Безрамный железнодорожный вагон-цистерна

Предложенная полезная модель относится к конструкциям безрамных железнодорожных вагонов-цистерн.
Известно техническое решение, раскрытое в изобретении СССР а.с. 111079 «Безрамная железнодорожная цистерна для светлых и темных нефтепродуктов», принятое в качестве наиболее близкого аналога и содержащее тележки, котёл, листы, соединённые с котлом, скользуны, боковые опоры, соединённые с листами, расположенные с двух сторон от продольной оси котла и выполненные с возможностью опирания на одну из тележек через один из скользунов, и две консольные опоры, при этом котёл включает в себя цилиндрическую обечайку, два днища, прикреплённых к упомянутой обечайке, и две ниши, расположенные с наружной стороны в концевых частях котла, в которых размещены консольные опоры и каждая из которых сопряжена с одним из днищ и с обечайкой.
Техническая проблема заключается в необходимости создания железнодорожного вагона-цистерны без шкворневых балок, обладающего высокой технологичностью и надёжностью конструкции. Причина, по которой не может быть решена посредством аналога, заключается в том, что ниши котла не имеют плавного сопряжения с обечайкой и днищами, что приводит к возникновению в зонах их соединения высоких напряжений.
Технический результат заключается в повышении надёжности безрамного железнодорожного вагона-цистерны без шкворневых балок за счёт снижения напряжений в его котле.
Технический результат достигается за счёт того, что безрамный железнодорожный вагон-цистерна содержит ходовые тележки, котёл, опорные листы, соединённые с котлом, скользуны, боковые опоры, соединённые с опорными листами, расположенные с двух сторон от продольной оси котла и выполненные с возможностью опирания на одну из тележек через один из скользунов, две полурамы и две продольные накладки жесткости, соединяющие полурамы, при этом котёл включает в себя цилиндрическую обечайку, два днища, прикреплённых к упомянутой обечайке, и две ниши, расположенные в концевых частях котла, в которых размещены полурамы и каждая из которых плавно сопряжена с одним из днищ и с обечайкой.
Предложенное техническое решения характеризуется чертежами, где на:
фиг. 1 представлен общий вид безрамного железнодорожного вагона-цистерны (ходовые тележки не показаны),
фиг. 2 представлен вид безрамного железнодорожного вагона-цистерны со стороны днища (ходовые тележки не показаны),
фиг. 3 представлено сечение одной из полурам,
фиг. 4 представлена зона прикрепления боковой опоры.
Безрамный железнодорожный вагон-цистерна 1, представленный на фиг. 1, 2, содержит ходовые тележки (не показаны), котёл 2, опорные листы 3, соединённые с котлом 2, скользуны 4, боковые опоры 5, соединённые с опорными листами 3, расположенные с двух сторон от продольной оси котла 2, две полурамы 6 и две продольные накладки жесткости 7, соединяющие полурамы 6. Котёл 2 включает в себя цилиндрическую обечайку 8, два днища 9, прикреплённых к упомянутой обечайке 8, и две ниши 10, расположенные с наружной стороны в концевых частях котла 2 и в которых размещены полурамы 6.
На Фиг. 3, 4 представлено размещение одной из полурам 6 в одной из ниш 10. Глубина каждой ниши 10 выполнена в диапазоне от 1 до 310 мм, при выполнении ниши 10 меньше 1 мм невозможно обеспечить плавное сопряжение с днищем 9 и обечайкой 8, при глубине ниши больше 310 мм необходимо применять нестандартный для вагоностроения прокат для изготовления полурамы. Каждая ниша 10 плавно сопряжена с одним из днищ и с обечайкой и образует паз для размещения внутри него одной из полурам 6. Места 11 плавного сопряжения ниш 10 и днищ 9 и места 12 плавного сопряжения ниш 10 и обечайки 8 позволяют снизить напряжения в местах соединения элементов котла 2. Толщина t стенки каждой ниши 10 предпочтительно задана из диапазона от T до 2,5Т, где Т – толщина стенки обечайки 8. При толщине t стенки ниши 10 менее минимального значения, не будет обеспечиваться прочность и надёжность из-за высоких напряжений в нише 10 и элементах ее соединения с полурамой, а при толщине t стенки ниши более максимального значения нерационально увеличиться масса ниши 10, котла 2 и железнодорожного вагона-цистерны 1 в целом.
Каждая полурама 6 представляет собой самостоятельный узел, который содержит литую деталь для установки на ней автосцепного устройства.
На Фиг. 4 представлена одна из четырёх боковых опор 5. Каждая боковая опора 5 соединена со скользуном 4 и домкратной плитой 13, служащей для опирания штока домкрата при подъеме вагона во время проведения ремонтных операций. Верхняя поверхность боковой опоры повторяет форму участка листа 3, к которому прикреплена. Листы 3 представляют собой металлические листы, свальцованные по наружному диаметру котла 2, и предназначены для опирания котла на полурамы 6. Листы 3 соединены с полурамой 6 стыковым сварным швом.
Упомянутые продольные накладки 7 прикреплены к полурам 6 и являются их продолжением, предназначены для передачи продольной нагрузки, повышения жесткости конструкции и предпочтительно выполнены металлическими, например, из низколегированной стали класса прочности не ниже, чем известных из уровня техники хребтовых балок.
В предложенном техническом решении отсутствуют шкворневые балки и хребтовая балка, а полурамы размещены в специально сформированных нишах в котле 2, что позволило понизить центр тяжести, а также снизить материалоёмкость, в частности, металлоёмкость, по сравнению с железнодорожными цистернами с хребтовыми и шкворневыми балками. Кроме того, понижение центра тяжести позволило увеличить устойчивость движения безрамного железнодорожного вагона-цистерны 1 по рельсовому пути, увеличить диаметр котла 2 и вписать безрамный железнодорожный вагон-цистерну 1 в габарит 1-ВМ, при этом одновременно увеличился объём котла 2.