РАМА ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ

Предложенная полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкции рам вагонов-платформ.
Из уровня техники известен вагон-платформа (Патент России на полезную модель №80418, опубликован 07.05.2008), включающий несущую раму, на концевых балках которой установлены плоские основания, на выступающих за пределы рамы частях которых неподвижно закреплены торцовые стены с плоскими боковыми подкреплениями, усиленными с внешней стороны раскосами, стойки, попарно установленные на боковых балках, укороченные хребтовые балки, установленные ниже боковых и концевых балок, причем боковые балки выполнены из жестко соединенных между собой двух консольных и одной средней частей, изготовленных из сварного двутавра с разными толщинами стенок в консольных и средней частях, внутренняя поверхность стоек, расположенная над рамой, находится в одной плоскости с наружными кромками полок боковой балки или за ее пределами, защитный кожух закреплен на шкворневых, концевых и поперечных балках, имеет уклоны в сторону боковых балок рамы и находится ниже их верхней плоскости, при этом между его боковыми кромками и стенками боковых балок предусмотрен зазор.
Известен вагон-платформа (Патент России на изобретение № 2329906, опубликован 27.07.2008), включающая раму с фитинговыми упорами, установленными на боковых балках, причем рама выполнена из двух концевых и средней частей, скрепленных между собой, при этом каждая концевая часть рамы содержит поперечные балки - шкворневую и торцевую, а также продольные балки - укороченную хребтовую и выступающие над ней боковые балки двутаврового сечения, к торцам свободных концов которых жестко закреплены плоские заглушки, причем к укороченной хребтовой балке примыкают два раскоса, соединяющих ее со шкворневой балкой, и два раскоса, соединяющих ее с заглушками боковых балок, при этом к заглушкам примыкают поперечные связи, скрепленные соответственно с верхней и нижней полками раскосов, а средняя часть рамы содержит две боковые балки, жестко соединенные между собой несколькими поперечными балками, причем каждая боковая балка выполнена коробчатой, в ее вертикальных стенках изготовлены несколько продольных отверстий, и своей торцевой частью примыкает к заглушке соответствующей боковой балки концевой части рамы с совмещением верхних и нижних полок стыкуемых балок, при этом наружная вертикальная стенка коробчатого профиля установлена в одной плоскости с вертикальной стенкой двутаврового профиля, а внутренняя вертикальная стенка совмещена с вертикальной стенкой раскоса укороченной хребтовой балки.
Кроме того, известна рама вагона-платформы (Патент России на полезную модель № 108014, опубликован 10.09.2011), принятая за прототип, которая включает хребтовую балку, две концевые балки, установленные поперек хребтовой балки на ее концах, две боковые балки, проходящие продольно по отношению к хребтовой балке и соединенные с соответствующими концами концевых балок, две шкворневые балки, установленные поперек хребтовой балки, соединенные своими концами с боковыми балками и расположенные вблизи указанных концевых балок, и по меньшей мере две поперечные балки, установленные поперек хребтовой балки, соединенные своими концами с боковыми балками и расположенные между шкворневыми балками. Хребтовая балка выполнена из двух горизонтальных и двух вертикальных листов и имеет консольные части и центральную часть, при этом ширина поперечного сечения каждой консольной части меньше ширины поперечного сечения центральной части, а высота сечения каждой консольной части меньше высоты сечения центральной части за счет расположения верхнего горизонтального листа каждой консольной части ниже верхнего горизонтального листа центральной части и расположения нижнего горизонтального листа каждой консольной части выше нижнего горизонтального листа центральной части.
Недостатком известных технических решений, в том числе прототипа, является повышенный уровень напряжений в местах соединения нижнего листа концевой балки с нижними листами боковой и хребтовой балки.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема повышенного уровня напряжений в местах соединения нижнего листа концевой балки с нижними листами боковой и хребтовой балки.
Технический результат заключается в снижении уровня напряжений в местах соединения нижних листов концевых балок рамы вагона-платформы с нижними листами хребтовой и боковых балок.
