

4) с редний момент с опротивления б ало к

с ( 279 + 28 1

2

')80

= �

на

. 358 + 340 м еньше среднего момента сопрот и вления балок Р ( = 2 = 349 см"); п ри этом балки С с улучшенными соединениями выдержали в среднем вдвое больше одинаковых ударов на той же машине. Это до­ :·. азывает возможность экономии м еталла в балках, работающих на пов­ ;·орные удары, путем загла ж ивания начала швов. Д о п у с к а е м ы е н а п р я ж е н и я п р и у д а р е. Допускаемые напря­ ;,.:ения при вибрационной нагрузке мы пр1шели в § 3. Здесь мы рассмо­ трим допускаемые напряжения для случая совместного действия верти1,альной нагрузки, ветра, центробежной силы и удара. В этом случае iз ер­ тикаJ1ьная нагрузка вводится без динамического коэфициента, так как учитываются все случайные нагрузки. Такое сочетание нагрузок может произойти сравнительно редко ; п оэтому в основание допускаемых напря­ жений должен быть положен п редел усталости при малом числе нагрузок (:.?0000) или же предел текучести, смотря п о тому, что б удет более опасным. �0%

-

""

u ::

р...

о � u

:: с:...

"'3

..,

u

::

о..

C'-i '""' u

:: р...

- 121 Ввиду того, что точные величины сил п р и ударах не выяснены, расчег ост ::�ется условным, так как п риходится пользоваться условной расчетной С И ЛО Й удара. Поэтому при расчете на совместное действие всех нагрузок и удара, или тягового усилия, ввиду условности расчетной силы удара, ,мы пред­ лагаем сохранить допускаемое напряжение 1 400 кz/cJvt2 для старых типов соединений с незаглаженными швами . Для улучшенных типов соединений с заглаженными швами и в сечениях без концентрации напряжений допу­ скаемое напряжение повышается до 1 650 кz/с.м2, как для с жатия, так и для растяжения. Основанием к этому служат результаты наших о пытов, опи­ санных в настоящем параграфе и показавших полную возможность уве­ лич ения допускаемых напряжений на 1 7 % . Увеличивая допускаемое напряжение в отношении р азрушающих на­ пря ж ений при повторных ударах, м ы так и м образом сохраняем прежний коэфи циент запаса . Мы в данном случае вынуждены применить первый способ назначения величины запаса, т. е. коэфициент запаса, так как дей­ ствую щие на вагон при удар е силы недостаточно точно установлены , и: расч ет остается условным. К роме того, к а к у казывалось в § 3, первый с пособ н азначения запаса более применим при сравнительно малом числе расчетн ых нагр узок.

§ 10. Меры улучшени я ударн ой прочност и сварны х соединени й в вагонах В настоящем пара графе переч и слены меры улучшени я ударной проч­ но сти в сварных ва гонах. Эти м е ры части чно совпадают с мерами улуч­ шения вибрационной прочности, час тичн о ж е представля ют некоторые особенност и . Указан ные меры можно разделить на четыре группы : 1 . Меры уменьшени я ударной нагру зки. 2. Меры увеличения ударной вязкости металла. 3. Меры улучш ен и я качества сварки . 4. Меры улучшения конструкции. Рассмотрим эти меры в у казанн ом порядке� 1. М е р ы улучшения ударной

нагрузки

fМеры улучшени я ударной нагрузки имеют значение для прочности при одиночных и повторных ударах. К о н т р о л ь з а с к о р о с т ь ю у д а р а п р и м а н е в р а х. При недо­ пустимо б ольши х скоростях можно разбить вполне исправный и прочный' вагон. Для контроля скорости маневров можно ударные приборы снабжать контрольными болтами или сухарями, которые б удут ломаться при недо­ пустимой силе удара и свидетельствовать о превышении дозволе1шых скоростей. Можно такж е устанавливать специальные контрольные при­ боры, регистрирующие ускорение при толчке . Эти меры могут заставить более осторожно относиться к вагонам при маневрах. У л у ч ш е н и е у с т р о й с т в, с м я г ч а ю щ и х у д а р ы. Эти устро йства поглощают ч асть энергии удар а в упругой форме (пружина) или в н е обра­ тимой форме (фрикционные прибор ы , п одкладки и т. д.) . Увеличение мощ­ ности фрикционных аппаратов автосцепок уменьшит ту часть энергии удара, которая передается после п олного сжат и я автосцепки в виде глу­ хого удара. Нужно добавить, что с увеличением мощности не должна, увеличиваться р еакция аппарата, приходящаяся на 1 к� м ощности, иначе возрастает сила удара. Наконец, очевидно, что излишняя мощность фрик­ ционного аппарата бесполезно увеличит вес вагона. Указанные приборы должны быть в исправности и постоянно контро­ лироваться. Мы упоминаем о б этих мерах, не относящихся к сварке, вследствие их чрезвычайной важности.

- 1 22 11. Меры увеличения ударной вязкости металла

Для увели чения ударной вязкости швов, особенно непосредственно 'Iюспринимающих удар, следует наплавлять их ЭJ1ектродами с толстой .о б мазкой. Ударная вязкость металла, наплавленного электродами с тонкой об м азкой, незначительна и составляет 1 - 2 кzм/см2• При толстых обмазках ударная вязкость значительно выше и для разных марок обмазок коле­ "блется от 7 до 12 кz.м/см2• Швы, напл авленные электродами с толстой о бмазкой, лучше сопро­ тивляются н е посредственным ударам, чем швы п р и тонких обмазках. Это п одтверждаетс я, например, наблюдениями при ударных испытаниях балок в Институте элек­ т росварки. Удар бабы п ередавался через под­ кладки, приваренные к опытным балкам. В под­ кладках, приваренных электродами с т онкой обмазкой, швы лопались после нескольких сот ударов. Ш вы, с варенные электродами с тол­ стой обмазкой , выдерживали до конца испы­ тания балки, т. е. н есколько десятков тысяч Рис. 134. ударов. Для увеличения ударной вязкости основ­ 'НОГО метал.па необходимо в технических условиях на п риемку мет алла ввести определение ударной вязкости, к оторая является не менее важным показателем п рочности и пригодности стали для в агонов, чем временное сопротивление и п р едел текучести . П р и определении ударной вязкости основной характеристикой следует с ч итать температуру хладнохрупкости, п р и которой образец с надрезом делается х рупким. На рис. 1 34 показаны р езультаты определения удар ­ н о й вязкости при разных температурах одного сорта стали. Этот рисунок показыва ет, что при температу ре около 0° и меется сильное рассеяние величин ударной вязкости и возможны хрупкие изломы, а при-20° и ниже­ все образцы оказались хрупкими. Можно считать, что температура хла­ днохрупкости для вагонных сталей не дол жна б ыть ниже-20° С, а ударная вязкость (вдоль волокон) при комнатной температуре не должна быть ниже 10 кz/с.м2• Таким требованиям хорошо удовлетворяет м артеновская сталь. О кончательные нормы ударной вязкости металла для ответствен­ н ы х частей вагонов должны быть установлены на основании специаль'1'огп исследования. Некоторые сорта мягкой стали оказываются склонными к ста­ р ению п осле наклепа, вследствие чего ударная вязкость сильно падает. По­ этому такие стали следует испытывать в остаренном состоянии . На рис. 1 35 показаны результаты определения ударной вязкости металла керченских ш веллеров, произведенного в 1 937 г. Х арьковским институтом металлов. Пустые кружк и показывают результаты для норУiащ1зированных образцов. Ч ерные к ружки представляют р езультаты для образпов, наклепанн ы х путем изгиба в одну сторону с остаточной стрелой п рогиба в 0 , 2 .млt и и скусственно остаренных при температур е 24()0 С в течение 40 минут. П р имерные зоны рассеяния результатов испы rания вблизи порога хладно­ хрупкости заштрихованы на р ис. 1 35. Опыты показали, что наклеп сильно повысил температуру хладнохрупости : от 0° она передnинулась до + 20°С. Таким образом, наклепанный и остаренный металл керченских швеллеров хрупок уже при комнатной температуре. Требование определения ударной вязкости м ет алла только в по­ следнее время вводится в технические условия (мосты, мет алли ческие конструкции промышленных· зданий), п р ичем в проектах новых норм .· о г р а ничиваются испытанюrми п р и нормальной температуре. Можно счи-

- 1 23 тать, что на больших м еталлу ргических заводах нетрудно наладить испы­ тания н а ударную вязкость при разн ых температурах. Разработка с пеци­ .алистами стандартно й методики испытаний на ударную вя3кость является важным и неотложным делом. До улучшения способов изготовления конверторной стали для частей вагона, подверженных ударам, следует применять мартеновскую сталь. Печальный опыт с большегрузным и цистернами, хребтовые балки которых б ыли прокатаны из томассовской стали Керченского завода (рис. 1 03 - 106), показал, что томассовская стаю� с низкой удар ной вязкостью не го­ дится для ответственных частей р амы вагона, подверженных у да р ам. /.f 4t't-112 В частях, подверженных удар ам, необходимо стремиться к у мень­ шению усадочных напряжений при сварке, разрабатывая соотс е

/,J

,;

" �

!YQA'1N.'1'N.ft'�9"Ni'.f/3" 4'4'V.Ю:'41Е ,у с.;-L'!"Л'-"'Е..?$/ё.

