ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ГРУЗОВОЙ ВАГОН

Область техники
Настоящая полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу и касается конструкций рам железнодорожных грузовых вагонов с хребтовыми балками и их конструктивных элементов.
Уровень техники
Известен железнодорожный полувагон (RU 130565), содержащий ходовые тележки и кузов. Кузов включает раму, которая содержит хребтовую балку и шкворневые балки, шкворневые балки рамы содержат нижние шкворневые листы, каждый из которых имеет крепежную площадку, посредством которой шкворневая балка соединяется с хребтовой балкой. Места соединения хребтовой балки и шкворневых балок усилены продольными элементами, которые приварены продольно хребтовой балке к ее нижней полке встык с нижним листом шкворневой балки.
Недостатком известного железнодорожного полувагона является высокая металлоемкость нижнего шкворневого листа. Наличие крепежной площадки нижнего шкворневого листа, находящейся в месте пересечения с хребтовой балкой и объединяющей боковые отогнутые участки, не позволяет использовать такой нижний шкворневой лист при установке литой консоли из-за отсутствия в крепежной площадке прорези под пятник, поскольку пятник устанавливается на крепежную площадку. Кроме того, использование продольных элементов в виде упрочняющих пластин требует, чтобы поверхности, к которым они привариваются, находились в одной плоскости, что является препятствием для включения в конструкцию хребтовой балки литой консольной части, поскольку при соединении нижней поверхности консольной части хребтовой балки и нижней поверхности средней части хребтовой балки это не достигается (данный недостаток обоснован в патенте RU 151903).
Также известен полувагон с пониженным уровнем пола (RU 158641), который содержит ходовые тележки и кузов, образованный боковыми и торцевыми стенами, закрепленными на установленной на ходовые тележки раме, которая содержит две концевые балки, две надтележечные хребтовые балки, каждая из которых содержит литую консольную часть, и две шкворневые балки. Шкворневые балки выполнены из двух консольных частей, соединенных внутренними торцами с надтележечными хребтовыми балками, консольные части надтележечных хребтовых балок изготовлены литыми, на этих консольных частях расположены пятники, которые отлиты заодно с этими консольными частями или закреплены на этих консольных частях сварочным соединением.
К недостаткам данной конструкции можно отнести сложность конструкции рамы за счет наличия в межтележечном пространстве понижения пола. Также рама данной конструкции имеет высокую металлоемкость из-за наличия дополнительных конструктивных элементов, образующих в межтележечном пространстве понижение пола.
Известна рама кузова полувагона, принятая за наиболее близкий аналог (RU 2325295), содержащая хребтовую балку с закрепленными на ней поперечными шкворневыми балками, которые сопряжены с хребтовой балкой с помощью продольных элементов, выполненных в виде пластин, ориентированных параллельно оси хребтовой балки, каждая из которых приварена к нижней полке зетообразного профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань.
Среди недостатков данной конструкции можно отметить наличие крепежной площадки шкворневого листа, объединяющей боковые участки, что не позволяет использовать такой лист при установке литой консоли, поскольку в сплошном листе нет прорези под пятник (пятник устанавливается на сплошной лист). Кроме того, нижний шкворневой лист данной конструкции имеет высокую металлоемкость.
Таким образом, в известных из уровня техники конструкциях железнодорожных транспортных средств недостаточно проработана возможность использования в конструкции рамы литой консольной части хребтовой балки, выполненной заодно с пятником, а именно в большинстве случаев нижний лист шкворневой балки имеет крепежную площадку, соединяющую боковые сегменты, которая не имеет выреза под пятник. Также в случае использования литой консольной части хребтовой балки рамы железнодорожных транспортных средств имеют не до конца проработанную часть нижнего шкворневого листа в местах соединения консольной части со средней частью хребтовой балки. А общим недостатком известных решений является большая металлоемкость конструкции рам железнодорожных транспортных средств.
