КРОНШТЕЙН ДЛЯ ЗАПАСНОГО РЕЗЕРВУАРА

Предлагаемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям узлов крепления запасных резервуаров грузовых вагонов.
Известны различные технические решения в рассматриваемой области.
Так, из патента RU №178864 на полезную модель (МПК B61F1/02, B61D3/00, B60T17/06, B61D7/00, опубл. 19.04.2018) известен узел крепления запасного резервуара грузового вагона, который содержит кронштейны, жёстко закреплённые на хребтовой балке рамы грузового вагона, содержащей нижние полки с крайними наружными гранями, крепёжные хомуты, посредством которых запасной резервуар крепится к кронштейнам. Запасной резервуар расположен вдоль хребтовой балки под нижними полками и не выступает за их крайние наружные грани. Однако кронштейн запасного резервуара согласно указанному решению будет иметь низкую усталостную прочность.
Известен патент RU №97686 на полезную модель (МПК B61D3/00, опубл. 20.09.2010). Узел крепления запасного грузового вагона содержит запасной резервуар, кронштейны, жёстко закреплённые на нижней полке хребтовой балки рамы грузового вагона, а также крепёжные хомуты, посредством которых запасной резервуар крепится к кронштейнам. Однако узла крепления запасного резервуара грузового вагона будет иметь недостаточную жёсткость, что обусловлено размещением узла крепления нижней полке хребтовой балки рамы вагона. При воздействии эксплуатационных нагрузок такое расположение узла крепления может привести к возникновению вибрации кронштейнов и запасного резервуара, и возможным поломкам элементов тормозной системы.
Также известен узел крепления запасного резервуара модели Р7-78 (см. ссылку https://vuzlit.ru/964885/zapasnoy_rezervuar). Запасной резервуар крепится прочно к кронштейнам рамы вагона через приваренные прокладки хомутами, стопорными шайбами, гайками или корончатыми гайками с фиксацией их шплинтами, входящими в прорези гаек.
Недостаток известного решения заключается в том, что кронштейн запасного резервуара крепится консольно к боковой балке, что приводит к возникновению изгибающего момента, который, в свою очередь, приводит к повышенным значениям напряжений в зоне крепления.
Известна также 80-ти футовая платформа для крупнотоннажных контейнеров 13-6903 (см. https://www.uniwagon.com/products/platforms_for_the_transportation_of_large-capacity_containers/platform_for_the_transportation_of_large-capacity_containers_13-6903/). Конструкция кронштейна для запасного резервуара, применяемая на данной платформе, предусматривает его крепление на боковой балке платформы и включает ложементы, горизонтальные и вертикальные ребра, которые замыкаются на нижний и верхний листы боковой балки. Данный кронштейн принят за прототип. Недостатком прототипа является то, что сварные швы рёбер лежат в зоне повышенных напряжений, что может привести к снижению усталостной прочности конструкции.
Дальнейшее усовершенствование вагонного парка требует разработки таких конструкций составных элементов вагонов, которые могли бы удовлетворять повышенным требованиям к надёжности и безопасности грузовых перевозок. Предлагаемая полезная модель за счёт добавления горизонтального ребра обеспечивает повышенную усталостную прочность кронштейна для запасного резервуара, и, следовательно, повышенную надёжность, за счёт снижения напряжений в зоне сварных швов.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надёжности кронштейна для запасного резервуара, а, именно, повышение усталостной прочности конструкции.
В
Достигается технический результат тем, что кронштейн запасного резервуара, содержащий два ложемента для крепления между ними запасного резервуара, к каждому из которых приварено горизонтальное и вертикальное ребра в виде косынок, причём горизонтальные ребра жёстко закреплены на нижнем листе балки, а вертикальные ребра жёстко закреплены на  вертикальном листе балки на расстоянии Lдруг от друга, выполнен так, что вертикальные ребра сверху упираются в дополнительное горизонтальное ребро в виде пластины из листового проката, жёстко закреплённое своей боковой гранью на вертикальной стенке балки между верхним и нижнем листами балки и параллельно им.
Кроме того, выполняются следующие соотношения:
В
ДГ
В
0,6s  ≤  s≤1,4  s,
В
ДГ
В
L  ≤ L≤  2,5 L,
В
ДГ
В
0,3H  ≤  H≤ 0,8H,
где:
В
s – толщина вертикальных рёбер;
В
L – расстояние между вертикальными рёбрами;
ДГ
s  –толщина дополнительного горизонтального ребра;
ДГ
L  –длина дополнительного горизонтального ребра;
В
H –высота вертикального листа боковой балки;
ДГ
H  –расстояние от нижнего листа до дополнительного горизонтального ребра.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурой, на которой представлен общий вид кронштейна запасного резервуара,
где:
1 – вертикальный лист балки;
2 – верхний лист балки;
3 – нижний лист балки;
4 – ложементы;
5 – горизонтальные ребра;
6 – вертикальные ребра;
7 – дополнительное горизонтальное ребро.
В
Согласно варианту реализации полезной модели, показанному на фигуре, кронштейн запасного резервуара содержит два ложемента 4, к каждому из которых посредством сварки жёстко закреплено одно горизонтальное ребро 5 и одно вертикальное ребро 6, выполненные в виде косынок. Указанные горизонтальные и вертикальные ребра также жёстко закреплены посредством сварки на нижнем листе 3 и вертикальном листе 1 балки, соответственно, на расстоянии L друг от друга. Вертикальные ребра 6 сверху упираются в дополнительное горизонтальное ребро 7, выполненное в виде пластины из листового проката, жёстко закреплённой своей боковой гранью на вертикальном листе 1 балки между верхним листом 2 и нижним листом 3 балки и параллельно им.
Введение в конструкцию кронштейна дополнительного горизонтального ребра 7 позволяет укрепить зону крепления вертикальных рёбер, а также исключить крепление вертикальных рёбер 6 к верхнему листу 2 балки, и, тем самым, позволяет вывести сварные швы из зоны повышенных напряжений.
ДГ
В
В
ДГ
В
При значении толщины дополнительного горизонтального ребра s< 0,6s, где s представляет собой толщину вертикального ребра 6, ребро 7 не обеспечивает необходимую жесткость из-за малой толщины и, следовательно,  не обеспечивает требуемое усиление конструкции кронштейна. С другой стороны, при значении s> 1,4s из-за большой толщины ребра 7 возникает вероятность повреждения указанным ребром балки при приложении к ним нагрузки.
ДГ
В
ДГ
В
В случае если длина дополнительного горизонтального ребра L меньше расстояния L между вертикальными рёбрами, ребро 7 не упирается в вертикальные ребра 6, а при значении L, превышающем 2,5L, напряжения в зоне кронштейна выходят на постоянный уровень и перестают меняться.
ДГ
В
ДГ
В
В
При значениях расстояния от нижнего листа до дополнительного горизонтального ребра H < 0,3H или H> 0,8H, где H представляет собой высоту вертикального листа балки, напряжения в зоне присоединения горизонтального 7 ребра к вертикальному 1 листу балки сильно увеличиваются, поскольку горизонтальное 7 ребро в значительной степени выходит за линию нейтрального изгиба балки.
Таким образом, благодаря введению в конструкцию кронштейна дополнительного горизонтального ребра, предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение усталостной прочности кронштейна для запасного резервуара, за счёт снижения напряжения в зоне сварных швов, тем самым обеспечивая повышение надёжности конструкции.