РАМА КРЫТОГО ВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции рамы крытых вагонов.
Известна конструкция рамы крытого вагона модели 11-217 [И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков «Вагоны», М.: Транспорт 1988 г., стр. 149], состоящая из хребтовой балки, двух боковых, двух концевых, двух шкворневых, двух основных и семи промежуточных поперечных балок, четырех раскосов, шести продольных балок для поддержания пола, одной балки для крепления тормозного цилиндра и двух подножек. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей №31. В концевых ее частях установлены задние упоры автосцепки, объединенные с пятниковой отливкой шкворневого узла, а также розетки, отлитые заодно целое с передними упорами автосцепки. Боковые балки выполнены из швеллеров №20. В зоне дверного проема к балкам приварены пороги из специальных Z-образных профилей. Концевые балки сварные П-образного сечения и выполнены из листов 6 мм. В месте постановки розетки балка имеет нишу 180 мм, позволившую заглубить розетку и уменьшить вылет автосцепки с 610 до 430 мм. Шкворневые балки сварные коробчатого сечения. Каждая из них состоит из двух вертикальных толщиной 6 мм, верхнего (8 мм) и нижнего (10 мм) горизонтальных листов. В местах пересечения шкворневых балок с хребтовой установлены стальные надпятниковые коробки, связывающие вертикальные стенки хребтовой балки, а также усиливающие пятниковый узел рамы. К нижним листам шкворневых балок приклепаны пятники и скользуны. Основные поперечные балки сварные двутаврового сечения, выполненные из листов толщиной 6 мм. Для обеспечения равнопрочности конструкции рамы концевые, шкворневые и основные поперечные балки имеют переменную высоту по своей длине. Раскосы рамы изготовлены из швеллера №14, а поперечные и продольные вспомогательные балки для поддержания пола - из гнутых швеллеров 100×80×5 мм.
Существенным недостатком данной конструкции является то, что рама крытого вагона включает поперечные и продольные вспомогательные балки, которые выполнены из гнутых швеллеров. Данные балки уступают по прочности горячекатаным профилям, что приводит к снижению усталостной прочности конструкции рамы крытого вагона.
Также известна конструкция крытого вагона [Патент РФ на полезную модель №205109 опубликовано 28.06.2021], содержащая раму грузового вагона, включающую хребтовую балку, две боковые балки, а также две шкворневые балки, две концевые балки, две промежуточные балки, при этом вдоль рамы, между шкворневыми и промежуточными балками, а также между двумя смежными промежуточными балками устанавливаются по три продольные балки в виде гнутых швеллеров, которые подкреплены поперечными балками, при этом в местах пересечения продольных и поперечных балок установлены усиливающие ребра жесткости. Каждая концевая балка состоит из двух отдельных частей, примыкающих к хребтовой балке.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Основным недостатком прототипа является неравномерное распределение нагрузок, возникающих вследствие того, что в месте соединения продольной и поперечной балок из гнутых швеллеров образуются пустоты, возникающие из-за наличия наружного радиуса гиба швеллера, которые приводят к тому, что в процессе эксплуатации может привести к изломам и трещинам в узлах соединения продольной и поперечной балок рамы, а значит, повышает вероятность проведения внепланового ремонта рамы вагона. Установка усиливающих ребер жесткости в местах пересечения продольных и поперечных балок повышает напряжения в конструкции узла за счет увеличения количества сварных швов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции рамы крытого вагона, обеспечивающей повышение прочности решетки рамы, повышения устойчивости к эксплуатационным нагрузкам, снижение напряжений, возникающих в сварных швах, что в совокупности уменьшает трудозатраты при изготовлении и эксплуатации рамы крытого вагона.
Поставленная задача решается за счет того, что подкрепляющие балки выполнены из двутавров, при этом подкрепляющие продольные балочки выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки выполнены из нескольких отрезков, причем в месте соединения продольной подкрепляющей балочки с поперечной подкрепляющей балочкой на обоих отрезках, на их концах, выполнены вырезы, повторяющие форму внутри двутавра продольной подкрепляющей балочки, которыми отрезки жестко закреплены внутри продольной подкрепляющей балочки.
Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что рама крытого вагона содержит хребтовую, боковые продольные, концевые, шкворневые, промежуточные поперечные балки, а также подкрепляющие балочки, расположенные в пространстве продольных и поперечных балок, вместе с тем подкрепляющие балки выполнены из горячекатаных двутавров, при этом подкрепляющие продольные балочки выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки выполнены из нескольких отрезков, причем в месте соединения продольной подкрепляющей балочки с поперечной подкрепляющей балочкой на обоих отрезках, на их концах, выполнены вырезы, повторяющие форму внутри двутавра продольной подкрепляющей балочки, которыми отрезки жестко закреплены внутри продольной подкрепляющей балочки.
