РАМА ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к конструкциям боковых балок рам железнодорожных платформ для перевозки крупнотоннажных контейнеров.
Из уровня техники известна рама вагона-платформы (см. RU 2329906 С2, дата публикации 27.07.2008), выполненная из средней и концевых частей, каждая из которых содержит поперечные шкворневую и торцевую балки, а также продольные укороченную хребтовую балку и боковые балки двутаврового сечения, к торцам свободных концов которых закреплены заглушки, причем к укороченной хребтовой балке примыкают два раскоса, соединяющих ее с заглушками боковых балок, а средняя часть рамы содержит две боковые балки, соединенные между собой несколькими поперечными балками, причем каждая боковая балка выполнена коробчатого профиля с дополнительной наружной вертикальной стенкой.
Известна рама железнодорожной платформы (см. RU 207327 U1, дата публикации 22.10.2021), содержащая концевые балки, боковые балки, шкворневые балки и поперечные соединительные балки, каждая боковая балка содержит дополнительную стенку, которой в совокупности с верхней и нижней полками и стенкой образовано коробчатое сечение, при этом каждая боковая балка выполнена из двутавра, а верхняя и нижняя полки боковой балки в местах сопряжения со шкворневой и концевой балками содержат выступы и радиусные переходы.
Технической проблемой данных технических решений является недостаточная надежность боковых балок рамы из-за наличия дополнительной стенки, прикрепление которой возможно только внешним сварным швом, который не обеспечивает надежности соединения от изгибных деформаций и достаточной надежности сварных соединений стыков средней части с консольными частями боковых балок.
Известна рама вагона-платформы (см. CN 104057968 А, дата публикации 24.09.2014), включающая консольные части и среднюю часть, содержащая боковые балки, укороченные хребтовые балки, шкворневые, концевые, поперечные балки и соединительные балки, при этом каждая боковая балка включает верхнюю и нижнюю полки и вертикальный лист, нижняя и верхняя полки в местах сопряжения со шкворневыми, концевыми и соединительными балками содержит выступы и радиусные переходы.
Известна принятая за наиболее близкий аналог рама вагона-платформы(см. RU 208850 U1, дата публикации 18.01.2022), содержащая концевые балки, боковые балки, шкворневые балки, поперечные балки и соединительные балки, каждая боковая балка выполнена из двутавра с верхним, нижним и вертикальным листами, нижний лист боковой балки выполнен составным и в местах сопряжения с концевыми, шкворневыми, поперечными и соединительными балками содержит выступы и радиусные переходы, вертикальный лист каждой боковой балки выполнен составным, при этом стыки средней части с консольными частями нижнего листа смещены относительно стыков средней части с консольными частями вертикального листа.
Общей технической проблемой известных технических решений является недостаточная надежность рамы вагона-платформы из-за расположения сварных швов в зонах с высокой концентрацией напряжений.
Техническим результатом является повышение надежности рамы вагона-платформы, а именно обеспечение безотказности и повышение долговечности и сохраняемости.
Указанный технический результат достигается рамой вагона-платформы, содержащей концевые балки, боковые балки, шкворневые балки, поперечные балки и соединительные балки, каждая боковая балка выполнена из двутавра с верхним, нижним и вертикальным листами, нижний лист боковой балки выполнен составным и в местах сопряжения с концевыми, шкворневыми, поперечными и соединительными балками содержит выступы и радиусные переходы, а средняя и консольные части нижнего листа боковой балки выполнены с изгибом, вертикальный лист каждой боковой балки выполнен составным, при этом стыки средней части с консольными частями нижнего листа смещены относительно стыков средней части с консольными частями вертикального листа, в которой средняя часть нижнего листа боковой балки выполнена с изгибом по радиусу R1 в диапазоне от 500 мм до 1500 мм, консольные части нижнего листа боковой балки выполнены с изгибом по радиусу R2 в диапазоне от 3000 мм до 4000 мм, средняя и консольные части нижнего листа боковой балки выполнены одинаковой толщиной и длиной в диапазоне от 4000 мм до 6500 мм, при этом двутавр выполнен несимметричным.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что средняя часть нижнего листа боковой балки выполнена с изгибом по радиусу R1 в диапазоне от 500 мм до 1500 мм, консольные части нижнего листа боковой балки выполнены с изгибом по радиусу R2 в диапазоне от 3000 мм до 4000 мм, средняя и консольные части нижнего листа боковой балки выполнены одинаковой толщиной и длиной в диапазоне от 4000 мм до 6500 мм, при этом двутавр выполнен несимметричным. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическими изображениями, где на фиг. 1 показана рама вагона-платформы, изометрическая проекция; на фиг. 2 – рама вагона-платформы, главный вид; на фиг. 3 – выносной элемент А фиг. 2; на фиг. 4 – боковая балка, изометрическая проекция.
