РАМА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к конструкции железнодорожных вагонов, а именно к конструкции рам грузовых вагонов, в частности к хребтовым балкам рам.
Из уровня техники известна конструкция центральной балки грузового вагона (WO 2009062317, B61F 1/02, B61F 1/08, B61D 7/00, B61D 17/00, опубл. 22.05.2009), в которой центральная часть нижней полки изготовлена из плоской пластины, имеющей ряд отверстий, обеспечивающих доступ внутрь центральной части центральной балки. Однако данные отверстия не обеспечивают оптимальное снижение металлоемкости и массы тары центральной балки грузового вагона.
Известна составная хребтовая балка (RU 2685951, B61F 1/02, опубл. 23.04.2019), входящая в раму грузового вагона и служащая для базирования и связи кузова с рамой вагона, включающая две соединенные между собой балки зетобразного профиля, перемычки таврового сечения, располагающиеся в средней части хребтовой балки, с обеспечением базирования и расположения напротив поперечных балок, при этом в средней части хребтовой балки выполнены вырезы, которые могут быть выполнены в верхней горизонтальной полке и в нижней полке. Данное техническое решение не обеспечивает достаточного снижения массы тары и металлоемкости.
Общей технической проблемой данных технических решений является большая масса тары и высокая металлоемкость рамы грузового вагона, а именно хребтовой балки рамы.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение массы тары и металлоемкости хребтовой балки рамы грузового вагона.
Технический результат обеспечивается рамой грузового вагона, содержащей хребтовую балку и шкворневые балки, хребтовая балка включает верхнюю и нижнюю полки, выполненные с вырезами, при этом в раме грузового вагона вырезы в верхней и нижней полках хребтовой балки выполнены на участках между вертикально-поперечной плоскостью А-А и вертикально-поперечной плоскостью Б-Б, расположенных на расстоянии К от 500 до 1200 мм и на расстоянии Л от 6500 до 8500 мм, соответственно, от вертикально-поперечной плоскости В-В, проходящей через ось пятника каждой шкворневой балки.
min
В качестве развития полезной модели участки с наименьшим расстоянием М между внешними контурами верхней и нижней полок хребтовой балки и внешними контурами вырезов могут быть расположены на расстоянии Н от 5300 до 6300 мм от оси В-В каждой шкворневой балки; значение отношений общих площадей вырезов в верхней и нижней полках хребтовой балки к площадям верхних и нижних полок, соответственно, может составлять от 0,1 до 0,3; значение отношений общих площадей вырезов в верхней и нижней полках хребтовой балки к площадям поверхностей верхних и нижних полок, соответственно, внутри расстояния Л может составлять от 0,5 до 1.
min
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что вырезы в верхней и нижней полках хребтовой балки выполнены на участках между вертикально-поперечной плоскостью А-А и вертикально-поперечной плоскостью Б-Б, расположенных на расстоянии К от 500 до 1200 мм и на расстоянии Л от 6500 до 8500 мм, соответственно, от вертикально-поперечной плоскости В-В, проходящей через ось пятника каждой шкворневой балки; участки с наименьшим расстоянием М между внешними контурами верхней и нижней полок хребтовой балки и внешними контурами вырезов могут быть расположены на расстоянии Н от 5300 до 6300 мм от оси В-В пятника каждой шкворневой балки; значение отношений общих площадей вырезов в верхней и нижней полках хребтовой балки к площадям верхних и нижних полок, соответственно, может составлять от 0,1 до 0,3; значение отношений общих площадей вырезов в верхней и нижней полках хребтовой балки к площадям поверхностей верхних и нижних полок, соответственно, внутри расстояния Л может составлять от 0,5 до 1. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическими изображениями, где на фиг. 1 показана рама грузового вагона, вид сверху; на фиг. 2 - рама грузового вагона, вид снизу; на фиг. 3 - рама грузового вагона, вид снизу; на фиг. 3 - обоснование расположения системы отверстий верхнего листа хребтовой балки относительно шкворневого сечения рамы вагона; на фиг. 4 - обоснование расположения системы отверстий нижнего листа хребтовой балки относительно шкворневого сечения рамы вагона; на фиг 5 - расчетная модель рамы грузового вагона с распределением эквивалентных напряжений на примере удара в автосцепку, вид сверху и вид снизу.