�

� �

о

�

о

5

-S

о

.f"

Рис. 1 35.

1.f'

J.r c

ветствующий порядок сварки. В обычных конструкциях вагонов можно избежать чрезмерных усадочных напр яжений ; однако они могут появиться, если понадобится сваривать стыки балок. П р и неправильном порядке сварк и (например, есл и в стыке б алки полки сварены раньше стенки), а также у мест скопления швов, после сва р ки могут образоваться большие усадочные напряжения, имеющие двухосный или трехосный характер и способству­ ю щие хрупкости наплавленного и основного металла при ударе, особенно в случае наличии подрезов или отверстий. 111. М е р ы улуч шения начества сва р ни

Меры улучшения качества сварки, имеющие значение для одиночных и повторных ударов, подроб�ю описаны в § 5, поэтом у здесь мы ограни­ чимся их перечислением : 1 . Точная сборка. 2. Плавный шов. 3. Отсутствие дефектов в шве, т . е . отсутствие непроваров, пор, ра­ к овин, к р атеров, подрезов и трещин. Как мы видели в § 7, швы с непро­ варами отлетают или трескаются при ударах, а трещина в основном ме­ т алле начинается у кратера или подреза. 4. Сварка в удобном для сварщика положении, что важно при элек­ тродах с толстой обмазкой и легко осуществимо на заводах.

- 1 24 5. Расположение швов в легко доступных для сварщика м естах. 6. Надлежащий выбор сорта электрода и покрытия, не дающих го­ рячих т рещин и дающих легко отделимый шлак . 7. Повышение квалификации сварщиков и допущение к ответственным швам только выде р ж авших испытание сварщиков. 8. Применение автоматической сварки для длинных швов. 9. Разработка правильного п орядка сварки, у меньшающего усадочные напряжения. 1 0. Тщательный контроль сварки во время изготовления и при окон­ чательной п ри емке вагона. IV. М е р ы улучшения конст рукции

Эти меры и ме ют значение для прочности при одиночных и п овторных ударах. Конструкти вные требования относятся к сечению и конструкции самих элементов, воспринимающих удары, к швам в элементах и к свар­ ным соединениям элементов.

�

'11)

�

1

t 1

34, ;Q

J//;IJ

.J : /C'.J04С/1� .JY": .ffo6'С/'11 r: .f?,qс1"_;1 Рис. 1 36

�JJ. ' �� 1 1 1 гh � J: .f?C'4м4 W-= о47м1. Г° " 7J?.f,/Clf'1 Рис. 1 37

.7: j"IJl.!cl'f4 l//':JtJcc,,.,.т r" ,ц44с11а Рис. 138

Р а ц и о н а л и з а ц и я с е ч е н и я б у ф е р н о г о б р у с а путем увели­ чения его гибкости при том же моменте сопротивления. В § 6 указано, что фиктивная сила, з аменяющая действие удара, может быть вычислена п о формуле: (9) где Т - энергия удара, поглощаем а я буферным брусом, 01 прогиб в месте удара от силы Р = 1 . Из формулы видно, что фиктивная сила уменьшается п р и увеличении прогиба, т. е. о1 • Если при этом момент сопротивления не уменьшается , т о уменьшатся напряжени я при ударе. Для примера рассмотрим бу фер­ н ы й б рус в большегрузном вагоне. При существующей конструкuии бу­ ф е рный брус (рис. 1 36) имеет несимметричное сечение из 3 л истов, в котором центр тяжести расположен ближе к передней стенке, отчего п р и большом моменте инерци,и с е чение имеет небольшой момент сопро­ тивления. Если перейти к сечению из двух швеллеров (рис. 1 37) или двух зетов (рис. 1 38), то, помимо лучшего использования сечения, мы получим выгоду в уменьшении расчетной силы, а именно : для двух ш веллеров No 27а мы получим, что расчетная сила уменьшается в -

/ V

'1

1 2364 = 1 ,27 раза, 8724

- 1 25 :а

для сечения из двух зетов в

-.. / v

1 2364 50 1 8

=

1 ' 57 раза

Отсюда видно, что более правильный расчет создает новые возмож­ ности рационализации конструкции. У м е н ь ш е н и е д о п о л н и т е л ь н ы х н ал р я ж е н и й от эксцен триси­ тетов сил, стержней, швов прикрепления и от жесткости узлов. Значение этой меры при ударной нагрузке такое ж е , как и при вибрационной нагрузке. Эксцентриситеты увеличивают напряжения, опасность выпучивания эле­ ментов при одиночных ударах и о пасность появления т р е щин при повтор­ ных ударах. Как пример вредного действия эксцентриситета прикрепле­ ния можно указать на выпучивание стенок хребтовых балок от уда ров автосцепки по упорным угольникам, приклепанным эксцентрично к стенке (рис. 109). Чтобы п арализовать действие эксцентриситета, следует оба угольника объединить в одну отливку ( рис. 1 10). Другим п римером мо­ жет служить эксцентричное расположение автосцепки по отношению к оси хребтовой балки, вызы вающее добавочный момент при т яговом усилии или у дар е по а втосцепке. Э кс центриситет получается благодаря не-

·1

Рис. 139.

Рис. 140-141 .

симметричному сечению хребтовой балки, центр тяжести которого распо­ ложен выше середины высоты стенки. У м е н ь ш е н и е п о в е р х н о с т н о й к о н ц е н т р а ц и и напряжений у начала швов и у кратеров путем заглаживания перехода валика к основному м еталлу путем заварки или заглаживания подрезов и путем вывода кратеров на подкладку при сварке. Как известно, всякий надре з и при одиночном, и при повторном удар е уменьшает п рочность, детали. Ударная вязкость образцов без надреза в несколько раз больше, ч е м образцов с надрезом см. Давиденков, Динамические испытания металлов). Роль надреза играет подрез у начала шва и резкий переход при к р утом очертании валика. Поэтому подрезов в вагонных конструкциях быть не должно. Р�ультаты опытов с балками н а повторный удар показали (см. § 9), � п о условные допускаемые напряжения п р и у даре на основной металл в соединениях с флагновыми и лобовыми швами можно повысить до 1 650 кz/см2, если лобовые швы сделать пологва с катетами 1 : 2, и если загладить начало швов (рис. 55). Э та мера одновременно увеличивает также п рочность соединения п р и вибрационной нагрузке. Для пересече­ ния хребтовой балки с б уферным брусоми со шкворневой балкой можно рекомендовать соединения по типу инж. Раевского (рис. 1 39), где швы имеют неполную длину для более равномерного распределения н а п р яже­ н и я (см. § 5, р ис. 60), кратеры заварены и переход шва к основному ме­ таллу заглажен. В элементах, воспринимающих или передающих ударную нагрузку, не следует п рименять шпоночных швов, так как в шпонках непровар ы более вероятны, ч е м в непрерывном шве ; кроме того, начало

- 1 26 к аждой ш понки представляет место концентрации напряжений, в осо бен­ ности, если кратеры не заварены. В стыках ралок р астянутые пояса следует сваривать косы м ст ыковым швом с вырубкой корня и подваркой, с выводом концов швов на под­ кладку, применяя электроды с толстой о бмазкой. Поверхность валика и переход к основному м ет аллу должны б ыть плавными; не должно быть подрезов. Стыковой шов сжатого поя с а и стенок балок могут быть пря­ м ы ми. Вместо косого шва . можно прямой шов перек р ыть накладками. обваренными к ругом с лобовыми пологими и заглаженными швами.

Рис. 142-143.

Рис. 1 44-145.

В местах наибольших напряжений следует избегать концентрации на­ пряжений у начала швов. Для этого следует либо не доводить швы до этих мест, либо загла живать п е реход к основному ме-· таллу. Поэтому дифрагмы буферного бруса следует не доводить до наиболее напряженного волокна ( см. рис. 1 40). Испытание образцов, описанное в § 9 (пе рвая серия), показало, что прочность такой конструкции при повторных ударах выше, чем в случае диафрагм, дохо­ дящих до сильно напряженных раст51нутр1 х к раев. В сжа­ тых частях концентрация напряжений м енее опасна. Р а з г р у з к а ш в о в от действия непосредственного удара. Разгрузить швы м ожно следующим образо м : а ) Передать часть ударной н агрузки на припасованное р е б ро (рис. 1 41). При изготовлении подобных дет алей необходимо следить, чтоб ы при сборке ребро было Рис. 1 46. плотно поставлено н а место. Тогда часть удара будет п е р едаваться непосредственно через р е бро, и только ч асть через швы. П р и неплотной сборке (как это наблюдалось в шкворневых балках рам хопперов старой конструкции) при ударах горизонтальный лист про­ давливается или изгибается, после чего в ш вах, а затем в листе появля­ ются трещины (см. рис. 1 1 2) . б ) Увеличить длину швов, передающих ударную нагрузку, и тем уменьшить их напряжение. Если швы р аб отают как лобовые, нужно увел и ч ить размеры поддона или отливки (пятника), п е редающих удар. Если ш вы р аботают как фланговые (рис. 1 42), н ужно увеличить их длину (рис. 1 43). Это требование применительно к рис. 1 40 и 143 противоречит требованию п редыдущего пункта о том, ч тобы не создавать концентра­ ции напряжений в сильно р астянутых от удар а частях. Конструктор дол­ ж е н найти оптимальное решение в каждом отдельном случае. К сожале­ нию, не выяснены способ расчета н а удар и допускаемые напряжения для швов, подобных показанны м н а рис 1 4 1 и 1 43 . в ) В некоторых случаях, изменяя конструкцию швов, непосредственно пе редающи х удар, можно швы заставить р аботать не н а срез (рис. 1 44), а на сжатие · (рис. 1 45), при котором швы могут выде ржать большую

