ХРЕБТОВАЯ БАЛКА РАМЫ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции хребтовой балки грузового вагона.
Известна хребтовая балка (RU 2181675 C2, опубл. 27.04.2002), содержащая два зетобразных профиля, передние и задние упоры автосцепного устройства, передающие продольные усилия на вертикальные стенки зетобразных профилей хребтовой балки, соединенные между собой усиливающими планками (усиливающими элементами) и имеющие опорные поверхности, и переходные элементы. Места сопряжения опорных поверхностей с переходными элементами выполнены в виде плавного перехода с поднутрением, а кромки переходных элементов, расположенных на задних поверхностях задних упоров, выполнены в виде синусоидальной кривой.
Из уровня техники известен узел соединения упоров автосцепки (RU 2395419 C9, опубл. 27.07.2010), содержащий передний и задний литые упоры автосцепного устройства, имеющие опорные поверхности и переходные элементы, соединенные между собой планками (усиливающими элементами). Каждая планка (усиливающий элемент) выполнена по форме неравнополочного уголка, при этом в большой полке планки (усиливающего элемента) выполнено отверстие, вытянутое по длине планки (усиливающего элемента).
Технической проблемой, присущей указанным техническим решениям, является наличие остаточных напряжений и больших динамических нагрузок, которые возникают в зонах крепления усиливающих элементов к стенкам хребтовой балки из-за недостаточной точности выполнения геометрических параметров, например, длина усиливающих элементов (планок), расположение элементов крепления упоров в хребтовой балке, возникающие из-за сложности изготовления переднего и заднего упоров, соединенных между собой посредством двух усиливающих элементов (планок).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является равномерное распределение нагрузок, действующих от упоров на хребтовую балку, что обеспечивает повышение прочности конструкции хребтовой балки с установленными внутри ее полости передними и задними упорами.
Указанный технический результат достигается тем, что в хребтовой балке рамы грузового вагона, содержащей закреплённые во внутренней полости передние и задние упоры для автосцепного устройства, состыкованные и жёстко соединённые с усиливающими элементами, согласно настоящей полезной модели, усиливающие элементы попарно соединены отдельно с каждым из передних упоров и задних упоров и каждый усиливающий элемент выполнен Г-образной формы с привалочными полкой и стенкой, которыми он закреплен во внутренней полости хребтовой балки рамы грузового вагона. Каждый усиливающий элемент может быть выполнен со скосом на упорном торце привалочной стенки, посредством которого соединён с упором. Открытый торец привалочной стенки усиливающего элемента может быть выполнен криволинейной формы, при этом криволинейная форма открытого торца может быть выполнена по синусоиде.  Привалочная стенка усиливающего элемента может быть выполнена прямоугольной формы. Привалочная стенка усиливающего элемента может быть выполнена в форме трапеции. Усиливающие элементы выполнены из листового проката.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что усиливающие элементы попарно соединены отдельно с каждым из передних упоров и задних упоров и каждый усиливающий элемент выполнен Г-образной формы с привалочными полкой и стенкой, которыми он закреплен во внутренней полости хребтовой балки рамы грузового вагона. Такое отличие от ближайших аналогов дает основание утверждать о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1 – хребтовая балка (изометрический вид), фиг. 2, 3, 4, 5 – усиливающий элемент (изометрический вид).
Хребтовая балка рамы грузового вагона, в представленном варианте выполненная из двух зетобразных профилей, содержит верхнюю полку 1, боковые стенки 2, передний упор 3 и задний упор 4, закрепленные во внутренней полости хребтовой балки и каждый из которых отдельно соединен с парой усиливающих элементов 5, выполненных Г-образной формы с привалочными полкой 5.1 и стенкой 5.2, которыми они закреплены во внутренней полости хребтовой балки рамы грузового вагона.
Каждый усиливающий элемент 5 жёстко соединен упорным торцом 5.3 с упорной поверхностью соответствующего упора 3 или 4 (3.1 и 4.1 соответственно) таким образом, что привалочная полка 5.1 усиливающего элемента 5 соединяется с нижней поверхностью верхней полки 1 хребтовой балки, а привалочная стенка 5.2 соединяется с внутренней поверхностью одной из боковых стенок 2 хребтовой балки. Кроме того, упорный торец 5.3, посредством которой усиливающий элемент 5 соединен с упором 3 или 4 может быть выполнен со скосом (фаской) 6. Усиливающий элемент 5 может быть выполнен с привалочной стенкой 5.2 прямоугольной формы (фиг. 2) или формы трапеции (фиг. 3, 4). Открытый торец 5.4 расположенный напротив упорного торца 5.3 может быть выполнен криволинейной формы, например, по синусоиде (фиг. 5).
Жёсткое соединение элементов хребтовой балки между собой может быть осуществлено посредством сварки.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в равномерном распределении нагрузок, действующих от упоров на хребтовую балку, достигается следующим образом.
Попарное соединение усиливающих элементов отдельно с каждым из упоров обеспечивает закрепление упоров во внутренней полости хребтовой балки отдельно друг от друга, то есть несвязно между собой, что значительно сокращает возможность возникновения зазоров при закреплении упоров во внутренней полости хребтовой балки и позволяет избежать образования зон повышенной концентрации напряжений, что обеспечивает равномерное распределение нагрузок, действующих от упоров на хребтовую балку. Кроме того, Г-образная форма усиливающих элементов обеспечивает их закрепление во внутренней полости хребтовой балки, в частности на нижней поверхности верхней полки и внутренней поверхности боковой стенки, что обеспечивает равномерное распределение действующих продольных нагрузок от упоров на стенки хребтовой балки, тем самым повышая прочность хребтовой балки грузового вагона.
Выполнение скоса (фаски) на торце, которым усиливающий элемент крепится к упорной поверхности упора (переднего или заднего) обеспечивает увеличение площади крепления усиливающего элемента к соответствующему упору, что повышает прочность его крепления и хребтовой балки в целом и равномерное распределение действующих от упоров нагрузок, по усиливающим элементам.
Привалочная стенка усиливающего элемента может быть выполнена прямоугольной формы, формы трапеции или криволинейной формы, например, выполненной по синусоиде. Предпочтительным является выполнение привалочной стенки усиливающего элемента в форме трапеции или открытого торца усиливающего элемента криволинейной формы, так как это обеспечивает увеличение длины сварного шва крепления усиливающего элемента ко внутренней поверхности боковой стенки хребтовой балки и равномерно распределить действующие продольные нагрузки, действующие на сварные швы не перпендикулярно, что позволяет повысить прочность хребтовой балки в целом.
Выполнение усиливающего элемента из листового проката обеспечивает равномерное распределение внешних нагрузок по всей поверхности усиливающих элементов, что повышает прочность хребтовой балки грузового вагона с установленными упорами в целом.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет равномерно распределить нагрузки, действующие от упоров на хребтовую балку, что обеспечивает повышение прочности конструкции хребтовой балки с установленными внутри ее полости передними и задними упорами.