РАМА ГЛУХОДОННОГО ПОЛУВАГОНА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к полувагонам. Более конкретно, настоящая полезная модель относится к конструктивному исполнению деталей промежуточных поперечных балок рамы глуходонного полувагона.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны различные технические решения в области рам полувагонов.
Из уровня техники известен патент RU2273575 с названием «Кузов железнодорожного полувагона с глухим полом» (МПК B61D3/00, B61D17/00, B61F1/02, опублик. 10.04.2006). В указанном патенте описана рама кузова железнодорожного полувагона с боковыми и торцевыми стенами, содержащая хребтовую, шкворневые и поперечные балки, соединенные нижней обвязкой уголкового типа с боковыми стенами кузова, состоящими из вертикальных стоек, выступающих за обшивку на высоту поперечных балок и связанных понизу с поперечными балками накладками. Поперечные балки рамы выполнены в виде профилей швеллерного типа и в местах соединения с вертикальными стойками закрыты вертикальными пластинами с образованием коробчатой конструкции. Между поперечными балками, соединяя их, параллельно хребтовой балке жестко закреплены силовые профили уголкового типа, образующие силовое днище решетчатого типа.
Недостатком известного решения является сложность и металлоемкость конструкции крепления поперечных балок рамы с боковыми стенами кузова железнодорожного полувагона.
Прототипом настоящей полезной модели является патент на полезную модель RU165694 с названием «Полувагон» (МПК B61D17/08, B61D3/00, B61F1/00, опублик. 27.10.2016). Описанный полувагон включает в себя кузов, который состоит из боковых и торцевых стен, установленных на раме, которая содержит хребтовую балку, на которой закреплены концевые, шкворневые и промежуточные поперечные балки. Стойки боковых стен продлены вниз за нижнюю обвязку и соединены со шкворневыми и промежуточными балками рамы. Промежуточные поперечные балки рамы выполнены составными и включающими в себя горизонтальную опорную балку и подкрепляющий элемент, соединяющий выступающую ниже горизонтальной опорной балки часть стойки боковой стены кузова с горизонтальной опорной балкой. Подкрепляющий элемент может быть выполнен в виде листовой косынки или в виде балки гнутого или прокатного профиля.
Недостатком известных технических решений является низкая надежность и прочность конструкции рамы полувагона, что может приводить к поломкам и необходимости ремонта.
Дальнейшие работы по усовершенствованию конструкций грузовых вагонов показали, что крепление подкрепляющих элементов, выполненных в виде балок гнутого или прокатного профиля, к промежуточным поперечным балкам с помощью углового сварного шва небольшой длины снижает надежность конструкции с точки зрения усталостной прочности.
Таким образом, технической проблемой, существующей в настоящее время, являются затруднения, связанные с недостаточной усталостной прочностью, следовательно, и с надежностью известных конструкций рам полувагонов. Предлагаемое техническое решение направлено на решение данной технической проблемы, а именно, на создание улучшенной конструкции рамы полувагона с повышенной прочностью за счет удлинения сварных швов между горизонтальной опорной балкой и подкрепляющим элементом промежуточных поперечных балок.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предложена рама глуходонного полувагона, содержащая нижнюю обвязку и хребтовую балку, на которой закреплены промежуточные поперечные балки, причем каждая промежуточная поперечная балка включает в себя горизонтальную опорную балку и подкрепляющий элемент, соединяющий горизонтальную опорную балку с нижней обвязкой рамы. Подкрепляющий элемент каждой промежуточной поперечной балки выполнен из гнутого листа, имеющего в поперечном сечении П-образную форму, с боковыми стенками, в которых выполнены сквозные отверстия.
Технический результат предложенной полезной модели заключается в улучшении технических характеристик рамы глуходонного полувагона, а именно, в увеличении надежности конструкции рамы с точки зрения усталостной прочности.
Указанная техническая проблема решена за счет выполнения подкрепляющего элемента каждой промежуточной поперечной балки из гнутого листа, имеющего в поперечном сечении П-образную форму, с боковыми стенками, в которых выполнены сквозные отверстия.
Изменение формы сечения подкрепляющего элемента на П-образную и наличие сквозных отверстий в его боковых стенках позволяет увеличить длину сварного шва между горизонтальной опорной балкой и подкрепляющим элементом, а также выполнять этот шов как с внешней стороны каждой из боковых стенок подкрепляющего элемента, так и с внутренней стороны. Удлинение сварных швов между горизонтальной опорной балкой и подкрепляющим элементом промежуточных поперечных балок, а также возможность выполнения сварных швов как с внешней, так и с внутренней стороны подкрепляющего элемента позволяет значительно уменьшить удельную нагрузку на него, за счет чего существенно повышается прочность крепления. Боковые стенки подкрепляющего элемента могут быть выполнены трапециевидной или треугольной формы, в частности основания боковых стенок должны быть достаточно длинными для обеспечения удлиненных сварных швов.