Технический результат достигается тем, что рама вагона-платформы содержит хребтовую балку, две концевые балки, установленные поперек хребтовой балки на ее концах, две боковые балки с нижними листами, закреплённые продольно по отношению к хребтовой балке и соединенные с соответствующими концами концевых балок, две шкворневые балки, установленные поперек хребтовой балки, соединенные своими концами с боковыми балками, причем каждая концевая балка содержит нижние листы, выполненные переменной ширины, причем ширина их средней части выполнена меньшей, чем ширина концевых частей,  при этом между средней частью и концевыми частями выполнен плавный переход, причем каждый нижний лист концевой балки одной своей концевой частью соединен посредством сварки с нижним листом боковой балки, другой своей концевой частью соединен посредством сварки с хребтовой балкой. При этом помимо единого нижнего листа хребтовой балки могут быть применены два отдельных нижних листа, закрепленных сваркой на вертикальных стенках хребтовой балки, либо хребтовая балка может быть выполнена из гнутого или прокатного профиля с нижними полками, выполненным заодно с вертикальными стенками.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что в месте соединений каждый нижний лист концевой балки содержит удлинения в продольном направлении хребтовой балки с закруглением на концах.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что нижний лист концевой балки выполнен плоским.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что нижний лист концевой балки выполнен с перегибами в месте примыкания к нижнему листу боковой балки и к хребтовой балке, ее нижнему листу.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что нижний лист концевой балки выполнен составным.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что составные части нижнего листа концевой балки выполнены одинаковой толщины.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что составные части нижнего листа концевой балки выполнены разной толщины.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых показано:
Фиг.1 – общий вид рамы вагона-платформы (вид снизу), где 1 – хребтовая балка, 2 – нижний лист хребтовой балки, 3 – концевые балки, 4 – боковые балки, 5 – нижние листы боковых балок, 6 – нижние листы концевых балок.
Фиг. 2 – узел соединения хребтовой, боковой и концевой балок, где 2 – нижний лист хребтовой балки, 5 – нижние листы боковых балок, 6 – нижние листы концевых балок, 6.1 – средняя часть нижних листов концевых балок, 6.2 – концевые части нижних листов концевых балок, 7 – удлинения.
Фиг. 3 – результат моделирования напряжений (МПа) в зоне крепления нижнего листа концевой балки с нижними листами хребтовой балки и боковой балки (имеется плавный переход между средней частью и боковыми частями нижнего листа концевой балки).
Фиг. 4 – результат моделирования напряжений (МПа) в зоне крепления нижнего листа концевой балки с нижними листами хребтовой балки и боковой балки (отсутствует плавный переход между средней частью и боковыми частями нижнего листа концевой балки).
Рама вагона-платформы (Фиг.1) содержит хребтовую балку 1 с нижним листом 2, две концевые балки 3, установленные поперек хребтовой балки 1 на ее концах, две боковые балки 4 с нижними листами 5, проходящие продольно по отношению к хребтовой балке 1 и соединенные с соответствующими концами концевых балок 3, две шкворневые балки (на фигурах не обозначены), установленные поперек хребтовой балки 1, соединенные своими концами с боковыми балками 4 и расположенные вблизи указанных концевых балок 3. Каждая концевая балка 3 содержит нижние листы 6, выполненные переменной ширины, причем ширина их средней части 6.1 выполнена меньшей, чем ширина концевых частей 6.2, при этом между средней частью 6.1 и концевыми частями 6.2 выполнен плавный переход. Каждый нижний лист 6 концевой балки 3 одной своей концевой частью 6.2 соединен посредством сварки с нижним листом 5 боковой балки 4, другой своей концевой частью 6.2 соединен посредством сварки с нижним листом 2 хребтовой балки 1 (Фиг.2).