Ввиду имеющихся недостатков известных конструкций железнодорожных транспортных средств задачей настоящей полезной модели является создание железнодорожного грузового вагона с более простой в изготовлении и менее металлоемкой конструкцией.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Поставленная задача решается благодаря тому, что согласно предлагаемой полезной модели предложен железнодорожный грузовой вагон, в котором нижний лист шкворневой балки состоит из двух отдельных участков, расположенных, по существу, симметрично относительно продольной оси хребтовой балки и продольных элементов, расположенных, по существу, продольно относительно оси хребтовой балки, так что каждый продольный элемент перекрывает часть нижней поверхности консольной части хребтовой балки с соответствующей частью нижней поверхности средней части хребтовой балки, тем самым объединяя обе указанные части.
Такое решение настоящей полезной модели позволяет достичь технический результат в виде более технологичной конструкции, создающей возможность использования литой консольной части.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что железнодорожный грузовой вагон содержит ходовые тележки и установленную на ходовые тележки раму. Рама содержит продольную хребтовую балку, содержащую среднюю часть и литые консольные части с выполненными заодно пятниками. Причем литые консольные части соединены со средней частью продольной хребтовой балки встык. Кроме этого, рама содержит шкворневые балки, закрепленные на продольной хребтовой балке так, что они соединены с консольными частями хребтовой балки. Каждая шкворневая балка включает в себя нижний лист, состоящий из двух отдельных участков, расположенных, по существу, симметрично относительно продольной оси хребтовой балки и продольных элементов, расположенных продольно относительно оси хребтовой балки, так что каждый продольный элемент перекрывает часть нижней поверхности консольной части хребтовой балки с соответствующей частью нижней поверхности средней части хребтовой балки, тем самым объединяя обе указанные части. При этом в месте стыка консольной части хребтовой балки с соответствующей средней частью хребтовой балки продольный элемент нижнего листа шкворневой балки имеет выступающий над остальной его поверхностью перегиб.
Согласно одному из вариантов реализации продольные элементы приварены встык к каждому отдельному участку нижнего листа шкворневой балки.
Согласно следующему варианту продольные элементы выполнены за одно целое с отдельными участками. Также продольные элементы могут быть выполнены без соединения с отдельными участками.
Согласно еще одному варианту реализации последовательно расположенные нижняя поверхность консольной части хребтовой балки и нижняя поверхность средней части хребтовой балки перекрыты соответствующим отдельным участком нижнего шкворневого листа и соответствующим продольным элементом, при этом величина такого перекрытия, измеренная от вертикальной оси пятника, составляет от 500 до 2000 мм. Данная величина выяснена после проведенных расчетов типовых конструкций на прочность и жесткость при статических и динамических нагрузках.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет использовать литую консольную часть хребтовой балки в конструкции рамы, увеличить надежность соединения хребтовой и шкворневой балок, а также уменьшить металлоемкость этого узла и в целом железнодорожного грузового вагона. Предлагаемая полезная модель позволяет достичь технического результата в виде более технологичной конструкции с меньшей металлоемкостью, что в перспективе позволяет оптимизировать расходы на производство и техническое обслуживание железнодорожных грузовых вагонов, а также дополнительно увеличить надежность конструкции.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели более подробно поясняется со ссылкой на прилагаемые изображения:
фиг. 1 - общий вид полувагона;
фиг. 2а-2b - узел крепления шкворневой и хребтовой балок, показанный на виде сбоку (фиг. 2а) и виде снизу (фиг. 2b);
фиг. 3 - увеличенный вид в местах перегиба продольных элементов отдельных участков нижнего шкворневого листа (вид А с фиг. 2а).
Подробное описание
Предлагаемая полезная модель далее более подробно описана на примере варианта реализации железнодорожного грузового вагона в виде полувагона. Объем защиты при этом не ограничивается приведенным вариантом реализации и может распространяться на любые другие железнодорожные транспортные средства, известные специалисту в области техники, в том числе крытые вагоны, полувагоны, платформы, вагоны бункерного типа.
Полувагон, показанный на фиг. 1, содержит ходовые тележки 1 с размещенным на них кузовом 2, состоящим из рамы 3 и закрепленных на ней боковых стен 4 и торцевых стен 5.