-- 1 27 нагрузку. Для этого к онцы ребер, передающих удар, нужно п одготовить" с заострением, что усложняет п роизводство. г) Концы. швов, р аб отающих на отрыв при изгибе от уда ров, можно разгрузить, добавляя на концах поперечные швы ( рис. 68), аналогично тому, как указано в § 5 п . 6 для боковых стоек. На немецких дорогах наблюдались трещины от ударов груза при маневрах в швах, п ривари­ вающих стойки торцевой стенки кузова к боковым швеллерам рамы ( рис. 146), несмотря н а то, что сечение швов во много р аз превосходило прочность заклепок. Это показывает, что концы подобных швов п ерена­ прягаются при ударе. Кроме того, можно п редположить, что кратер на конце шва ослабил сопротивлени е шва удару. д) Швы, воспринимающие у дар, должны быть сплошными, а н е шпо­ ночными, так как ударная н агрузка пер едастся т олько одной ближайшей ш понке, которая и будет п е ренапряжена. Заключение В настоящей статье мы выдвинули вопрос о том, что товарные вагоны следует р ассчитывать не на статическую нагрузку, а отдельно на вибра­ ционную и отдельно на повторную ударную нагрузку. Для того и дру­ гого расчета п р едло ж ены новые допускаемые н апряжения для сварных соединений вагонов на основании р езультатов опытов. Для повышения прочности при вибрациях и повторных ударах разработан ряд п ракти­ ческих мер . Исследование разрушений во время эксплоатации и изме­ рения напряжений показывают, что при рациональном п роектировании можно устранить дефекты в вагонах и увеличить их прочность без увели чения веса. Н овые допускаем ы е напряжения п ри п рименении р ацио­ нальных конструкций п озволяют облегчить вагон, уменьшив коэфициент тары. Эти выводы должны систематически проверяться на практике . Methoden zur Verbesserung der geschweissten Verblndungen in. Giiterwagen und die dabei zulassigen Spannungen

В. N. Oorbunow Z u s ammenfa s s u n g

1 . Z i e l d e r A r b e i t. Das existierende Verfahren zur Berechnung der Festigkeit von Gйterwagen besteht iп der Rechenprйfung der Spannungen unte r statischer Belastung und im Vergleich derseJben mit den zuJassigen Spannungen, wekhe fйr а11е Нlemeпte eines W agenteils unabhangig vоп der Bauart der geschweiss­ ten VerЬindungen aJ s gleich angenomme n werden . Die Wirkung des Schla­ ges wird der Wirkung einer statischen h orizontalen Kraft von 80 t unter der gleichen zulassigen Spannung gJeichgeste!Jt. Eine sokhe Berechnungsweis e entspricht nicht d e n wirklichen Arbeitsbedingungen d e s Wagens. A J s Hauptar­ ten der Wagenarbeit bei der Exploitation mii s sen folgende angesehen werden: а) die Arbeit unte r Vibrationsermйdung bei Schwankungen auf den Federn des belasteten Wagens unterwegs und Ь) die Arbeit unter Schlagermй­ dung unter Schlagen beim Manovrieren, bei der Ablahrt, beim Brem sen usw. EinzeJne Sch!age von unzuJassiger Geschwi ndigkeit diirfen beim Manovrieren nicht als die Hauptart der Wagenarbeit angesehen werden und sind b e i einem verminderten Sicherungsfaktor zu berucksichtigen. Aus diesen G rundsatzen ausgehend, J1aben wir uns das Ziel gesetzt, Ver ­ suchsmaterial iiber die Vibrations- und Schlagermiidung der geschwei s st е 11

- 1 28 in Guterwagen gebrauchlichen Verblndungen z u sammelп, auf G rund desseJ­ ben zulassige S pannungen fiir eine genauere Berechnung der Wagenfestigkeit vorzusch1agen und die Massnahmen zur Vergrosserung der F.e stigkeit ge­ schweisster Wageпverblпdungeп unter Vibrations- und widerholter Schlagbelas­ tung a ufzuklaren. Die von uns erlialtenen Ergebnisse шii ssen den Veranderungen der Rah­ men- und Wagenkastenkonstruktion eines geschlossenen Giiterwagens zugrunde gelegt werden, um eine gleichzeitige Gewichtsv erminderung Ьеi Beibehaltung einer geniigenden Festigkeit zu e rreichen. Die von uns abgelei· teten Schlussfo!gerungen miissen als vorlaufige angesehen werden, da sie noch weitere Berichtigung benotigen. 1 . A rbeit der geschweissten� Verblndungen von Wagen unter Vibrations­ belastung 2. E r g e b n i s s e d e r D a u e r f e s t i g k e i t s p r ii f u n g d e r g e s c h w e i s­ t е n V е r Ь i n d и n g е n . In geschweissten Verblndungen muss man die Ermii duпgsgrenze der geschweissten Nahte von der aus dem Stabquerschnitt zu berechnenden Ermiidungsgrenze des Gruridmetall s des Stabes unterscheiden. Diese Ermudungsgrenze i st von grosserer Bedeutung, da d avon das Gewicht -der Grundelemente der Konstruktion abhangt. Versuche bewiesen, dass die Ermiidungsrisse i m G rundmetall an Stellen der Spannuпgskonzentrationen beginnen, пamlich ап Stellen einer scharfeп Querschnittsveranderung, an Ver­ tiefungeп, Schnitteп, Kratern, Poren, undurchschweissten Stellen, am Nahtbe­ ginn u sw. Verblndungen mit unbearbeiteten Nahten h аЬеп keine wirklich e Ermuduпgs­ grenze (АЬЬ. 2); die Ermiidungsgrenzeп beziehen sich in den Versuchen auf еiпе vorausgesetzte Anzahl von Millionen von Belastungen, wobei die E rmudungsgrenze ohne Beriicksichtigung des Einflusses der Spannungs­ konzentrationen (nominale Spannungen) berech net wird. Die Ermiidungsgren2en kбnnen filr a symmetrische Zyklen angenahert nach der Formel

:S

amax =

Go

-----

1 - 0' 67 amin cr max

(4)

berechnet werden. Hie r ist а0 die Ursprungsfe stigkeit bei welcher crmin = О i s t. In Tabellen 1 , 2 und 3 sind die Ergebnisse verschiedener Dauerfestigke its­ versuche verschiedenartiger gesch weisster Stabe und Trager, ihrer Verblndun­ gen und Kreuzugen angefuhrt. Aus den Tabellen ist zu ersehen, dass fast alle Versuche bei einer Anzah ! von Bela stungen unter 1 00 . 1 06 durchgefilhrt wurden, d. h . Ьеi einem Wert, ,der vоп uпs a l s die G renzzahl der Bel astungsveranderungen angenommen wurde, die von einem Wagen wahrend seiner gesamten Dienstzeit ausgehalten w erden sollen. Um zu einer Anzahl von Belastungen von 1 00 . 1 06 iibergehen zu konnen, w andten wir die Versuchsangaben von Lipp (АЬЬ. 2) an und be­ stimmten danach die Obergangskoeffizienten. Die erhaltenen Resultate sind in Spalte 6 der ТаЬ. 1, 2 und 3 angefiihrt. Die Versuche z eigten, dass durch Veranderung der Baнart der Ver­ blnduпgen, durch Schweissuпg von glatten №hten und durch Glatten der №hte mit einem Schmirgel die Ermuduпgsgrenzen der geschweisste п Stabe und Trager im V e rgleic h mit denj enigen der genieteten erhбht werden konnen.

- 1 29 3. Z u 1 а s s i g е S р а n n u n g е n f i1 r g е s с h w е i s s t е W а g е n v е r Ь i n­ d u n g е n u n t е r V i Ь r а t i о n s Ь е 1 а s t u n g. Die zulassigen Spannungen milssen bei Berechnung auf eine regelmiissige Vibrationsbel astung, d. h. bei Berechnung auf Standfestigkeit nach einem anderen G rundsatz als bei Berechunng auf statische Belastung festgestellt werden, d . h. nicht durch Di­ vision der Ermudungsgrenze mit dem Sicherungsfaktor, sondern- - durch Substraktion der Reservegrosse von den Ermildungsgrenzen. Wenn die Ermildungsgrenzen bei einer grossen Anzah l von Belastungen be­ stimmt worden sind,muss dies Verfahren eine Standfestigkeit der Konstruktion bewiihren, da einer kleinen Reservegrбsse еiпе grosse Anzahl von Bela stungen (АЬЬ. 37) entspricht. Wenn eine Reservegrosse vоп 0,5 kg/mm2 angenommen wird, erha!ten wir einstellige zuliissige S pannungen unter Zug, die in Spalte 7 von ТаЬ. 1, 2 u n d 3 angefilhrt sind. Bei einem dynamischen Berechnungskoeffizient, w elcher bei regelmiissiger Vibrationsbelastung eines Grosslastwagens 1 ,35 gleich ist, wird man den Amplitudenkoeffizient a min