Дополнительно, подкрепляющий элемент может быть соединен с горизонтальной опорной балкой с помощью сварных швов, проходящих по всей длине оснований обеих боковых стенок с их внешней стороны и внутренней стороны, что также обеспечивает увеличение надежности конструкции рамы с точки зрения усталостной прочности.
Также, толщина гнутого листа, из которого выполнен подкрепляющий элемент, может составлять от 4 до 12 мм.
С точки зрения прочности при высокой периодичности установки промежуточных поперечных балок (l/n <700 мм, где n – количество балок, l – база вагона, мм) достаточно толщины гнутого листа, равной 4 мм. В случае уменьшения периодичности установки промежуточных поперечных балок необходимо увеличить толщину гнутого листа. Выбор указанной толщины более 12 мм является нецелесообразным с позиции увеличения металлоемкости и утяжеления конструкции. Таким образом, указанная особенность обеспечивает увеличение надежности конструкции рамы с точки зрения усталостной прочности.
Кроме того, с торца, расположенного со стороны нижней обвязки рамы, подкрепляющий элемент может быть закрыт заглушкой, что также обеспечивает увеличение надежности конструкции рамы с точки зрения усталостной прочности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими графическими материалами:
На фиг.1 представлен общий вид рамы глуходонного полувагона;
На фиг.2 представлена промежуточная поперечная балка рамы;
На фиг.3 представлен подкрепляющий элемент промежуточной поперечной балки.
Список ссылочных обозначений:
1 – хребтовая балка;
2 – настил пола;
3 – горизонтальная опорная балка промежуточной поперечной балки;
4 – подкрепляющий элемент промежуточной поперечной балки;
5 – нижняя обвязка рамы;
6 – заглушка;
7 – сварной шов.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Рама глуходонного полувагона согласно примеру содержит хребтовую балку 1, на которой закреплены концевые балки, шкворневые балки и промежуточные поперечные балки, и нижнюю обвязку 5 рамы. Промежуточная поперечная балка выполнена составной в виде горизонтальной опорной балки 3 и подкрепляющего элемента 4, выполненного из гнутого листа, имеющего в поперечном сечении П-образную форму, с боковыми стенками трапециевидной формы.
С торца, расположенного со стороны нижней обвязки 5 рамы, подкрепляющий элемент 4 закрыт заглушкой 6.
Подкрепляющий элемент 4 соединен с горизонтальной опорной балкой 3 с помощью сварных швов 7, которые проходят вдоль оснований каждой боковой стенки подкрепляющего элемента 4 как с внешней стороны, так и с внутренней ее стороны.
Подкрепляющий элемент 4 характеризуется следующими параметрами:
s – толщина гнутого листа, H – высота, мм, L – длина, мм, k – ширина, мм, R – радиус изгиба гнутого листа, мм. Предпочтительно, толщина листа s лежит в диапазоне от 4 мм до 12 мм.
Параметры H, L, k, R определяются по результатам расчета прочности полувагона и составляют: 100 < H < 170; 300 < L < 600; 100 + 2s < k < 200 + 2s; 20 < R < 50.
Боковые стенки подкрепляющего элемента 4 имеют сквозные отверстия. Указанные отверстия позволяют выполнять сворной шов с внутренней стороны подкрепляющего элемента 4. Форма и размеры сквозных отверстий в боковых стенках подкрепляющего элемента 4 определяются по результатам расчетов прочности. Предпочтительно, сквозные отверстия имеют трапециевидную или треугольную форму.
Согласно одному примеру параметры подкрепляющего элемента 4 имеют следующие значения: H = 170 мм, L = 530 мм, k = 112 мм, R = 20 мм. Сквозные отверстия могут быть иметь по меньшей мере следующие размеры в соответствии с формой сквозных отверстий: высота равна 100 мм, длина равна 300 мм.
Согласно еще одному примеру боковые стенки имеют треугольную форму.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает улучшенными техническими характеристиками (повышенной надежностью конструкции с точки зрения усталостной прочности) по сравнению с известными конструкциями рам полувагонов.
Вышеописанный пример осуществления настоящей полезной модели представлен с целью иллюстрации настоящей полезной модели и не предназначен для ограничения объёма охраны, определяемого формулой настоящей полезной модели. Специалисту в данной области техники будут очевидны любые модификации, дополнения и улучшения без отступления от объема охраны настоящей полезной модели.