Высота двутавра продольных и поперечных подкрепляющих балочек располагается в диапазоне от 100 до 120 мм.
Отрезки одной поперечной подкрепляющей балочки жестко закреплены на продольной подкрепляющей балочке со смещением относительно друг друга.
Отрезки одной поперечной подкрепляющей балочки смещены относительно друг друга на расстояние, не превышающее 10 мм.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид рамы крытого вагона;
Фиг. 2 - рама крытого вагона (разрез А-А);
Фиг. 3 - рама крытого вагона (выносной вид Б);
Фиг. 4 - подкрепляющая поперечная балочка рамы крытого вагона;
Фиг. 5 - рама крытого вагона (выносной вид В);
Фиг. 6 - подкрепляющие продольная и поперечная балочки в разрезе.
Рама крытого вагона (1), содержащая хребтовую (2), боковые (3) продольные, концевые (4), шкворневые (5), промежуточные (6) поперечные балки, а также подкрепляющие (7) балочки, расположенные в пространстве продольных и поперечных балок, отличающаяся тем, что подкрепляющие балочки (7) выполнены из горячекатаных двутавров, при этом подкрепляющие продольные балочки (7.1) выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки (7.2) выполнены из нескольких отрезков, причем в месте соединения продольной подкрепляющей балочки (7.1) с поперечной подкрепляющей балочкой (7.2) на обоих отрезках, на их концах, выполнены вырезы (8), повторяющие форму внутри двутавра продольной подкрепляющей балочки (7.1), которыми отрезки жестко закреплены внутри продольной подкрепляющей балочки (7.1).
Высота (Н) двутавра продольных (7.1) и поперечных (7.2) подкрепляющих балочек располагается в диапазоне от 100 до 120 мм.
Отрезки одной поперечной подкрепляющей балочки (7.2) жестко закреплены на продольной подкрепляющей балочке (7.1) со смещением относительно друг друга.
Отрезки одной поперечной подкрепляющей балочки (7.2) смещены относительно друг друга на расстояние (а), не превышающее 10 мм.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в изготовлении рамы крытого вагона таким образом, что подкрепляющие продольные балочки из горячекатаных двутавров выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки из горячекатаных двутавров, выполнены из нескольких отрезков, причем в месте соединения продольной подкрепляющей балочки с поперечной подкрепляющей балочкой на одном конце отрезка выполнен вырез, повторяющий форму внутри швеллера продольной подкрепляющей балочки, которым отрезок жестко закреплен внутри продольной подкрепляющей балочки, при этом с противоположной стороны продольной подкрепляющей балочки к ее стенке жестко закреплен торцевой гранью следующий отрезок поперечной подкрепляющей балочки позволяет обеспечить необходимую прочность и снизить возникновение трещин и изломов на раме в процессе проведения погрузо-разгрузочных работ, а значит, повысить прочностные эксплуатационные характеристики рамы крытого вагона. Кроме того, выполнение рамы крытого вагона с описанной системой подкрепляющих балочек позволяет снизить массу конструкции рамы крытого вагона за счет установки подкрепляющих балочек без применения подкрепляющих планок, что в свою очередь позволяет уменьшить количество сварных швов и снизить трудоемкость.
Выполнение рамы крытого вагона из продольных и поперечных подкрепляющих балочек из двутавра, высотой в диапазоне от 100 до 120 мм, позволяет обеспечить оптимальное сочетание прочности и снижение трудозатрат при изготовлении конструкции рамы крытого вагона.
Выполнение отрезков одной поперечной подкрепляющей балочки, которые жестко закреплены на продольной подкрепляющей балочке со смещением относительно друг друга позволяет равномерно распределить нагрузки, возникающие при эксплуатации, на раму и настил пола, а также снизить неровности настила пола крытого вагона, возникающие в процессе изготовления и эксплуатации вагона.
Выполнение отрезков одной поперечной подкрепляющей балочки таким образом, что они смещены относительно друг друга на расстояние, не превышающее 10 мм, также позволяет снизить напряжения в сварных швах и уменьшить количество изломов элементов рамы и настила пола рамы, а значит, уменьшить материальные затраты на внеплановый ремонт рамы крытого вагона.
В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.