Рама грузового вагона

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к рамам грузовых вагонов.
Известна рама универсального крытого вагона модели 11-217, 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 (https://gdzp.ru/poleznaya-informaciya/ramy-gruzovyh-vagonov/ramy-krytyh-vagonov/).
По совокупности всех признаков наиболее близким техническим решением к заявляемому является вагон крытый универсальный модели 11-6874 (https://www.uniwagon.com/media/documents/%D0%A6%D0%94%D0%9B%D0%A0_3914.00.00.000_%D0%A0%D0%AD_%D0%A0%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D0%BF%D0%BE_%D1%8D%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%BB%D1%83%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_11-6874.pdf), в котором рама состоит из хребтовой, шкворневых, боковых, концевых продольных, усиленных и поперечных балок и настила. Балки поперечные выполнены в виде сварных тавров из нижнего и вертикального листов. Балки поперечные выполнены из швеллеров по ГОСТ 8240-97. Балки продольные под настил пола выполнены из швеллеров по ГОСТ 8240-97. Настил пола лист рифленый по ГОСТ 8568-77.
Недостатком известных технических решения является то, что не обеспечивается необходимый уровень эксплуатационных характеристик, так как не оптимизировано необходимое соотношение металлоемкости и надежности конструкции при перевозке, груза из-за чего снижается срок эксплуатации известных конструкций.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик за счет оптимального соотношения между металлоемкостью и надежностью (снижения первого и повышения второго), обеспечивающимися конструктивным исполнением рамы грузового вагона.
Технический результат достигается тем, что рама грузового вагона включает в себя хребтовую балку, боковые балки, концевые балки, шкворневые балки, промежуточные балки, продольные балки, поперечные балками, настил, выполненный из составных частей, расположенный на одном уровне с верхней поверхностью хребтовой балки и концевых балок, жестко соединенный с этими поверхностями встык, а также дополнительно снабжена поддерживающими элементами, соединяющими настил с хребтовой балкой.
Заявляемое техническое решение включает в себя следующие признаки:
1. Рама грузового вагона, включающая в себя
2. хребтовую балку,
3. боковые балки,
4. концевые балки,
5. шкворневые балки,
6. промежуточные балки,
7. продольные балки,
8. поперечные балками,
9. настил,
10. настил выполнен из составных частей,
11. настил расположен на одном уровне с верхними поверхностями хребтовой балки и концевых балок,
12. настил жестко соединен с верхними поверхностями хребтовой балки и концевых балок встык,
13. дополнительно снабжена поддерживающими элементами,
14. поддерживающие элементы соединяют настил с хребтовой балкой,
15. продольные балки выполнены в виде гнутых швеллеров или уголков,
16. продольных балок по меньшей мере две,
17. поперечные балки установлены по три в каждом из участков между шкворневыми и промежуточными балками, а также между смежными промежуточными балками,
18. настил выполнен из металла,
19. частей настила не менее двух,
20. части настила, расположенные по одну сторону от хребтовой балки, привариваются между собой встык,
21. настил жестко соединен с хребтовой, боковыми, концевыми, шкворневыми, промежуточными и продольными балками при помощи сварки,
22. поддерживающие элементы выполнены в виде уголков,
23. шаг между соседними поддерживающими элементами составляет 250-450 мм.
Признаки 1-9 являются общими с прототипом, признаки 10-14 являются существенными отличительными признаками полезной модели, признаки 15-23 являются дополнительными признаками, раскрывающими частные случаи реализации технического решения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 – вид сверху на раму грузового вагона; на фиг. 2 -  вид снизу на раму грузового вагона; на фиг. 3 – разрез А-А; на фиг. 4 – разрез Б-Б; фиг. 5 – вид на подкреплящие элементы.