0max

=

0,65 = О ' 48 1 ] ,35

e rhalten. Wenn dies in Formel (4) eingesetzt wird, erhalten wir die zu!assigen Spannungen fйr einen Grosslastwagen а = 1 .475 а0• Diese zulassigen Spannun­ gen sind in der l etzten Spalte der ТаЬ. 1, 2, 3, angegeben. 4. О Ь i n d е n R а h m е n u n d W а g е п k а s t е n v о n G й t е r w а g е n Е r т ii d u n g s е r s с h е i n u n g е n а u f t r е t е n k о n n е n . Um diese Frage auf­ zuklaren, wurden mit den Ermйdungsgrenzen die Spannungsgбssen vergli­ chen, die bei der Prйfung von geschweissten, gesch lossenen und offenen Wagen von 50 t gemessen wurden. Beim Vergleich wurden die unter stati­ scher Belastung gemessenen Spannungen mit dem dynamischen Koeffizient 1 . 35 multipliziert. Der Vergleich bewies, dass in den Rahmen offener Wagen keiвe Ermiidung bei der vorliegenden Bauart bei Schwankungen d e s ilber den Federn befindlichen Teils zu befйrchten ist. Iш Wagenkastengitter der ge­ schlossenen Gilterwagen ist das Auftreten von Ermйdungsrissen viel wahr­ scheiпlicher, da hohe Spannungen iпfolge vоп ExzentrШiten in d e n Knoten vorhanden sind. 5. М а s s n а h m е n z u r Е r h б h u n g d е r D а u е r f е s t i g k е i t v о n g е s с h w е i s s t е в V е r Ь i n d u n g е n i n W а g е n. Diese Massnahmen kann man in zwei Kategorien einteilen: die Massnahmen zur Verbesserung der QualШit der Schweissung und konstruktive Massnahmen. D abei mйssen die wichtige Wagenteile aus gutem Siemens-Martin-Metal l verfertigt werden. Wir woll eп hier in der Kйrze die erwahnten Massnahmen anfiihren. А.

Qualitiit der Arbeit

1 . G enaues Montieren. 2. Glatte Nahte, Fehlen von Kratern und Schnitten. 3. Кеiпе Fehlstellen in den Niihten. 4. Schweissung im Werk in b equemer Lage. 5. Richtige Auswahl der Elektrodenart. 6. Ausschliessliche Anwendung von Aussennahten. 7. Erhбhte Qualifikation und Verantwortlichkeit der Schweisser. 8. Anwendung v on automatischer Schweissung. 9 . Anwendung einer richtigen Reihenfolge der Schwelssung . 1 0. Sorgfiiltige Kontroll e der QuaJitiit der Schweissung bei Empfangnahme einzelner Teile und ganzer Wagen. 9.

Вопр. свари. вагоностр.

1 153.

- 130 В . Konstruktive Massnabmen

1 . Verminderung der Oberfliichenkonzentration der Spannungen am Naht­ b e ginn durch Schweissen von glatten Nahten, durch G!atten der Obergangs­ stellen der Raupen am G rundmeta l l (АЬЬ. 55) und Abrundung des Naht­ beginns. 2 . Verminderung der gesamten Unregelmiissigkeit der Spannungen ап der Befestigungsste l i e durch entsprechende Lage der Niihte und Anwendung von N ahten, welche die Riinder der Triigergurte nicht erreichen (АЬЬ. 58, 59, 60) . 3. Anwendung von Stumpfnahten anstatt von Lasch en, aber nur an den Ste llen, wo keine Spannungskonzentrationen vorhanden sind, wie in АЬЬ. 6 1 gezeigt ist. Da die Dauerfestigkeit der Stumpfnahte in h ohem Masse von ihrer Qualitiit abhangt, rriiissen i n vielen Fallen Stumpfniihte vorgezogen werden, welche mit durch Flanken- und Stirnnahten ange­ schweisste Laschen Ьedeckt werden, wobei die Stirnniihte bearbeitet werden (А ЬЬ. 55). 4. Unzutassigkeit des Anschweissens eines steifen Elements an eine elastische Wand (АЬЬ. 62, 63, 64) ohne Starkung der Wand durch Rippen. 5 . Beseitigung der Exzentritiiten in dеп Knoten von Gi!tertriigern. 6. Sch iitzen der Nahtenden vor Spaltung (Auftrennen) durch zusatzliche Querraupen ( " у " in АЬЬ. 67 und 68) . 7 . Anwendung v o n geschlossenen Profil e n filr d i e Rahmentriiger der Wagen zwecks Verminderung der z usatzlichen normalen Spannungeu unter Drehuпg (АЬЬ. 69 und 70). 11. A rbeit der geschweissten Rahmenverbl n dungen von Wagen unter

Schlagbelastung

6. V е r s u с h s а п g а Ь е n й Ь е r d i е К r а f t е u п d S р а п п u п g е п i n R а h m е п v о п О ii t е r w а g е п и п t е r S с h 1 а g е п . Nach d en existieren­ den Normen muss die Berechnung der Schliige auf die Puffer und die Selbst­ kuppelung durch еiпе Berechnuпg der h orizontalen Kraft vоп 80 t (vоп 1 1 5 t i п dеп Vereinigten Staaten) unter einer zu\3.ssigen Spannung vоп 1 400 kg/cm 2 ersetzt werden. Ein solches Berechnungsverfahren ist bedingungsweises v o rausgesetzt, es ist eigentlich unrichtig, da es die Besonderheiteп der Arbeit auf Sch!ag , bei welcher andere G esetze als Ьеi statischer Belastung gйltig sind, nicht beachtet. Versuche b ewiesen, dass unter Schlag die FJiessgrenze und die Zugfestigkeit hOher als bei statischem Reissen (АЬЬ. 72) sind. Bei Berechnung auf Schlag muss man aus der Schlagenergie Т ausgehen, welche von Trager beim Schlag e rlitteп wird. Dann ist die der Schlag wirkuпg aquiva!ente fiktive Kraft

gleich, wo о1 die DurchЬiegung des Tragers unter der Kraft Р1 1 ist. Die Form e l beweist, dass die Schlagwirkung in starkem Masse von der Elastizitiit des Tragers &bhapgt, was in dеп Normen nicht b erilcksichtigt wird. Die Spaпnu пgen unter Schliigeп in W ageпteilen wurden bei den Priifungen der Wagen in der Wagenablei! ung des Wissenschaftl ichen Forschungsinstituts filr Eisenbahnverkehr mit Hilfe vоп Kohlenteletensometern gemesseп. Die Er=

- 131 gebnisse dieser Messungeп kбпnen nicht als genilgend genau angesehen wer­ den, da {iie Tarierung der Kohlente leteпsometer unter Schliigen nicht festgestellt worden ist. Aber die e.rhaltenen Resultate zeigeп, dass un­ ter Schlagen der Wagenrahmeп sehr grosse Spannungen aushalten kann. Aus den Ergebпisseп des Wlssenschaftlichen Forschungsinstituts filr Eisen­ bahnverkehr kann eirie Reihe von wichtigen Schlussfolgerungen gezogen w erden, die sich auf die Zeichen der Spannungen und ihre relative Grosse b eziehen. Die Spanпungen bei Sch lagen auf dеп Puffer sind bedeutend hб­ h er a ls bei Schlageп auf die Selbstkuppelung infolge des Vorhandenseiп des Friktionsapparats i . 1 derselben. Deshalb kann der Schlag auf beide Puffer dem Schlag auf die Selbstkuppelung nicht als gleichwertig angesehen wer­ den, wie dies von den Normen v orgeschri eben wird. Im gescl1lossenen Wa­ gen sind unter Schlagen die grossten Spannungen im Abschnitt de-s Rucken­ tragers zwischen dem Puffertrager und dem Bolzentrager vorhanden. Infolge der aпgenommenen Lage der Stutzwinkel der Selbstku p p e lung i st der Riickentrager i mmer an der Befestigungsstelle am Puffertrager g-edehnt : bei der Zuga nstrengung und beim Schlag auf d i e Selbstkuppelung. Beim Schlag auf den Puffer kбnnen an der erwahnten Ste l l e i пfolge von Bie­ guпg in horizoпtaler Richtung Sраппuпgеп von beiden Zeicheп a uftreten. Die untersuchte Ste l le muss im geschlosseпen Wagen fiir den Ruckentrager als die gefahrlichste aпgeseheп werden . Nur in dem Falle, wenn die Berechnung genilgend genau der Wirklich­ keit entspricht, kann man beim Proj ektieren den Rahmen des Guterwagens weiter rationalisieren. D eshalb mussen die Fragen von der Schlagkraft, den zulassigen Spannungen u n d dem Berec hnungsverfahren u пbedingt weiter bearbeitet werden. 7. W i r k u n g v о n е i n z е 1 n е n u n d w i е d е r h о 1 t е n S с h l а g е n а u f g е s с h w е i s s t е Т r а g е r u n d R а h m е п. Ris s e und D eformationen in den G iiterwagenrahmen kбnnen unter einzelnen oder unter wiederlюlten Schlagen e ntstehen. D a s Aussehen der Deformationen kann elnige Hinweise tiber die Ursache der Mangel ergeben, die aber sel bstverstandlich ungenii­ gend sind, um eine endgultige Meinung daruber fassen z u konnen. Wir untersuchte n die Arten der Deformationen, welche bei Priifungen der Wagen auf Schlag und bei s peziel len Proben der ges chweissten Trager a uf einzelne und wiederholte Schlage festgestellt wurden, und kame n z u sol­ chen Schlussfolgerungen. Risse im Grundmetall, die. v on plastischen Deformationen begleitet werden, entstehen unter einzelnen oder unter einer kleinen Anzahl von starken Schla­ gen. Bel solchen Schlagen erscheinen zuerst p lastische Deformationen und sodann Risse. Risse im Grundmetall am Nahtbeginn ohne Anzeichen von p lastischen Deformationen sind die Folge von Schlagermiidung, d. h. einer grбsseren Anzahl von schwacheren Sch!agen, die kein Fliessen in gespannten Fasern hervorrufen. Die Ermudungsrisse entwickeln sich allmahlich. An der Bruch­ stelle haben die ��sse das Aussehen eines gtanzenden Flecks (d. h. einer durchs widerholte Offne n und Schliessen des Risse geglatteten Stelle ). Eine Ausnahme kбnnen nur Risse i m Metall von niederer Qualitat und bruchigem Zustand darsteJ!en (der Einfluss von Beimischungen oder von grossen zweiachsigen Schrumpfspannuvgen). In diesem Fall t k onnen die Risse auch unter einzelnem Schlag auftreten . Risse kбnnen in d e n Nahten auftreten : 1 . unter einzelnen o d e r w enigen starken Schlagen und 2. unter Schlagermudung. Die erste Ursache i st wahr­ scheinlicher, besonders, wenn n ach den Deformationen in N ahten undurch­ schweisste Stellen v orhanden sind. Die Risse, we!che in der Naht auftreten, verlaufen sodann oft durchs Grundmetall .