Рама грузового вагона содержит хребтовую балку 1 и шкворневые балки 2 с пятниками 2.1 и поперечные балки 3. Хребтовая балка 1 включает верхнюю полку 4 и нижнюю полку 5, выполненные с вырезами 6.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в снижении массы тары и металлоемкости хребтовой балки рамы грузового вагона, обеспечивается следующим образом.
Вырезы 6 в верхней полке 4 и нижней полке 5 хребтовой балки 1 выполнены на участках между вертикально-поперечной плоскостью А-А и вертикально-поперечной плоскостью Б-Б хребтовой балки 1, расположенных на расстоянии К от 500 до 1200 мм и на расстоянии Л от 6500 до 8500 мм, соответственно, вертикально-поперечной плоскости В-В, проходящей через ось пятника 2.1 каждой шкворневой балки 2. Указанные участки не несут значительных эксплуатационных нагрузок, что позволяет удалить металл путем выполнения сквозных вырезов для снижения массы и металлоемкости. Выход за нижние и верхние границы указанных диапазонов расстояний не целесообразен, т.к. удаление металла в местах высоких напряжений приведет к снижению несущей способности хребтовой балки 1 и необходимости установки дополнительных прочностных элементов. Это не обеспечит снижение массы тары и металлоемкости, однако приведет к увеличению трудоемкости сборки хребтовой балки 1 рамы грузового вагона.
min
В качестве развития полезной модели наименьшее расстояние М между внешними контурами 1.1 верхней 4 и нижней 5 полок хребтовой балки 1 и внешними контурами 6.1 вырезов 6 выполнено на участках, расположенных на расстоянии Н от 5300 до 6300 мм от вертикально-поперечной плоскости В-В, проходящей через ось пятника 2.1 каждой шкворневой балки 2 в зонах с наименьшей концентрацией напряжений.
Значение отношений общих площадей вырезов в верхней и нижней полках хребтовой балки к площадям верхних и нижних полок, соответственно, может составлять от 0,1 до 0,3; значение отношений общих площадей вырезов в верхней и нижней полках хребтовой балки к площадям поверхностей верхних и нижних полок, соответственно, внутри расстояния Л может составлять от 0,5 до 1. Выход за нижние границы диапазонов не обеспечивает оптимального снижения массы тары и металлоемкости хребтовой балки 1 рамы грузового вагона. Выход за верхние границы диапазонов не целесообразен, т.к. не будет обеспечена достаточная прочность хребтовой балки 1 и потребует закрепления дополнительных усиливающих элементов, что приведет к увеличению массы тары и металлоемкости хребтовой балки 1 рамы грузового вагона.
min
Конкретным примером реализации полезной модели является рама вагона-платформы для перевозки контейнеров. Раму собирают из хребтовой балки 1, шкворневых балок 2 и поперечных балок 3. Хребтовую балку 1 выполняют коробчатого сечения с верхней полкой 4 и нижней полкой 5. В верхней 4 и нижней 5 полках на участках между вертикально-поперечной плоскостью А-А и вертикально-поперечной плоскостью Б-Б хребтовой балки 1, расположенных на расстоянии К от 500 до 1200 мм и на расстоянии Л от 6500 до 8500 мм, соответственно, от вертикально-поперечной плоскости В-В, проходящей через ось пятника 2.1 каждой шкворневой балки 2, выполняют множество вырезов 6. Вырезы 6 выполняют фигурными с геометрией, соответствующей характеру напряжений в хребтовой балке 1. Наименьшее расстояние М между внешними контурами 1.1 хребтовой балки 1 и внешними контурами 6.1 вырезов 6 выполняют на участках, расположенных на расстоянии Н от 5300 до 6300 мм от оси В-В пятника 2.1 каждой шкворневой балки 2 в зонах с наименьшей концентрацией напряжений.