Рама вагона-платформы содержит концевые балки 1, боковые балки 2, шкворневые балки 3, поперечные балки 4 и соединительные балки 5. Каждая боковая балка 2 выполнена из двутавра с верхним листом 6, нижним листом 7 и вертикальным листом 8. Нижний лист 7 боковой балки 2 в местах сопряжения с концевыми балками 1, шкворневыми балками 3, поперечными балками 4 и соединительными балками 5 содержит выступы 9 в зоне наибольших напряжений и радиусные переходы 10 для более качественного выполнения сварных соединений с соединительными балками 5 для усиления и передачи нагрузок на шкворневые балки 3 и поперечные балки 4 рамы вагона-платформы.
Технический результат, заключающийся в повышении надежности, а именно в обеспечении безотказности и повышении долговечности и сохраняемости рамы вагона-платформы, обеспечивается следующим образом.
Нижний лист 7 каждой боковой балки 2 выполнен составным из средней части 7.1 и консольных частей 7.2. Вертикальный лист 8 каждой боковой балки 2 выполнен составным из средней части 8.1 и консольных частей 8.2. При этом стыки средней части 7.1 с консольными частями 7.2 нижнего листа 7 боковой балки 2 смещены относительно стыков средней части 8.1 с консольными частями 8.2 вертикального листа 8 боковой балки 2. Такое выполнение заявляемого технического решения обеспечивает уменьшение общего количества сварных швов, расположение минимального и достаточного количества сварных швов в зонах с наименьшими напряжениями. При совпадении мест стыков составных нижнего листа 7 и вертикального листа 8 сварные швы испытывают наибольшие воздействия, способные привести к разрушению мест сварных соединений. Расположение стыков средней части 7.1 с консольными частями 7.2 нижнего листа 7 боковой балки 2 со смещением относительно стыков средней части 8.1 с консольными частями 8.2 вертикального листа 8 боковой балки 2 снижает вероятность их разрушения.
Каждая часть нижнего листа 7 боковой балки 2 выполнена с изгибом. При этом средняя часть 7.1 нижнего листа 7 боковой балки 2 может быть выполнена с изгибом по радиусу R1 в диапазоне от 500 мм до 1500 мм, консольные части 7.2 нижнего листа 7 боковой балки 2 могут быть выполнены с изгибом по радиусу R2 в диапазоне от 3000 мм до 4000 мм. Такое исполнение позволяет равномерно распределить нагрузку на всю длину нижнего листа 7 боковой балки 2 и боковой балки 2 рамы вагона-платформы в целом, что обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики по прочности и жесткости при установке на вагон-платформу, например, двух 20-футовых контейнеров, оказывающих наибольшее силовое воздействие на среднюю часть рамы вагона-платформы. Кроме того, исключает установку дополнительного вертикального листа в средней части боковой балки и расширение номенклатуры сортового металла, что влияет на грузоподъемность вагона-платформы и технологичность сборки боковой балки 2 рамы, а также обеспечивает качество и контроль сварных соединений, что влияет на повышение надежности, а именно обеспечение безотказности и повышение долговечности и сохраняемости боковой балки и рамы вагона-платформы в целом. Выход за нижние границы заявляемых диапазонов приведет к увеличению концентрации напряжений в каждой боковой балке 2. Выход за верхнюю границу указанного диапазона изгиба по радиусу R1 не целесообразен из-за возможного пересечения радиусов R1 средней части 7.1 нижнего листа 7 боковой балки 2 и появлению в месте их пересечения концентраторов напряжений. Выход за верхнюю границу указанного диапазона изгиба по радиусу R2 приведет в эксплуатации к касанию колесами консольных частей 7.2 нижнего листа 7 боковой балки 2 при прохождении кривых пути.
Средняя часть 7.1 и консольные части 7.2 нижнего листа 7 боковой балки 2 выполнены одинаковой толщиной, что исключает возникновение концентрации напряжений в зонах их стыковки, что обеспечивает повышение надежности рамы вагона-платформы.
Средняя часть 7.1 и консольные части 7.2 нижнего листа 7 боковой балки 2 выполнены длиной в диапазоне от 4000 мм до 6500 мм. Указанный диапазон обеспечивает минимальное количество сварных швов, их расположение в зонах наименьших напряжений, влияющих на повышение надежности боковой балки рамы и рамы вагона-платформы в целом. Выход за нижнюю границу указанного диапазона приведет к необходимости установки дополнительной вставки и, соответственно, к дополнительным сварным швам. Выход за верхнюю границу нецелесообразен, т.к. приведет к расположению сварных швов в зонах с высокими напряжениями.
Двутавр, из которого выполнены боковые балки 2 рамы, выполнен несимметричным с целью обеспечения наибольшего момента инерции сечения боковой балки 2 для уменьшения уровня напряжений при эксплуатации вагона-платформы с учетом как вертикальных, так и продольных нагрузок.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата – повышение надежности, а именно обеспечение безотказности и повышение долговечности и сохраняемости рамы вагона-платформы.