- 1 32 Вieibende Verblegungen der Rahmenteile und eine Knickung ihrer Ele­ mente finden unter einzelnen oder wenigen starken Schlagen statt. 8. Z е r s t о r u n g е п i п d е п R а h m е n d е r О й t е r w а g е п u n t е r S с h l a g е n Ь е i d е r Е х р 1 о i t а t i о n . Da in geschweissten G iiterwagen oft Bescblidigungen festgestellt werden, haben wir die bei der Exploitation auftre­ tenden Beschadigungen und ihre wahrscheinlichen Ursachen zu b estimmen versucht. Die. untersuchten Beschadlgungen in den Wagenrahm e n u nter wie­ derholter B elastung kбnnen in folgende Gru ppen eingeteilt werden : а) Beschadigungen infolge einer offenbar schlechten, den elementaren Vor­ stellungen йЬеr die Wirkung von Schlagbe lastungen nicht e ntsprechenden Kon­ struktion. Hierher gehoren : Stutzung des Puffertrager� mit einem daran апgеs chweissten Stab (АЬЬ. 1 1 1), eine ungenugende Flache des Stutzstel l e (АЬЬ. 1 12), ein unbefriedigendes Schema des Rahmens der Zysternen alter Bauart von 50 t (АЬЬ. 1 00) u . а . Wenn man die Teile der gesamten Konstruktion vervollkomm­ net, konnen diese Mangel in der Mehrzahl der G iiterwagen ohne G ewichts­ vergrosserung beseitigt werden mit Ausnahm e der Falle einer offenbaren Schwac h e des Rahmens (alte Bauart der Zysternen von 50 t). h) Beschadiguпgen infolge eines schlechten Montierens und Schweissens des Wagens . Hierher gehбren : Rippen welche nicht bls zum Untergurt des Rahmenbolzentragers йЬеr dem Stiitzteil reichen, undurchschweisste Stel ­ len in den N ahten, ein zu kleiner N ahtquerschnitt, Schnitte im Grundmetall u. а . Alle diese Mangel k ann man b eseitigen, ohne das Gewicht d e s \Va­ gens zu v ergrбssern . с) Risse infolge einer schlechten Qua!itat d e s schadliche Beimischungen e nthaltenden Grundmetall s und einer schlechten Qualitat des Metalls der Nahte, die mit Elektroden mit dunner Umhiillung gesc hweisst worden sind . Diese Mangel kбnnen beseitigt werden, ohne das G ewicht des Wagens v er­ grбssern z u mussen. 9 . Р r u f u n g е n d е r g е s с h w е i s s t е п V е r Ь i n d u n g е n а u f w i e­ d e r h o 1 t e n S c h l a g u n d z u l a s s i g e S p a n n u n g e п u n t e r S c h l a­ g е n. Um festzustel len, durch welche Massnahmen und in welchem Masse der Widerstand von geschweissten Tragerverblndungen gegen wiederholte Schlage in Wagen erhOht werden k ann, haben wir eine Reihe von Proben durchgefuhrt. Die Anlage zur Priifung auf wiederholten Schlag ist in АЬЬ. 1 1 6 angegeben; die Proben wurden durch Schlage mit einem von einer Нбhе von etwa 1 50 m m herablallenden Fa!Ibar von 2 1 2 kg geprйft. Die Spannun­ gen im Trager wurden nach der Formel

berechnet. Die Prйfung der ersten Probenreihe (АЬЬ. 1 2 1 ) i n der Form von Puffer­ tragern zeigte folgendes. Die Spannungskonzentration vermindert den Widerstand gegen wiederholte Schlage und ruft Risse am Nahtbeglnn hervor. Eine Verkiirzung der D!a­ p h ragmen vergrossert den Widerstand des P uffertragers gegen wiederh olte S chlage, da dabei die Stelle der Spannungskonzentrationen von der ges pann­ testen Zone entfernt wird. Die Nahtenden �ind auch in ,e inem vErkilrzten Diaphragшa die gefahrlichste Stelle, da die Nahte den Schlag weitergeben. Deshalb darf das Diaphragma nicht ubermassig verkiirzt werden. Die zweite Versuchsreihe mit Proben, welche eine B efestigung des I-Tra­ gers des Ruckentragers am Puffertrager darstellen (АЬЬ. 1 24- 1 27), fйhrte zu solchen Schlussfolgerungen.

··

- 1 33 Durch Ve_rminderung der Spannungskonzentration arn Nahtbeginn, durch G liitten der Ubergangsstelle der Nahte arn G rundmetall kann der Widerstand der geschweis sten Tragerkreuzungen gegen wiederho1te Schiiige erhoht werden. Das Aufschweissen von e ntlastenden Raupen пасh АЬЬ. 1 25 erreicht dies ZieJ nicht. Das beste Mittel zur Verstiirkung der Triigerkreuzungen sind z ungenfOr­ шige Lascben, die rnit Nahten angeschweisst sind, wobei die Obergangsstellen am Grundrnetal1 geglattet sind. In der dritten Versuchsreihe hatten die Proben (АЬЬ. 1 30 - 1 33) einen ver­ schiedenen Querschпitt : die P roben rnit ungeg!atteteп Niihten (АЬЬ. 1 30 und 1 3 1 ) wiesen einen grбssereп, diej enigeп rnit geg!atteten Niihteп (АЬЬ. 1 32) еiпеп klei­ neren Querschпitt auf. Die erstereп hielten irn D urchschnitt 25 ООО Schlage bei einer Berechпungsspaппuпg von durchschпittlich 3 1 75 kg/crn 2, die letzteren 48 ООО Sch1iige bei einer S pannung von 3700 kg/crn2 aus. Deshalb kaпn mап fflr verbesserte geschweisste TragerverЫпdungen die zuliissigen Spannu пgen bei einer vorausgesetzten Berechnung auf Schlag um 1 7 % , d. h . Ьis z u 1 650 kg/crn2, erhoheп. 1 0. М а s s п а h m е п z u r V е r Ь е s s е r u п g d е r S с h 1 а g f е s t i g k е i t v о n g е s с h w е i s s t е n V е r Ь i n d u n g е n i п W а g е n . Die Massnahm�n zur Verbesserung der Schlagfestigkeit entsprechen teilweise d e n Massnahmen zur V ergrosserung des Vibrationswiderstands. Wir wollen dies e Mittel nen­ nen und sie in 4 Gruppen einteilen. А. Massnabmen zur Verminderung der ScЫagbelastung

1 . Kontrolle der Sch1aggeschwindigkeit beirn Manбvrie ren. 2. Verbesserung der die Schlage v erringernden Vorrichtungen. В. Massnabmen zur Vergrosserung der ScЫagfestigkeit der M etalls

1 . Anwendung von Elektroden rnit dicker Urnhiillung zurn Schweissen der den Schlag direkt aufпehrneпden Nahte. 2. Einfiihrung eiпer fiir die Normeп unbedingten Priifung der Metalls auf Schlagfestigkeit iп gealtertem Zustand. Anwendung von Siemens-Martin-Stahl fйr Schlagen ausgesetzte Wagenteile Ьis zur Vervollstandigung der Herstel­ J u ngsverfahren von Konverterstahl. 3. Verminderung der Schrumpfspannungen, besonders d e r zweiachsigen, in Schlagen ausgesetzeп W agenteilen durch Feststellung einer richtigen Rei­ henfolge der Schweissung. С . Massnabmen zur Verbesserung der Qualitiit d e r Scbweissung.

