РАМА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции рамы грузового вагона.
Из уровня техники известен узел соединения шкворневой и хребтовой балок рамы грузового вагона (RU №172942 U1, опубл. 01.08.2017, B61F 1/02), включающий хребтовую балку и закреплённую на ней шкворневую балку, которая содержит верхний и нижний листы, соединённые между собой двумя вертикальными листами, при этом нижний лист содержит выступающую часть в месте соединения шкворневой и хребтовой балок, обеспечивающую плавный переход шкворневого листа к хребтовой балке.
Известна конструкция рамы грузового вагона (Шадур Л.А. Вагоны. М.: Транспорт, 1980, с.300), состоящая из хребтовой, двух продольных боковых, двух концевых, двух шкворневых и четырех промежуточных балок. К нижнему листу шкворневой балки, в месте ее пересечения с хребтовой балкой присоединяются пятники, которые крепятся к хребтовой балке заклепками или болтами. При помощи пятников осуществляется опирание рамы и грузового вагона в целом на тележки и обеспечивается их поворот при прохождении вагоном кривых участков пути.
Техническая проблема, присущая указанным решениям, заключается в возникновении концентраторов напряжений на сварных соединениях, возникающих в процессе эксплуатации, так как узел соединения хребтовой и шкворневой балок с пятником (шкворневой узел) принимает большую часть нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации от действующих продольных и поперечных нагрузок.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение жесткости шкворневой балки рамы грузового вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в раме грузового вагона, включающей хребтовую балку, концевые балки и шкворневые балки, содержащие верхний и нижний листы и жестко соединенные с пятниками грузового вагона, согласно настоящей полезной модели, между каждым пятником и нижним листом шкворневой балки установлен подкладной лист. Подкладной лист может быть выполнен толщиной в диапазоне размеров от 1 до 40 мм. Подкладной лист может быть выполнен с центральным сквозным отверстием для дополнительного сварного соединения с нижним листом шкворневой балки с диаметром в диапазоне размеров от 10 до 480 мм. Подкладной лист может быть выполнен со сквозными отверстиями для дополнительного сварного соединения с нижним листом шкворневой балки с диаметром в диапазоне размеров от 10 до 240 мм. В подкладном листе могут быть выполнены сквозные отверстия для установки элементов крепления, соответствующие отверстиям в нижнем листе шкворневой балки и пятнике для жесткого соединения с пятником посредством элементов крепления. Между пятником и подкладным листом могут быть установлены дополнительные подкладные листы.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что между пятником и нижним листом шкворневой балки установлен подкладной лист. Такое отличие дает основание утверждать о соответствии предполагаемого технического решения критерию патентоспособности – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 – рама грузового вагона, фиг. 2 – разрез А-А фиг. 1, фиг. 3 – подкладной лист.
Рама грузового вагона выполнена в виде балочного каркаса и содержит хребтовую балку 1 и шкворневые балки 2. Каждая шкворневая балка 2 имеет верхний лист 2.1 и нижний лист 2.2 и жестко соединена с соответствующим пятником 3 посредством элементов крепления 4. Между нижним листом 2.2 шкворневой балки 2 и пятником 3 установлен подкладной лист 5.
Подкладной лист 5 выполнен толщиной «w» и с центральным сквозным отверстием 6 диаметра «D» для дополнительного сварного соединения с нижним листом 2.2 шкворневой балки 2 рамы грузового вагона и с дополнительными сквозными отверстиями 7 по углам подкладного листа 5 для пропуска элементов крепления 4, жестко соединяющих нижний лист 2.2 шкворневой балки 2, подкладной лист 5 и пятник 3. Диаметр «D» центрального сквозного отверстия 6 лежит в диапазоне размеров от 10 до 480 мм.
В варианте выполнения в подкладном листе 5 нескольких дополнительных сквозных отверстий 6 для дополнительного сварного соединения подкладного листа 5 с нижним листом 2.2 шкворневой балки 2 рамы грузового вагона диаметры «D» сквозных отверстий 6 лежат в диапазоне размеров от 10 до 240 мм.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в увеличении жесткости шкворневой балки рамы грузового вагона, достигается следующим способом.
Установка подкладного листа 5 между нижней поверхностью 2.2 шкворневой балки 2 и пятником 3 грузового вагона обеспечивает увеличение жесткости шкворневой балки 2 рамы за счет дополнительного усиления шкворневой балки в зоне шкворневого узла и равномерного распределения действующих нагрузок по балкам рамы, что приводит к снижению концентрации напряжений в раме в целом. Выполнение подкладного листа 5 толщиной «w» более 40 мм нецелесообразно, так как усиление шкворневой балки рамы грузового вагона становится незначительным.
Сквозное отверстие 6 в подкладном листе 5 обеспечивает дополнительное крепление подкладного листа 5 к нижнему листу 2.2 шкворневой балки 2 посредством прерывистого сварного соединения, что позволяет усилить зону прилегания пятника 3 к шкворневой балке 3 через подкладной лист 5, а также при необходимости прохождение шкворня тележки железнодорожного вагона. Диапазон диаметра «D» центрального сквозного отверстия 6 от 10 до 480 мм обусловлен габаритными размерами подкладного листа 5 с обеспечением выполнения прерывистого сварного соединения, не являющегося дополнительной зоной концентрации напряжений, и с исключением пересечения сварных швов и соответственно зон концентрации напряжений. При этом в подкладном листе 5 могут быть выполнены дополнительные сквозные отверстия 7 с диаметрами в диапазоне размеров от 10 до 240 мм для дополнительного сварного соединения подкладного листа 5 с нижним листом 2.2 шкворневой балки 2, что позволит более плотно прижать подкладной лист к шкворневой балке, повысить надежность его установки и тем самым усилить шкворневую балку. Диапазон значений диаметров дополнительных сквозных отверстий 7 обусловлен габаритными характеристиками подкладного листа 5 и диаметром центрального сквозного отверстия 6, а также исключением возможности наложения зон концентрации напряжений при выполнении прерывистого сварного шва при соединении подкладного листа и нижнего листа 2.2 шкворневой балки 2 рамы.
Для образования единой прочной конструкции и усиления шкворневой балки и рамы в целом в подкладном листе выполнены отверстия для элементов крепления, жестко соединяющих пятник и шкворневую балку рамы, при этом отверстия выполнены соосно с отверстиями в пятнике и нижнем листе шкворневой балки рамы грузового вагона. В качестве элементов крепления могут быть использованы, например, заклепки.
Также установка дополнительных подкладных листов между пятником и подкладным листом обеспечивает усиление шкворневой балки рамы при использовании тонких подкладных листов, так как нагрузки равномерно распределяются по подкладным листам и действуют в различные стороны, тем самым снижая значение равнодействующей и соответственно снижая концентрацию напряжений.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет увеличить жесткость шкворневой балки рамы грузового вагона.