Рама 3 (фиг. 2а-2b) включает в себя продольную хребтовую балку 6 и закрепленные на ней поперечные концевые балки 7, шкворневые 8 и промежуточные балки 9, расположенные между шкворневыми балками. Хребтовая балка 6 включает в себя среднюю часть 10 и две консольные части 11, выполненные литыми, включающими в себя ударную розетку 12, пятник 13, передние 14 и задние упоры 15. Консольные части 11 соединены со средней частью 10 хребтовой балки 6 встык (фиг. 2а, 3), а каждая закрепленная к консольным частям 11 шкворневая балка 8 выполнена коробчатой формы и содержит два вертикальных листа (не показаны), перекрытых сверху верхним листом 16 и снизу нижним шкворневым листом, состоящим из двух отдельных участков 17, расположенных, по существу, симметрично относительно продольной оси хребтовой балки 6 и продольных элементов 18, являющихся продольными относительно оси хребтовой балки и перекрывающих часть нижней поверхности консольной части 11 хребтовой балки 6 с соответствующей частью нижней поверхностью средней части 10 хребтовой балки 6, тем самым объединяя обе указанные части.
На фиг. 3 показан увеличенный вид А с фиг. 2а в местах перегиба продольных элементов отдельных участков нижнего шкворневого листа, где проиллюстрировано, что в месте стыка консольной части 11 хребтовой балки 6 с соответствующей средней частью 10 хребтовой балки 6 продольный элемент 18 отдельных участков 17 нижнего листа шкворневой балки 8 имеет выступающий над остальной его поверхностью перегиб 19.
Технический результат настоящей полезной модели в виде более технологичной конструкции достигается за счет разделения нижнего шкворневого листа на два отдельных участка 17, что создает возможность использования литой консольной части 11 с выполненным заодно пятником 13, т.е. когда пятники отлиты заодно с консольными частями или приварены к консольным частям. Кроме этого, разделение нижнего шкворневого листа на два отдельных участка 17 приводит к упрощению конфигурации и уменьшению металлоемкости рамы железнодорожного грузового вагона. Также повышаются прочностные характеристики конструкции рамы железнодорожного грузового вагона, обеспечивающие надежное соединение шкворневой балки 8, консольной части 11 хребтовой балки 6 и средней части 10 хребтовой балки 6 за счет усиления этого узла элементами отдельных участков 17 нижнего листа шкворневой балки 8, продольными относительно оси хребтовой балки, которые перекрывают стык нижней поверхности консольной части 11 хребтовой балки 6 с соответствующей нижней поверхностью средней части 10 хребтовой балки 6. В месте стыка продольные элементы 18 имеют выступающие над поверхностью перегибы, что позволяет объединить две поверхности разного уровня. Также за счет удлиненной формы продольных элементов увеличивается площадь соединения шкворневой балки 8 с хребтовой балкой 6, что способствует более надежному соединению.
Согласно одному из вариантов реализации продольные элементы могут быть выполнены за одно целое с отдельными участками, также могут быть выполнены без соединения с отдельными участками и могут быть приварены встык к каждому отдельному участку нижнего шкворневого листа. Последний вариант предпочтительнее с точки зрения раскроя металла и уменьшения его потерь при резке, что повышает технологичность конструкции железнодорожного грузового вагона. В одном из вариантов реализации край, примыкающий к отдельному участку нижнего шкворневого листа, имеет скошенный профиль.
Согласно еще одному варианту реализации последовательно расположенные нижняя поверхность консольной части хребтовой балки и нижняя поверхность средней части хребтовой балки перекрыты соответствующим отдельным участком нижнего шкворневого листа и соответствующим продольным элементом, при этом величина такого перекрытия, измеренная от вертикальной оси пятника, составляет от 500 до 2000 мм. Этим достигается дополнительное повышение надежности узла. Проведенные расчеты вариантов конструкций на прочность и жесткость при статических и динамических нагрузках показали, что величина перекрытия нижней поверхности хребтовой балки, составляющая менее 500 мм, не обеспечит достаточную прочность и надежность узла, поскольку возникающие в таком случае в данном узле напряжения будут превышать допускаемые, что в эксплуатации приведет к возникновению трещин и возможному последующему разрушению узла, а длина более 2000 мм не существенно увеличит прочность, но увеличит металлоемкость конструкции.