1 . Genaues Montieren. 2. Glatte Nahte . 3. Fehlen vоп Maпgeln in den Niihten. 4. Schweissung in einer fiir dеп Schweis s er bequemen Lage. 5. Lage der №hte ап leicht zuganglichen Stellen . 6 . Anwendung v o n Umhiillungen, d i e keine heissen Ri sse u n d leicht ablrennbaren Schlacken ergebeп. 7. ErhOhte Qualifikation der Schweisser. 8. Aпwenduпg von automatischer Schwelssung bei der Herstellung von 1angeп Niihteп. 9. Aпwendung einer richtigen Reihenfolge der Schweissung. 1 0. Sorgf3.1tige Kontrolle der Schweissung.

Tabelle Dauerfestigkeit von

geschweissten StAben 11nd ihrer Verblndungen bei Zug (in Bezug auf den Stabquerschnitt)

Ve rblndu ngsart

1

Kotntnerell Deutsche Normen

1

АЬЬ. 7. Mit Stшnrfniihten zusammengeschweisste Platten . . . .

.

•

.

Komtnerell

АЬЬ. 8. Mit durchlaufenden F!ankenniihten zusammengeschweisste Platten

Kommerell

АЬЬ. 9. Dasselbe Ьеi unterbгochenen Niihten . . . . . . . . . . . .

Graf. 1 932

�

1 1

-

,

17

АЬЬ. 10. X-fбrmige Stumpfnaht, kleine Fehlstellen an der W urzel .

•

•

•

.

6,2

8 -9

2 . 106

2 . 106

22

•

.

.

Kнratorium, 1930·-34. Вirett und Gruning, 1 933.

АЬЬ. 1 2. VerЫndung mit vollen Stirn· nllhten, nich bearbeitet •

•

.

•

•

•

1

Q l l ,9

6,66

АЬЬ. 1 1 . Schriige V-fбrmJge �aht, Wurzel geschwelsst, glatter О Ьеr. . . . . . ' gang . . " . . .

Kuratoriнm, 1 930-34, Graf.

•

1 2,40 ( 1 7 . 0,73)

2 . 1 06

1s-· s

•

1

8-10

V-formlge Stumpfna�t. Wшzel gesch\veisst, glatter O b ergaпg . . . .

.

2 . 106

1 1 ,9

Graf, 1 932, ( s. АЬЬ. 33 ) Kuratorium Deutscher Eisenbahrien i930 - 1 934, Kaufmann, 1927.

•

1

1

1 2,40

9 - 13

•

1

2 . 106

V-formige Stumpfпaht, Wurzel ungeschweisst . ." .

1

Einstell . zuliiss. Spannung kg/mm2

18

Graf, 1 933, KuratorJ um Deutscher Ei�enbahnen, 1 930-i 934

•

1

Einstell. Bei einer Dauerfestigkeit bei Anzahl von 1 00. 1 06 Urspr ngsfe- Wechsel- E elastungen kg/mm2 stigkeit festlgkeit Dauerfestigkeit

Quelle

1

{ 685

2

(9 . 0,73)

1 06

2 . 1 06

1

{ 2.2,11 060�

1

Zu!iiss. Span .

fii r geschloss.

Wagen kg/mtn2

1

1

1 7,5 angenom. 1 7,5 angenom. 9,2

C;J ...,..

Kuratorlt1m,

1

1930 - 34.

1

Kt1ratorit1m, 1 930-34. Ros, 1 936. Graf, (s. АЬЬ. 34). Kaufmann, 1 937, Kuratorium 11. а.

aber шit concaven Ni!hten t1nd allmiifi l i c hem fJ bergang von der Rat1pe Zttr P l a tte . . . • ·

АЬЬ. 1 3. D a ss e lb e

АЬЬ. 1 4 . Kret1zformige Verblndungen, Nahte unbearbeltet . . •

•

•

•

•

Verblndung mit Flanke11niih· ten, ohne Bearbeitung, kurze Prohen

.

.

Graf, 1 934 .

АЬЬ. 1 6. Verblndung mlt Flankenniihten und A usschnitten im St!rntell

•

•

•

•

1 l

.

АЬЬ. 1 7. Verblndung m i t Flankenniihten, am Ende (durch Friisen) . . . . . . . . . . . abgerundet АЬЬ.

1 8. Stumpfnaht, von beiden mit Laschen m i t unbearbeite· ten Nahten bedeckt . .

Selten

•

1

•

•

•

•

АЬЬ. 1 9. Stumpfnaht . mlt Laschen bedeckt; Nahte und O ьergangsstel· len am Grundmetall bearbeitet . .

•

•

•

Graf

1

Oenletete VerЫndung

Graf

1

Undurchlбcherter Stab mit W a l zha ut

•

•

•

•

•

•

•

1

1 0,3

1 1

1

{ 8� 1 2

11

•

1

1

2 . 1 06

(8 . 0,73)

5,84

1

5, 3

7,Х

5,84 (8 . 0,73)

1

5,3

7,8

1

7,5

{ 11 51

0,5.106 2 . 106

8.03 ( 1 1 . 0,73)

12

2 . 1 06

8,75 ( 1 2 . 0,73)

2 . 1 06

8,75 ( 1 2 . 0,73)

12

J 1

2 l QG 2 . 1 06 1 . 1 0"

1

8

•

•

Graf, 1 937.

1

АЬЬ. 1 5.

Dasselbe, lange Proben

Graf, 1934.

1

•

Graf, 1 935. Graf, 1 932.

Kшatorium, 1 930-34.

1

1

10-12

1

1

17

1

1

15 19

1

1

2 . l Об

1 . 1 06 2 . 1 06 2 . 1 06

1

1 1

1

1 2 ,2

8,3

7,30 1 1

1

1 1,1

1 2,2

�

8,3

( 10 . 0,73 ) 1 5, 1 1 ( 1 7 . 0,89)

1

6,8

1

1 4,6

1

1

1 0,0

2 1 ,6 angenom. 14,О

1 -

с.:>

'11

Tabelle

-

2

Dauerfestigkeit von gescbweissten Tragern aus St 3 und ibrer Verblndungen bei Bi egung. Elektroden mit dicker Umhiillung

Dauerfestigkeit kg/mm2

VerЫndungsart

Quelle

Birett, 1 937

----Ursprungs­ festigkeit

W ecl1sel­ festigkeit

Einstell. Dauerfe­ Bei einer stigkelt bei Anzahl von 100.106 Belastungen Be!astungen kg/mm"

Abb.20.1 Triiger, bestehend aus drei mit G urtniihteп zusammeп geschweiss­ teп Platten. Deutsche Versuche: Spannung in der Aussenfaser des . G urts

18- 19

2.106

Spannung bezogen auf den Untertell der Wand (d. h. iп der geschwelss· ten Naht)

1 0- 1 7

2.106

Lie und Wittman ( АЬЬ . 35), Januar 1 939

Amerikanische Versuche: Spannung in der Aussenfaser des Gurts

1 6,5

5.106

Spannung in der geschwelssten Naht

1 4,2

5. 1 06

Biihler, 1 936

АЬЬ. 21 . Triiger mit an- oder aufge­ schweissten Platten auf dem Zug­ gurt. Deutsche Versuche

1 41 )

1 . 106

.

•

.

Бirett, 1 937

•

.

•

.

•

•

•

.

.

.

.

•

.

.

.

•

•

•

.

Unsere Versuche

.

•

.

.

.

.

•

.

.

•

.

•

6,5

.

Lie und Wittшaн s. льь. 35

12,6

1 8,6

-

1 . 106

1 3, 1 2

.....

(.!.:> а-

) ( 6.5 6,97 ' 0,644

6,5

9,6

О,6

АЬЬ . 22. WandverЫndungen, Spannung im tJnterteil der Wand an der Gurtnaht, die Stumpfnaht bear­ beitet •

Birett, 1 937

Zuliiss. Spannung fiir einen geschloss. Wagen kg/mm2

•

•

lnstitut fiir Elektro­ schweissung d. Ak. d . Wiss. d. Ukr. SSR, 1 939

Einstell. zu!iiss. Spannung kg/mm2

АЬЬ . 23. G urtverЫndung, bearbeitet АЬЬ. 24. Verblndung, bedeckt geschweissten Laschen •

•

•

mit

15

2. lv6

15-16

2. 1 06

13,33

1 2,8

1 8,9

5. 1 06

6,78

6,3

9, 4

8,7

Graf,

1

1 937

АЬЬ. 25. Gerade Stumpfnii.hte in den Gurten und dem Steg; die Gurte Ьedeckt mit rhomЫschen Lamellen; . . . • . • Niihte unbearbeltet •

10

.

Graf,

1

1 937

Lie und W i ! tman (s. АЬЬ. 35)

A merikan ische Versuche: mit Fehlstellen • . . .

1 939

ohne Graf,

Graf,

1 937

1937

1 1

solche .

Graf,

1 937

1937

Lie und WJttman,

1

/ 1 939 1

•

.

•

.

1 4 -15

Stump fnaht .

.

1

17

11

АЬЬ. 29. Gerade Stumpfnii.hte in Gurrechtecki· Steg, im und ten ge Laschen auf den Gurten, die S tlrnnii.h�e der Laschen nur gegliit­ tet, der Ubergang gefrii.st.Eine genie· t ete Verblndung Iii.n gs des Rein. • • • • querschnitts • •

17

D eutsche Versuche

.

•

.

1) Der von Biihler abgeleitete Wert aelastun�en nicht hoher als 14 k�/mm2,

von

•

··

•

A merikaniscl1e Versuche

.