Наличие нижних листов 6 концевых балок 3, выполненных переменной ширины и соединенных одной своей концевой частью 6.2 посредством сварки с нижним листом 5 боковой балки 4, другой своей концевой частью 6.2 посредством сварки с нижним листом 2 хребтовой балки 1, обеспечивает снижение уровня напряжений в местах описанных выше соединений. Достижение технического результата подтверждается результатами моделирования (Фиг.3, Фиг.4) из которых следует, что при использовании листа описанной выше конструкции (плавный переход между средней частью и концевыми частями нижнего листа концевой балки) напряжения в местах соединения концевой части 6.2 нижнего листа 6 концевой балки 3 с нижним листом 2 хребтовой балки 1 ниже, чем при использовании нижнего листа 6, в котором отсутствует плавный переход между средней частью и концевыми частями нижнего листа 6 концевой балки. В первом случае уровень напряжения достигает значений 220 МПа, во втором случае - 290 МПа. Кроме того, при использовании листа описанной выше конструкции напряжения в местах соединения концевой части 6.2 нижнего листа 6 концевой балки 3 с нижним листом 5 боковой балки 4 также ниже, чем при использовании нижнего листа, в котором отсутствует плавный переход между средней частью и концевыми частями нижнего листа концевой балки.
В предпочтительном варианте выполнения полезной модели в месте соединений посредством сварки одной концевой части 6.2 нижнего листа 6 концевой балки 3 с нижним листом 5 боковой балки 4 и другой концевой части 6.2 нижнего листа 6 концевой балки 3 с нижним листом 2 хребтовой балки 1 каждый нижний лист 6 концевой балки 3 содержит удлинения 7 в продольном направлении хребтовой балки 1 с закруглением на концах, что обеспечивает увеличение площади примыкания в описанных выше местах соединения, что снижает уровень напряжений.
В предпочтительном варианте выполнения полезной модели нижний лист 6 концевой балки 3 выполнен плоским, в другом предпочтительном варианте нижний лист 6 концевой балки 3 выполнен с перегибами в месте примыкания к нижнему листу 5 боковой балки 4 и к нижнему листу 2 хребтовой балки 1, что позволяет крепить нижний лист 6 концевой балки 3 в случае разной высоты хребтовой балки 1 и боковой балки 4.
Нижний лист 6 концевой балки 3 выполнен составным, при этом в предпочтительном варианте выполнения полезной модели составные части нижнего листа концевой балки выполнены одинаковой толщины, в другом предпочтительном варианте составные части нижнего листа 6 концевой балки 3 выполнены разной толщины, причем концевые части 6.2 нижнего листа 6 концевой балки 3, примыкающие к нижнему листу 5 боковой балки 4 и нижнему листу 2 хребтовой балки 1 выполнены большей толщины, чем средняя часть 6.1, что позволяет обеспечить снижение металлоемкости конструкции.
В конкретном примере реализации вагон-платформа содержит хребтовую балку 1 с нижним листом 2, две концевые балки 3, установленные поперек хребтовой балки 1 на ее концах, две боковые балки 4 с нижними листами 5, проходящие продольно по отношению к хребтовой балке 1 и соединенные с соответствующими концами концевых балок 3, две шкворневые балки, установленные поперек хребтовой балки 1, соединенные своими концами с боковыми балками 4 и расположенные вблизи указанных концевых балок 3. Каждая концевая балка 3 содержит нижние листы 6, выполненные переменной ширины, причем ширина их средней части 6.1 выполнена меньшей, чем ширина концевых частей 6.2, при этом между средней частью 6.1 и концевыми частями 6.2 выполнен плавный переход. Каждый нижний лист 6 концевой балки 3 одной своей концевой частью 6.2 соединен посредством сварки с нижним листом 5 боковой балки 4, другой своей концевой частью 6.2 соединен посредством сварки с нижним листом 2 хребтовой балки 1.
Таким образом, как показано в вышеприведённом описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в снижении уровня напряжений в местах соединения нижнего листа концевой балки с нижними листами боковой балки и хребтовой балкой.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники вагонах-платформах.