Железнодорожный вагон-платформа для перевозки длинномерных грузов

Полезная модель относится к вагоностроению, а именно к конструкции железнодорожных платформ, служащих для перевозки контейнеров, лесоматериалов и трубного проката.
Известен вагон-платформа, содержащий установленную на ходовые тележки несущую раму, на которой закреплены торцевые стенки, боковые стойки, установленные и закрепленные своими нижними концами на несущей раме попарно относительно продольной оси вагона, между каждой парой боковых стоек на несущей раме закреплена поперечная грузовая опора, на нижних концах боковых стоек в месте крепления боковых стоек к несущей раме в поперечном продольной оси вагона направлении выполнено усиление, отличающийся тем, что выполненное в поперечном продольной оси вагона направлении усиление боковых стоек расположено ниже уровня верхней опорной поверхности поперечной грузовой опоры (RU №159879, МПК B61D 3/08, опубл. 20.02.2016).
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность рамы вагона-платформы при перевозке как контейнеров, так и лесоматериалов.
Известен кузов вагона для перевозки длинномерных грузов, содержащий раму, выполненную в виде балочного каркаса, включающего боковые балки, торцевые стены, установленные на раме, а также стойки, расположенные между торцевыми стенами и закреплённые на боковых балках рамы, отличающийся тем, что каждая стойка включает направляющий металлический ложемент, жёстко соединённый с боковой балкой рамы, а также установленный в ложементе съёмный элемент, изготовленный из полимерного материала (RU №195985, МПК B61D 3/08, B60P 3/40, опубл. 12.02.2020).
Недостатком известного технического решения является недостаточная прочность рамы вагона-платформы для перевозки как контейнеров, так и лесоматериалов. По совокупности существенных признаков данное техническое решение принято за прототип.
Проблемой, решаемой заявленной полезной моделью, является повышение прочности платформы для перевозки длинномерных грузов.
Техническим результатом является повышение прочности и надежности платформы путем оптимизации параметров балок боковых.
Под оптимизацией в данном случае подразумевается определение расчётным методом и реализация в конструкции совокупности оптимальных геометрических и конструктивных параметров балок боковых, в том числе: высота стенки – прочность и надежность, ширина верхних и нижних листов – увеличение полезного объема и вписывание в габарит, расположение внутренней вертикальной стенки – прочность и надежность от воздействия контейнеров, расположение наружной вертикальной стенки – прочность и надежность от воздействия груза на стойки боковые, симметричность балок – технологичность и снижение трудоемкости.
Технический результат достигается тем, что железнодорожный вагон-платформа для перевозки длинномерных грузов содержит раму, выполненную сварной и состоящей из двух консолей, двух боковых балок, шкворневых, лобовых и промежуточных балок, при этом боковые балки имеют конструкцию коробчатого сечения, торцевые стены, установленные на раме, а также стойки, расположенные между торцевыми стенами и закрепленные на боковых балках рамы, отличающаяся тем, что внутренняя продольная стенка каждой боковой балки расположена по оси фитинговых упоров, установленных на верхних листах боковых балок, в диапазоне отклонения вертикальной оси фитингового упора от оси внутренней продольной стенки в пределах от 0 до 60 мм, а расстояние от продольной вертикальной оси фитингового упора до наружной продольной стенки боковой балки составляет от 20 до 360 мм.
Наружная продольная стенка боковой балки расположена симметрично внутренней стенке относительно продольной оси боковой балки.
Ширина верхних листов боковых балок может составлять от 140 до 500 мм.
Балка боковая может быть выполнена переменной высоты в диапазоне от 250 до 1250 мм.
Боковая балка может иметь конструкцию коробчатого сечения по всей своей длине.
Продольные стенки боковой балки могут быть выполнены одной толщины.
Ширина торцевой стены не превышает ширины рамы по боковым балкам.
Признаками полезной модели являются:
1. Железнодорожный вагон-платформа содержит
2. раму, которая состоит из двух консолей, двух балок боковых, шкворневых, лобовых и промежуточных балок,
3. при этом каждая боковая балка имеет конструкцию коробчатого сечения,
4. содержит торцевые стены, установленные на раме,
5. а также боковые стойки, расположенные между торцевыми стенами и закрепленные на боковых балках рамы,
6. боковые балки имеют симметричную конструкцию,
7. внутренняя продольная стенка каждой боковой балки расположена по оси фитинговых упоров, установленных на верхних листах боковых балок,
8. при этом отклонения от оси не превышает 60 мм,
9. расстояние от продольной вертикальной оси фитингового упора до наружной продольной стенки боковой балки составляет от 20 до 360 мм.
10. Боковые стойки жестко связаны с наружной продольной стенкой боковой балки;
11. Боковые стойки не имеют прямой связи (точек контакта) с внутренней продольной стенкой боковой балки;
12. Крепление боковых стоек на продольных стенках боковой балки одинаковое для всех стоек.
13. Высота вертикальных швов крепления каждой боковой стойки на продольных стенках боковой балки составляет от 10% до 100% от высоты сечения боковой балки в районе крепления соответствующей стойки.
14. Ширина торцевой стены превышает ширину рамы по боковым балкам в пределах вписывания в габарит железнодорожного подвижного состава.
Признаки 1-5, 12-14 являются общими с прототипом, признаки 6-11 – отличительными от него.