•

•

.

•

.

•

•

5. l oe

, 1

1

1

5.106

1

2. 1 06

1

13 1 6,9

1

1

1 1

1

1 1 1

1

АЬЬ. 28. Gerade Stumpfnahte in Gur- 1 rechteckige im Steg, und ten die G urten, Laschen auf den Stirnniihte der Laschen stark ge. • • • . glii.ttet • . • .

2.106

1 4,2

. . . . . .

•

2 . 1 06

1

1 0,3

•

АЬЬ. 27. Schriige Stumpfnii.hte in Gur· ten, gerade Niihte i m Steg, unbearbeitet • . . • • . . . . . . . .

.

Graf,

. . . ..

АЬЬ. 26. Gerade Stumpfniihte in den Gurten 11nd dem Steg, unbearbeitet. • • . . • De11tsche Versuche •

J

1

2.1 Q&

2. 1 06 2.106

7,30 ( 1 0.О,73)

6,8

1

10,22 (1 4.О, 73)

9,7

1

1 2,40 ( 1 7.0.73)

1 1 ,9

12,40 ( 1 7.0,73)

1

1 4,3 an genom.

1

1 4 ,О

j

1

1 7 ,5

angenom.

1 4,0

1

1

/

1

1

1 ,0

1 1 ,9

1

с:; --..i

1 7 ,5

5.1 ов

16 kg/mm" ist zu hoct1. Seinen Versuchsergebпissen пасh, ist die Ursprtingsfestlgkeit bei 2.106 ' '

fabelle 3

Ьauerfestigkelt der l{reuzungen von geschweisste11 Tritgern aus St-3 bei Biegung. Elektroden mit dicker AW-4-Umhiillung -

-

-

.

Dauerfestigkeit kg/mm"

--

VerЫndt1ngsart

Quel\e

Urspi-ungsfe- Wechselfestlgkeit stigkeit

..

Einstell. Dauerfestigkeit bei 100. 106 Relastungen kg/mm"

Bei einer Anzahl von Belastungen

Einstell. zuliiss. Span· nung kg/mm2

Zuliiss. Spannung fiir einen geschloss. Wagen kg/mm"

50

7,4

-·

АЬЬ. 30. Kreuzung mit Flanken- und Stlrnniihten auf der gesamten Brelte • • des Flansches • • • • . • •

4,8

•

(4,8 5,52

1 ,5.106

0,6

Vi;; r sнche des Institнts fiir Elektroschweissung, 1 939 (Rajewsky)

=

0,69

"-

АЬЬ. 31. Die Flankenniihte errelchen nicht das Ende, die Stirnniihte auf des Flander gesamten Brelte sches geglii.ttet . . . . . . . . .

-

7, 5

АЬЬ. 32. Dle Flankenniihte erreichen nicht das Ende, die Stirnniihte nicht gegliittet, von nicht voller Breite

•

Dasselbe wie in АЬЬ. 32. aber die Stirnnaht von nicht voller Breite, gegliittet • • • . • • . . • • • •

)

1

1

1,5.106

6 ,5

1 ,5.106

8,0

1 ,5 . 1 06

-

с

1 0,26

,5

_

)

19 8 ,

- 0, 82 0, 6

7,47

)

( 6, 5_ 0, 69 0,6

1 0 , 94 (8,0 = 0,82 0,6

)

1 4,4

angenom . 1 4, 0

70

10,3

10,4

1 5,3 angenom.

,

1 4,О

А n m е r k u n g: Dle Versнchsergebnisse iiber die Erinlidung vo11 geschweissten Verhindungen sind in den lm russischen Text angegebenen

Fachzeitschriften veroffentllcht \Vorden.

CJ.J 00

- 139 D. Massnabmen zur Verbesserung der Bauart

1 . Rationalisatio n der Querschnitts des Puffertragers durch Vergrбs s erung s einer Elastizitat bei gleichem Widerstandsmoment (АЬЬ . 1 36-138). 2. V er!"llinderung der zusatzlichen S pannungen b e i KriifteexzentrizШiten i n Staben, Befestigungsniihten und steifen Knoten. 3. Verminderung der lokalen Spannungskonzentrat!on a m Naht- und Kraterbeginn durch Schweissen von flachen Nahten mit geg!atteten Obergangs­ stellen der Niihte am G ru ndmetall (АЬЬ. 55). Verminderung der gesamten Unregel massigkeit der S pannungsvertei l ung durcl1 Anwendung von Verbln­ dungen mit die Rander nicht erreichenden Niihten (АЬЬ. 1 39) u sw. 4 . Entlastung der Niihte von der Wirkung elnes direkten Schlages durch V ergrosserung der Nahtflache, Stiltzung auf die Rippen (АЬЬ. 1 4 1 ), Anwendung von Niihten mit v erschiirften Rippenrandern (АЬЬ. 145). Entlastung der Nahten­ den durch zusiitzliche Querraup e n (АЬЬ. 68), Anwendung von durchlaufenden Niihten anstatt von unterbrochenen Niihten .

О бл ег ч е н н ая св ар н ая к он ст р у кци я р амы и кузо в а крытого тов ар ного в аго н а и з ст ал и 3 1 ). Г . В. Раевский

§ 1 . Всту пление В предыдущих статьях настоя щего сборника р ассматрива лись общи е :вопросы сварного вагоностроения. В н астоящей статье разбирается кон ­ кретный пример большегрузного крытого вагона. Крытый вагон выбран, как один из н аиболее р аспространенных типов. В США крытые вагоны составляют более 40 % всего парка товарных вагонов. Хотя в п рограмме третьей пятилетки крытые вагоны включены с р авнительно в небольшом количестве, но несомненно, что в дальнейше м и х удельны й вес в про­ грамме вагоностроения будет опять значительным. Ц е л ь с т а т ь и . Цель статьи состоит в том, чтобы наметить пути об­ легчения несуще й конструкции вагона в случае применения обычной Ст.-3. Этот вопрос имеет огромное практическое значение. Действительно , низколеги р ованные стали, при помощи котор ы х американцы п олучают облегчение веса вагона, стоят в США в полтора раза, а у нас почти вдвое дороже обычной стали. Отсюда ясно, какое значение имела бы возмож­ ность пол учить облегчение вес а п р и применении обычной стали. В насто ­ ящей статье мы р азработали только эскизный проект вагона, совершенно не касаясь при этом таких конструктивных узлов, как крепление торм озов, две ри вагона и некоторые другие. В цели статьи не входит рассмотрение вопросов расчета, т. е . вопросов строительной механики вагонов. Для того, однако, чтобы подобра ть раз­ меры сечений отдельных элементов, мы воспользовались р езул ьтатами статического и динамического испытаний крытого вагона, п роделанных н 1 936 г. Вагонным и нститутом НКПС совместно с б ригадой Главтранс­ маша. При этом нам пришлось, конечно, сделать некоторые допущения, ·с водящиеся к тому, что распределение усилий в новой конструкции пред­ п олагается аналогичным распределению их в старой конструкции. Таким о бразом, статья п освящена конструктивным вопросам, а не расчетным . Конструкцию, описанную в настояще й статье, предполагается осуще­ ствить в виде опытного вагона, который будет подвергнут статическим и динамическим испытаниям. Н а основании наблюдений при изготовлении опытного вагона будут внесены в констр укцию изменения, имеющи е целью упростить процесс изготовления вагона. По данным испытанш1 будут вне­ сены изменения, имеющие целью о б еспечить минимальный вес вагона при соблюдении достаточной (но не излишней) прочности его во всех элементах и деталях. Только после этой б ольшой работы будет оконча­ ·тельно предложена облегченная конструкция крытого вагона. Т р е б о в а н и я к п р о е к т у. При выборе того или иного конструктив­ ного решения мы стремились удовлетворить следующи м трем главным требованиям: 1. Достаточная прочность конструкции. 2. Минимальный вес. 1) За время печатания настоящей статьи описываемая конструкция вагона подверглась .некоторым изменениям, в частности значительно улучшена конструкци я боковой фермы .П о техническим причинам эти изменения в статье отразить не удалось. .

