ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к транспорту, в частности, к железнодорожным вагонам-цистернам.
Уровень техники
Из патента РФ № 170765 известен вагон-цистерна, состоящий из рамы, ходовой части, автосцепного и тормозного оборудования. Рама включает в себя хребтовую балку, лобовые, боковые балки в консольной части. Боковые балки выполнены из П-образного профиля – швеллера, т.к. на его верхние полки осуществляется дополнительное опирание верхнего листа шкворневой балки с опорой котла в районе шкворневого узла.
Недостатками описанного вагона-цистерны является дополнительное опирание узлов рамы вагона на боковую балку, что создает в зоне этого контакта дополнительные площади передачи на консольные части рамы опасных вибрационных нагрузок при движении вагона, в то время как задачей боковых балок является поддержание в устойчивом и равновесном состоянии лобовых балок.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение прочности вагона-цистерны в консольных частях рамы, в частности, более рациональное и равномерное распределение динамических нагрузок.
Заявленный технический результат обеспечивается вагоном-цистерной, содержащим ходовую часть, раму, установленную на ходовую часть, и котел. Рама включает в себя лобовые балки и боковые балки, а также опоры. Котел установлен на опорах рамы.
Отличительным признаком полезной модели является то, что боковые балки выполнены из Г-образного профиля и соединены с вертикальной стенкой лобовой балки и вертикальной стенкой опоры, при этом толщина листа Г-образного профиля, из которого выполнены боковые балки, может иметь величину от 3 мм до 16 мм. Высота боковых балок может составлять от 70 мм до 350 мм. Ширина боковых балок может составлять от 30 мм до 350 мм. Соединение боковых балок с лобовой балкой и опорой может быть выполнено сваркой по контуру Г-образного профиля боковых балок. Боковые балки предпочтительно установлены полкой вверх. Боковые балки предпочтительно являются горизонтальными в консольной части вагона-цистерны. Боковые балки предпочтительно симметрично расположены относительно горизонтальной оси вагона.
Краткое описание чертежей
Предлагаемая полезная модель поясняется следующим графическим материалом:
фиг. 1 - общий вид вагона-цистерны;
фиг. 2 - общий вид полурамы;
фиг. 3 - вид полурамы в горизонтальном разрезе плоскостью А-А с фиг. 2;
фиг. 4 - вид поперечного сечения боковой балки плоскостью Б-Б с фиг. 3.
Осуществление полезной модели
Далее со ссылкой на сопровождающие фигуры детально описан один из возможных вариантов осуществления настоящей полезной модели. Вагон-цистерна, общий вид которого представлен на фиг. 1, содержит ходовую часть, которая обычно состоит из ходовых тележек (не показаны) и на которой установлена рама 2, и котел 1, установленный на опоре 4, входящей в состав рамы 2.
Рама 6 вагона-цистерны (фиг. 2) включает в себя хребтовую балку 5 (фиг. 2, 3) и в ее консольной части - лобовые балки 3 (фиг. 2, 3) и горизонтальные боковые балки 2 (фиг. 2, 3), которые, как показано на фиг. 3, симметрично расположены относительно продольной оси вагона-цистерны.
Для изготовления боковых балок 2 (фиг. 2, 3) согласно полезной модели применен Г-образный профиль, показанный в сечении на фиг. 4. Боковые балки 2 установлены одной из полок вверх и соединены с вертикальной стенкой опоры и вертикальной стенкой лобовой балки 3 (фиг. 2, 3), например, сваркой по контуру Г-образного профиля, расположенного короткой полкой вверх (то есть так, как показано на фиг. 4). Благодаря Г-образному профилю боковых балок 2 снижается металлоемкость и трудоемкость, упрощается интегрирование боковых балок 2 в состав конструкции рамы за счет ресурса устойчивости самой опоры котла и хребтовой балки полурамы вагона-цистерны при более рациональном распределении динамических нагрузок, в частности инерционных нагрузок, возникающих при торможении вагона-цистерны.
Толщина d листа Г-образного профиля (фиг. 4) может варьироваться в пределах от 3 мм до 16 мм. При толщине листа Г-образного профиля меньше 3 мм невозможна свариваемость боковой балки 2 с требуемой прочностью. При толщине листа профиля больше 16 мм возникает неоправданно высокая металлоемкость узла и массивность консольной части, которая будет провоцировать изгиб консоли, особенно при ее движениях раскачивая от воздействия переменных нагрузок, а также приводить к завышенной массе тары.
Высота h вертикальной полки Г-образного профиля (фиг. 4), то есть высота профиля боковой балки 2, находится в пределах от 70 мм до 350 мм. При высоте вертикальной полки Г-образного профиля менее 70 мм боковая балка 2 не обеспечивает необходимой устойчивости ее крепления по высоте к вертикальному листу лобовой балки, а при высоте больше 350 мм произойдет упирание боковой балки 2 в элементы ходовой части.
Длина a горизонтальной полки (фиг. 4), то есть ширина боковой балки 2, может варьироваться в пределах от 30 мм до 350 мм. При длине горизонтальной полки меньше 30 мм профиль боковой балки 2 нетехнологичен в изготовлении, особенно при больших толщинах d профиля, а также не обеспечивает необходимой устойчивости крепления боковой балки 2 при воздействии динамических переменных нагрузок, возникающих в консольной части рамы при движении вагона-цистерны, а при длине горизонтальной полки боковой балки 2 больше 350 мм произойдет упирание указанной полки в элементы опоры 4 котла (фиг. 3), кроме того, возникнет дополнительное напряженное состояние в местах сопряжения полки Г-образного профиля боковой балки 2 (фиг. 2, 3) с горизонтальным листом лобовой балки 3 (фиг. 2, 3), которое будет провоцировать в горизонтальном листе лобовой балки 3 нежелательные переменные изгибные напряжения при движении вагона.
Боковая балка 2 (фиг. 2, 3), выполненная в виде Г-образного профиля, поддерживает лобовую балку 3 для предотвращения ее вибрации при движении вагона и замыкает рамную конструкцию в консоль со стороны днища котла 1 (фиг. 2), образуя замкнутую ферменную конструкцию вокруг узла сцепления вагонов для обеспечения устойчивости консоли при движении вагона-цистерны от воздействия возникающих при этом переменных динамических нагрузок и обеспечения безопасности сцепления вагонов.