Полезная модель поясняется чертежами:
на фиг. 1 – общий вид железнодорожного вагона-платформы;
на фиг. 2 – вид сверху рамы платформы;
на фиг. 3 – сечение А-А боковой балки рамы платформы фиг. 2.
Железнодорожный вагон-платформа (фиг.1) содержит раму 1, ходовую часть 2, автосцепные устройства 3, торцевые стены 4, боковые стойки 5. Рама 1 (фиг. 2) выполнена сварной и состоит из двух консолей 6, двух боковых балок 7, шкворневых 8, лобовых 9 и промежуточных 10 балок. Каждая боковая балка 7 имеет конструкцию коробчатого сечения. Внутренняя продольная стенка 11 (фиг. 3) балки 7 расположена по оси установленных на ее верхний лист фитинговых упоров 12, наружная продольная стенка 13 расположена симметрично внутренней стенки 11 относительно продольной оси балки, а ширина нижнего 14 и верхнего 15 листов боковой балки 7 определена расчётным методом для оптимизации погрузочной ширины вагона-платформы, а сама боковая балка 7 имеет симметричную конструкцию.
Применение боковых балок 7 симметричной конструкции повышает технологичность их изготовления, что позволяет снизить себестоимость вагона-платформы.
Отклонение вертикальной оси внутренней продольной стенки 11 от оси фитингового упора 12 должно быть в пределах от 0 до 60 мм, а расстояние L от продольной вертикальной оси фитингового упора 12 до наружной продольной стенки 13 боковой балки 7 составляет от 20 до 360 мм. Данные значения получены расчётным путем, при которых достигается максимальная погрузочная ширина вагона-платформы в заданном габарите железнодорожного подвижного состава с обеспечением необходимой прочности рамы при перевозке контейнеров, лесоматериалов и трубного проката.
Для обеспечения максимальной погрузочной ширины вагона-платформы при условии вписывания в габарит железнодорожного подвижного состава ширина верхних листов 15 боковых балок 7 должна составлять от 140 до 500 мм.
Конструкция коробчатого сечения позволяет распределить нагрузки на элементы боковых балок 7 и обеспечить жесткость рамы 1 от воздействия различных видов груза: внутренняя продольная стенка 11 берет на себя основную нагрузку от воздействия контейнеров через фитинговые упоры 12, наружная продольная стенка 13 воспринимает основную нагрузку от воздействия перевозимого груза на боковые стойки 5, например, при загрузке вагона-платформы лесоматериалами, при этом толщина стенок 11 и 13 может быть от 3 до 30 мм в зависимости от заданных параметров грузоподъемности и массы тары вагона-платформы.
Ширина верхнего листа 15 боковой балки 7 подобрана таким образом, что обеспечивает установку на него фитингового упора 12 под стандартизированный размер ширины контейнеров – 2259 мм, при этом погрузочная ширина вагона-платформы, ограниченная габаритом железнодорожного подвижного состава 16, является максимальной, таким образом, оптимизированы показатели грузоподъемности и полезного объема перевозимого груза.
Расстояние L между продольными стенками боковой балки 7 обеспечивает ее максимальное расчетное поперечное сечение с учетом вписывания в габарит железнодорожного подвижного состава 16, что повышает жесткость и надежность конструкции.
Балка боковая 7 выполнена переменной высоты в соответствии с расчетной схемой действующих на раму нагрузок и может быть в пределах от 250 до 1250 мм в зависимости от сечения, необходимого для обеспечения соответствия вагона-платформы заявленным характеристикам, таким как, например: грузоподъемность, масса тары, высота платформы. Выходя за расчетные пределы минимальной высоты боковой балки, не будет обеспечена жесткость конструкции рамы, а превышение расчетной высоты балки приведет к выступанию конструкции за пределы габарита железнодорожного подвижного состава. К выступанию конструкции за пределы габарита приводит и превышение расчетной ширины листов боковой балки, а также превышение расчетного расстояния между продольными стенками балки. Уменьшение же расстояния между продольными стенками, как и уменьшение ширины листов сверх расчетного, приводит к снижению полезного объема перевозимого груза.
Продольные стенки боковой балки 7 могут быть выполнены одной толщины.
Торцевые стены 4 установлены на раме 1, боковые стойки 5 расположены между торцевыми стенами 4 и закреплены, попарно относительно продольной оси вагона, своими нижними концами на боковых балках 7 рамы 1. Крепление стоек 5 к раме 1 может быть сварным или съемным. Каждая торцевая стена 4 с двух сторон соединена с крайней стойкой 5.
Погрузку леса, труб производят с помощью погрузчика или любого вида крана. Погрузка контейнеров осуществляется при помощи погрузчика или козлового крана. Установку контейнеров осуществляют при помощи фиксации фитингов контейнеров на упорах 12, в результате чего обеспечивается надежная и безопасная перевозка крупнотоннажных контейнеров.
Примером реализации с положительным результатом можно считать вагон-платформу, в котором использована рама с симметричными балками боковыми выполненными высотой 960 мм, их верхние листы имеют ширину 383 мм, нижние листы имеют ширину204 мм, а толщина продольных стенок составляет 6 мм. Отклонение вертикальной оси внутренней продольной стенки от оси фитингового упора составило 2 мм, а расстояние от продольной вертикальной оси фитингового упора до наружной продольной стенки боковой балки составило 167 мм.
Проведена проработка конструкции платформы, разработана конструкторская документация, изготовлен опытный образец, проводятся испытания и постановка на производство.