- 1 42 3. Удобство изготовлени я. П оследнее требование в свою очередь разбивается на следующие : а ) Минимальное количество сортов п роката металла. б) Минимальное количество деталей па вагон. в) Минимальное количество типов деталей (позиций) на вагон. Это требование отличается от предыдущего тем, что здесь имеется в виду максимально е количество одинаковых деталей. г) Простейшие способы изготовления д�талей. Во многих случаях изготовление деталей может быть упрощено применением штамповки. С д ругой стороны, нельзя забывать, что штамповка не является целью, а должна служить лишь ср едством облегчения конструкци и , упрощения изгото вл е ния ее и т . д. Если п рименение штамповки не оправдывается этими сображениями, то н адо стараться обходиться без нее. д) Возможность изгото вления в таком порядке : сборка и сварка линей­ ных элементов , затем сборка и сварка из л инейных плоскостны х и, на­ конец, сборка всей пространственной конструкции вагона. Такой поря­ док позвол яет м аксимально механизировать сборку и сварку и п озво­ ляет сваривать максимальное количество швов в удобном положении. При этом п ор ядке количество опе раций на главной сбор очной линии бу­ дет м иним альн ым. е) Минимальное количество сварных швов. Это посл еднее требов ание имеет целью не только упрощение изготовления, но также и умень­ шение коро блений конструкци й п р и сварке. Указанны е выше три главны е требования не явл яются р авноценными. Требование достаточной прочности является обязательным и безусловным. Т р ебования облегчения веса и упрощения изготовления являются жела­ тельными. В о многих случаях требование облегчен и я веса находится в противо­ речии с требованием упрощения изготовлени я, п р ичем облегчить конст­ рукци ю можно лишь несколько усложнив ее изготовл ение. Правильное решение можно принять только на основании калькуляции стоим ости с равниваем ых вариантов . В таких калькуляциях обязательно надо учитывать не только эко­ номию в стоимости вагона, но и экономию при последующей экспло­ атации вагона благодаря сокращению бесполезных перевозок тары в агона. П одсчет обычно показывает, что имеет смысл несколько усложнить изготовление, если это дает с ущественный эффект в э кономии веса. Г р у з о п о д ъ е м н о с т ь в а г о н а. Для п роектирования вагона необхо ­ димо задаться его грузоподъ емностью. Как указывало сь в первой статье настоящего сборника, мы считаем целесообразным определить грузоподъемность не в в иде круглой цифры 50 или 60 т , а назначать ее максимальной, исходя из допускаемого давления на ось. Тара существующего в агона равна 22,5 т, из них основная несущая конструкция рамы и кузова (рассмотрением которой мы здесь ограничи­ ваемся) весит около 6,5 т . П р едварительное проектирование п оказало, что е е можно облегчить. п р и мерно на 30% , или на 2,0 т п р и той же г рузоподъемности, п р и повы­ шении грузоподъемности облегчение веса уменьшается с 2,0 до 1 ,8 т. Тара нашего вагона будет весить 22,5 - 1 , 8 = 20,7 т. Максимальный допускаемый у нас вес вагона б рутто равен 82,0 - 20, 7 ,._, 6 1 т . Эта грузо­ п одъе мность и п р инята для последующих расчетов. С ледует поставить вопрос, имеет л и смысл для к рытого вагона по­ вышать г рузоподъемность с 50 т до 61 т. Ведь для некоторых грузов огра ничения ставит не грузоподъемность, а объем вагона.

- 143 Для ряда товаров (соль, цемент и др.) удается нагружать полность ю· 6 1 т. Н аиболее остро стоит вопрос об использовании к рытых вагонов под перевозки зерна. Принято говорить, что объе м существующих крытых вагонов расчитан на перевозку 50 т зерна. Однако при этом п редполагается, что зерно грузится примерно до низа боковых люков. Из 83м 3 емкости вагона используется т олько 62,5 м3 • Достаточно разрешить задачу о б о 11ее полном использовании объема вагона и в нем можно будет перевозить приме рно 65 т зерна. Задачу эту разрешить, повидимому, можно. Для этого следует п р еду­ смотреть погрузочные люки в крыше вагона и грузить его сверху, а не с боку. Кроме того, чтобы п р и нагрузке зерно выравнивалось по в агону, а н е скоплялось у люков, можно применить вибраторы, п одобные ·тем, или даже именно те, которые применяются в строительном деле для укладки б етона. Эти вибраторы достаточно просты, п риводятся в движение элек­ тричеством, и применение их существенных у сл ожнений в работу элеваторов не внесет. Экономический же эффект от возможности грузить в каждый вагон на 20 % б оJiьше зерна, чем раньше, очевиден. Ниже м ы дадим в первых двух па раграфах описание п редлагаемой конструкции рамы и кузова, а затем изложим вкр атце сообр ажения, п о которым приняты основные конструктивные р ешения . При этом будем придерживаться следующего п орядка : сперва рассмотрим схему каждой плоской конструкции, составляющей вагон, за т е м типы сечений эJiементов� и их размер ы и , наконец, конструкции соединений элементов между собой. § 2. Описание предлагаемой конструкци и рамы На рис. 1 п о казана новая п редлагаемая конструкци.н рамы, на рис. 2 показана рама, изготовляемая в настоящее время. Схема рамы по срав­ нению с существующей оставлена без изменения. В :конструкции узлов широко применено недоведение сварных швов до краев элементов (см. вторую статью этого сборника). Площади сечения почти всех элементов в большей или меньшей степени уменьшены по сравнению с существующим nольшегрузным вагоном. Х р е б т о в а я б а л к а . Этот эле мент вагона составлен и з четырех полос, сваренных между собой: наружными валиковыми шв.ами и обра­ зующих замкнутое сечение. Верхний пояс из одной полосы проходит на всю длину рамы. Полоr.а нижнего пояса прерывается, не доходя до шквор­ невой балки, и к ней стыковы ми швами п р ивариваются по конца м уширен­ ные фасонные листы, и меющие вырезы для установки фрикционных а ппа­ ратов автосцепки. Хребтовая балка имеет п о длине 8 диафрагм. С редни е диа ф рагмы к поясам б алки не привариваются, за исключением диафрагмы над пят­ никами, приваренными к нижнему поясу. В двух крайних диафрагмах через отверстие для установки фрикционного аппар ата накладываются также и швы, соединяющие их с верхним поясом. Таким о бразом, хреб­ товая балка на протяжении между шкворневыми балками оказывается совершенно закрытой (кроме отверстий для шкворней). П р о д о л ь н ы е б о к о в ы е б а л к и. Боковые б алки, как и в сущест­ вую щем вагоне, сделаны из ш веллеров специального проката, но меньшего номера. Эксцентричность крепления б уферного бруса к боковой балке устра­ нена путем расщепления крайней панели боковой балки на две ветви, из ко­ торых одна к р епится к верхней, а другая к нижней ветви буферного б р уса. Б у ф е р н ы е б р у с ь я. Каждый буферный брус составлен из двух зетов № 20, расположенных так, что сечение открыто с торца вагон а . Обе

- 1 44 -

ветви буферного бруса с оединены м ежду собой литыми стальными поддо­ н а м и буферов, р озеткой, стойками торцевой рамы и планками. Б уферный б ру с проходит н асквозь, не п р ерываясь в месте пересечения с хребтовой б а л ко й . П о п е р е ч н ы е б а л к и . Шкворневые балки имеют двутавровое сечение и с остоят из двух половин, благодар я чему они могут собираться и свари­ ваться независимо от хребтовой балки вагона. Проме ж уточные поперечные балки сделаны из полос небольшого ·сечения. Для жесткости полосам, п утем штамповки, придан о омегообраз­ ное сечение. Дверные попе речные балки двутаврового сечения аналогично шквор­ невым с оставлены из двух половинок к аждая. У с т а н о в к а а в т о с ц е п к и. Автосцепка центрирована по хребтовой балке. Вылет ее на 1 00 мм меньш е , чем в с уществующих вагонах. П ри этом р азмеры автосцепки оставлены без вся ких изменений, а уменьшение в ылета достигнуто п утем смещения всей автосцепки на 1 00 .мм по направ­ лению к с е р едине вагона. Конструкция розетки в связи с этим должна б ыть изменена. П р отив ф ри кционного аппарата, в местах, подвергающихся вытиранию , н а стенках х ребтовой балки предусмотрены съемные накладки, укреп­ ляемые на заклепках. Б у ф е р а. Буфера устанавливаются на литых стальных поддонах. Вылет буфера уменьшен, для чего поддон устанавливается не на переднюю плоскость буферного бруса, а в середине его. Длина и конструк ция бу­ фера остаются без всяких изменений. П я т н и к и. К аждый пятник крепится восьмью заклепками, расположен­ ными так, что дыр ы для них находятся на свесах нижнего листа хребтовой б алки, что дает возмож ность производить клепку, не имея доступа внутрь х р ебтовой балки. У з л ы р а м ы. Сварное соединение осуществляется с применением ,нахлестки и валиковых швов. Два стыковых шва и меются только в нижнем поясе хребтовой балки. Сечение в ал и ковых ш вов п р именяется пологое с неравными катетами. Длинный катет р асполагаете;� вдоль напряженного элемента. В аликовые швы не доводятся до кромок элементов на 10-20 .мм. ·

§ "з. Опис а н и е предл а га емой конструкции к узова Н а рис. 3 показана новая конструкция к узова вагона. Для сравнения на рис. 4 представлена старая, изготовляемая в н астоящее время кон­ струкция кузова. С х е м а к у з о в а. По с равнению с существующим вагоном схема ку­ зова несколько изменена. В крайней п анели боковых ферм вместо раскосов сделаны полур аскосы. В следую щей панели изменено направление р аскосов . В торцевой стенке выброшены раскосы. Таким образом, в торце мы имеем уже не ферму, как это было раньше, а т рехпролетную раму. Изменение в схеме к р ыши вагона состоит только в том, что стропила крыши сделаны прямолинейными, а не криволинейными, как это было в старой конструкци и . В е р х н и й п о я с боковой фермы запроектирован из н е р авнобокого уголка, большая полка которого р асположена вертикально. Все элементы решетки ферм составлены и з уголков, за исключением дверных стоек вагона. Элементы р ешетки, кроме крайних полураскосов, точно центрированы в узлах. Узлы ферм, там, где это оказалось возможным, спроектированы без косынок. В некотор ы х узлах косынки, однако, пришлось поставить. ·

- --- , - - ��� - ----------;1r ---- -,)t.J.

=--=-""