ХРЕБТОВАЯ БАЛКА ГРУЗОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛУВАГОНА С РАЗГРУЗОЧНЫМИ ЛЮКАМИ

Полезная модель относится к области железнодорожных транспортных средств, в частности к грузовым полувагонам с разгрузочными люками, предназначенным для перевозки насыпных грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков.
Известна рама кузова, имеющая хребтовую балку, состоящую из двух сваренных между собой продольным швом Z-образных профилей, перекрытых в месте соединения двутавром. На двутаврах укреплены кронштейны петель для шарнирного навешивания крышек разгрузочных люков. Люки в открытом положении располагаются на специальных упорах (см. рис. 9.18 на стр. 499, Конструирование и расчет вагонов: Учебник для вузов ж.-д. В.В.Лукин и др. М., УМК МПС России, 2000. 731 с.). Недостатком помянутого полувагона является то, что использование Z-образных профилей при изготовлении хребтовой балки приводит к уменьшению жесткости и прочности нижней балки из-за разомкнутого соединения зетов и предусматривает применение дополнительного перекрытия для усиления конструкции, что приводит к увеличению высоты пола кузова и уменьшению его полезного объема.
Из описания к патенту на полезную модель RU 118599, МПК B61D 7/02, B61F 1/02, приоритет 03.05.2012, известна хребтовая балка грузового железнодорожного полувагона с разгрузочными люками высотой "А", состоящая из нижней балки высотой "В", которая может состоять их двух балок Z-образного профиля, образующих единую сварную конструкцию, и верхней балки высотой «С», которая может быть выполнена в виде балки двутаврового профиля. Высота «А» хребтовой балки может находиться в пределах 440-500 мм, при этом высота «С» верхней балки в предпочтительном варианте реализации может находиться в пределах 130-189 мм. Минимальное значение высоты «С» верхней балки обусловлено тем, что при открытии крышки разгрузочного люка, установленной на верхней балке при помощи петель, между нижним краем боковой стенки вагона и краем крышки образуется проем для выгрузки груза, величина которого соответствует минимальной величине, установленной нормативными документами. Недостатком полезной модели является то, что минимальное значение высоты верхней балки, кроме обеспечения минимально возможной ширины проема для выгрузки, не обеспечивает необходимую прочность конструкции.
Заявленное увеличение объёма кузова, необходимое прежде всего для использования полной грузоподъемности полувагона, приводит к увеличению массы перевозимого груза и увеличению нагрузки на несущие элементы конструкции. Использование верхней балки по патенту, в котором на фиг.3, поз. 8, показана составная конструкция двутавра, а также упомянутая в формуле полезной модели конструкция верхней балки, выполненная из стандартных тавровых профилей требуемого вертикального размера, в условиях максимальной загруженности могут не обеспечить конструкцию балки необходимой прочностью и сохранить несущую способность в условиях продольного сжатия, кручения или изгиба.
Из описания к патенту на полезную модель RU 161740, МПК B61D 3/00, B61D 17/06, B61F 1/02, приоритет 27.05.2015, известен кузов полувагона с разгрузочными люками, содержащий раму, торцевые и боковые стенки, размещенные на раме. Хребтовая балка рамы состоит из нижней балки высотой «С» и верхней балки высотой «В», соотношение «С/В» находится в диапазоне от 1,64 до 2,38. Верхняя горизонтальная поверхность верхней балки выполнена шириной 90-300 мм. Данная конструкция предполагает выполнение верхней балки в виде П-образного профиля. В условиях серийного производства, как правило, такой профиль является стандартным (например, см. ГОСТ 8239-89) и имеет заданные габаритные размеры, в том числе высоту. Изготовление верхней балки, в соответствии с патентом, определенной высоты из составных элементов другого профиля является трудоемким и металлоемким, а в связи с неизбежным после соединения составных элементов появлением дополнительных локальных источников напряжений – не долговечным и не надёжным.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, является создание хребтовой балки в соответствии с предлагаемой конструкцией, обеспечивающей увеличение полезного объема кузова полувагона.
Технический результат полезной модели заключается в усилении конструкции хребтовой балки и достигается за счет применения в конструкции верхней балки совокупности профилей оптимального соотношения размеров, позволяющих использовать конструктивно полученный запас прочности для снижения высоты уровня пола и тем самым достигать увеличение полезного объема кузова полувагона.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена хребтовая балка в поперечном сечении с фрагментами крышек разгрузочных люков.
Хребтовая балка 1 грузового полувагона (не показан) с разгрузочными люками 2, содержащая нижнюю балку омега-образного профиля 3, на которой установлена верхняя балка 4 с закрепленными державками 5 петель 6 крышек люков 2, содержащая по крайней мере одну вертикальную стенку 7 и по крайней мере одну горизонтальную полку 8. Вертикальная стенка 7 верхней балки 4 выполнена составной из двух неравнополочных уголков Г-образного профиля 9, соединённых друг с другом вертикальными наружными сторонами 10, симметрично относительно оси хребтовой балки «А» с применением известных технических приёмов, при этом общая толщина «b» составной вертикальной стенки 7 по меньшей мере вдвое больше толщины «c» горизонтальной полки 8 верхней балки 4.
Предлагаемая конструкция верхней балки с толщиной составной вертикальной стенки, по меньшей мере вдвое большей толщины горизонтальной полки верхней балки, предполагает увеличение массы металла именно в области сопряжения вертикальных стенок неравнополочных уголков, непосредственно в месте приложения силовых воздействий, и, соответственно, позволяет обеспечить необходимую прочность, надёжность и долговечность конструкции.