Рама грузового вагона (фиг. 1), включающая в себя хребтовую балку 1, соединенную с боковыми балками 2 концевыми балками 3, шкворневыми балками 4 и промежуточными балками 5. Вдоль рамы между хребтовой 1 и боковыми 2 балками на участке между шкворневыми 4 и промежуточными 5 балками, а также между двумя смежными промежуточными балками 5 устанавливаются продольные балки 6. Продольные балки 6 выполнены, например, в виде гнутых швеллеров или уголков.
Продольных балок 6 должно быть по меньшей мере две на каждом вышеуказанном участке с каждой из сторон от хребтовой балки 1 рамы грузового вагона для достижения оптимальных характеристик предлагаемой конструкции, но не более шести на каждом вышеуказанном участке с каждой из сторон от хребтовой балки 1 рамы, что приводит к утяжелению конструкции и уменьшению её провозной способности. Продольные балки 6 дополнительно подкреплены поперечными балками 7 (фиг. 2), установленными по три с каждой из сторон от хребтовой балки 1 рамы в каждом участке между шкворневыми 4 и промежуточными 5 балками, а также между смежными промежуточными балками 5.
На балки устанавливается настил 8, выполненный из металла, например из низколегированных стальных рифленых листов. Настил 8 выполнен из составных частей. Частей настила 8 может быть не менее двух (по одной с каждой из сторон продольного направления хребтовой балки 1), но и не более десяти (по пять с каждой из сторон продольного направления хребтовой балки 1) для обеспечения необходимой жесткости рамы грузового вагона. Части настила 8, расположенные по одну сторону от хребтовой балки, свариваются между собой встык. Настил 8 устанавливается таким образом, что он расположен на одном уровне с верхними поверхностями хребтовой 1 (фиг. 3) и концевых 3 балок (фиг. 4). Настил 8 жестко соединяется с хребтовой, боковыми, концевыми, шкворневыми, промежуточными и продольными балками при помощи сварки. Жесткое соединение настила 8 с хребтовой балкой 1 и концевыми балками 3 реализовано с помощью сварки встык с их верхними поверхностями.
В местах соединения настила 8 с хребтовой балкой 1 установлены поддерживающие элементы 9 (фиг. 5), выполненные, например, в виде уголков. Поддерживающие элементы позволяют обеспечить более надежное и жесткое соединение хребтовой балки 1 с настилом 8. Шаг между соседними поддерживающими элементами 9 составляет 250-450 мм.
Выбор оптимального расстояния между соседними поддерживающими элементами выявлен расчетным путем. Рекомендуется не выходить за указанный диапазон, так как применение шага между соседними поддерживающими элементами менее 250 мм влияет на увеличение материалоемкости и утяжеляет конструкцию, а соответственно уменьшает ее провозную способность, а использование шага более 450 мм не обеспечивает необходимую жесткость в соединение настила с хребтовой балкой.
Создание конструкции с дополнительным усилением в виде промежуточных балок и продольных балок, подкрепленных поперечными балками, на которой закреплен настил с применением поддерживающих элементов в месте соединения с хребтовой балкой позволяет создать более жесткий и надежный каркас способный выдерживать грузы и не деформироваться, то есть более адаптированный для перевозки тяжелых грузов, что непосредственным образом влияет на повышение эксплуатационных характеристик.
Выполнение настила из составных частей и соединение его встык с верхней поверхностью хребтовой балки позволяет задействовать и использовать в качестве настила пола верхнюю поверхность хребтовой балки. Данное решение позволяет уменьшить количество материала необходимого для реализации настила, что значительно снижает металлоемкость конструкции. Снижение металлоемкости позволяет облегчить конструкцию в целом - это положительно сказывается на ее провозной способности, а соответственно влияет на повышение эксплуатационных характеристик.
По сравнению с известными техническими решениями применение данной конструкции за счет создания усиления, а соответственно придания жесткости и надежности в необходимых местах и уменьшения металлоемкости в других позволяет добиться оптимальных показателей надежности и металлоемкости, которые в совокупности приводят к повышению эксплуатационных характеристик рамы грузового вагона в целом более адаптированной к перевозке тяжелого груза и способной к более долгой эксплуатации.