Концевая балка грузового вагона

Предложенная полезная модель относится к конструкции железнодорожных вагонов, а именно к конструкции концевой балки грузового вагона.
Из уровня техники известна концевая балка рамы полувагона (Патент России на полезную модель №143504, опубликован 27.07.2014), содержащая верхнюю горизонтальную полку, жестко соединенную с передней и задней вертикальными стенками, к которым жестко прикреплены промежуточный элемент и нижние наклонные полки, при этом задняя стенка, верхняя полка и передняя стенка выполнены в виде П-образного профиля, по меньшей мере часть задней вертикальной стенки которого имеет большую высоту, чем передняя вертикальная стенка, а промежуточный элемент выполнен в виде Г-образного профиля, образованного горизонтальной полкой и вертикальной стенкой, расположенной со стороны передней вертикальной стенки П-образного профиля.
Кроме того, известна концевая балка рамы грузового вагона (Патент России на полезную модель №170101, опубликован 13.04.2017), принятая за прототип, содержащая верхнюю полку, наружную боковую стенку, две внутренние боковые стенки, расположенные с образованием между ними проёма под хребтовую балку, и две нижние полки, замыкающие концевую балку в коробчатое сечение, при этом внутри концевой балки симметрично относительно её плоскости симметрии установлены поперечные рёбра, соединяющие верхнюю полку и наружную боковую стенку с соответствующими внутренними боковыми стенками и нижними полками.
К недостатку известных решений, в том числе прототипа, следует отнести высокую металлоёмкость концевой балки грузового вагона.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема высокой металлоёмкости концевой балки грузового вагона.
Технический результат заключается в снижении металлоёмкости концевой балки грузового вагона при увеличении её прочности.
Технический результат достигается тем, что концевая балка рамы грузового вагона содержит верхний и нижний листы, соединённые между собой вертикальными листами, причем каждый вертикальный лист выполнен из составных частей, при этом толщина центральной составной части задана из диапазона от 18 до 22 мм, а толщина крайних составных частей задана из диапазона от 10 до 14 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что внутри балки закреплены поперечные усиливающие рёбра.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что внутри концевой балки закреплены продольные усиливающие ребра.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что нижний лист выполнен с изгибом.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что угол гибки нижнего листа задан из диапазона от 40 до 89 градусов.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что составные части каждого вертикального листа соединены между собой посредством сварки.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показано:
Фиг.1 – концевая балка грузового вагона, общий вид, где 1 – верхний лист, 3 – вертикальный лист, 3.1 – центральная составная часть, 3.2 – крайние составные части.
Фиг.2 – концевая балка грузового вагона, вид спереди (часть вертикального листа 3 не показана), где 1 – верхний лист, 2 – нижний лист.
Фиг.3 – концевая балка грузового вагона, аксонометрическая проекция (верхний лист 1 не показан), где 3 – вертикальный лист, 3.1 – центральная составная часть, 3.2 – крайние составные части, 4 – поперечные усиливающие рёбра, 5 – продольные усиливающие рёбра.
Фиг. 4 – сечение концевой балки грузового вагона: а) без продольного усиливающего ребра 5, где 1 - верхний лист, 2 - нижний лист, 3.1 – центральная составная часть, 3.2 – крайние составные части, 6 - промежуточный лист; б) с продольным усиливающим ребром 5, где 1 - верхний лист, 2 - нижний лист, 3.1 – центральная составная часть, 3.2 – крайние составные части, 6 - промежуточный лист.
Концевая балка рамы грузового вагона содержит верхний лист 1 и нижний лист 2, соединённые между собой вертикальными листами 3. Каждый вертикальный лист 3 выполнен из составных частей, при этом толщина центральной составной части 3.1 задана из диапазона от 18 до 22 мм, а толщина крайних составных частей 3.2 задана из диапазона от 10 до 14 мм. Внутри концевой балки закреплены поперечные усиливающие рёбра 4 и продольные усиливающие ребра 5. Нижний лист 2 концевой балки грузового вагона выполнен с изгибом, причем угол гибки нижнего листа 2 задан из диапазона от 40 до 89 градусов. Между верхним листом 1 и нижним листом 2 закреплен промежуточный лист 6. Составные части 3.1 и 3.2 каждого вертикального листа 3 соединены между собой посредством сварки.
Выполнение вертикального листа 3 с составными частями различной толщины, а именно, с центральной составной частью 3.1, и двумя крайними составными частями 3.2, обеспечивает снижение металлоёмкости концевой балки грузового вагона. Диапазоны толщин составных частей 3.1 и 3.2 выбраны из необходимого и достаточного условия прочности конструкции концевой балки. При толщине центральной составной части 3.1, принятой менее 18 мм, и толщине двух крайних составных частей 3.2, принятой менее 10 мм, не достигается необходимая прочность конструкции. При толщине центральной составной части 3.1, принятой более 22 мм, и толщине двух крайних составных частей 3.2, принятой более 14 мм, значительно повышается металлоёмкость конструкции. Поперечные усиливающие рёбра 4 и продольные усиливающие ребра 5 обеспечивают необходимую жёсткость концевой балки. На Фиг 4 изображено сечение концевой балки грузового вагона а) без продольного усиливающего ребра 5, б) с продольным усиливающим ребром 5. Из фигур следует, что при отсутствии продольного усиливающего ребра 5 в конструкции концевой балки будут нагружены смежные элементы, выделенные оранжевым цветом, а именно крайние составные части 3.2 каждого вертикального листа 3 и промежуточный лист 6, в следствии чего существует необходимость увеличения их металлоемкости для обеспечения необходимой прочности конструкции концевой балки грузового вагона. При выполнении каждого нижнего листа 2 с изгибом на угол, заданный из диапазона, от 40 до 89 градусов также обеспечивается снижение металлоёмкости конструкции, при сохранении её прочности. Диапазон угла изгиба выбран из условия необходимой прочности конструкции концевой балки.
В конкретном примере реализации концевая балка рамы грузового вагона содержит верхний лист 1 и нижний лист 2, соединённые между собой вертикальными листами 3. Каждый вертикальный лист 3 выполнен из составных частей, при этом толщина центральной составной части 3. равна 20 мм, а толщина крайних составных частей 3.2 равна 12 мм. Внутри концевой балки закреплены поперечные усиливающие рёбра 4 и продольные усиливающие ребра 5. Нижний лист 2 концевой балки грузового вагона выполнен с изгибом, причем угол гибки нижнего листа 2 равен 40 градусов. Составные части 3.1 и 3.2 каждого вертикального листа 3 соединены между собой посредством сварки.
Таким образом, как показано в вышеприведенном описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в снижении металлоёмкости концевой балки грузового вагона при увеличении её прочности.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники вагонах.