Рама железнодорожной платформы

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается, в частности конструкции боковых балок рам длиннобазных платформ.
Известна железнодорожная платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров, содержащая установленную на ходовые тележки раму, включающую укороченную хребтовую балку из зетового профиля, соединенную раскосами с боковыми балками, фитинговые упоры, концевые, шкворневые и поперечные промежуточные балки, автосцепное и тормозное оборудование. Раскосы выполнены из зета, соответствующего профилю зета хребтовой балки, боковые балки - из сварного двутавра, верхняя поверхность которого находится на одном уровне с верхними поверхностями концевых и шкворневых балок и расположена выше укороченных хребтовых балок с раскосами и поперечных промежуточных балок. Фитинговые упоры установлены на боковых балках, причем крайние из них являются одинарными, остальные - спаренными с возможностью откидывания и расположением ближайших к шкворневым балкам над поперечными промежуточными балками, остальных - между другими поперечными промежуточными балками. Места соединения поперечных промежуточных балок с боковыми балками усилены ребрами, закрепленными на вертикальных стенках и верхних полках боковых балок (RU №83984, МПК B61D 3/08, B61F 1/08, опубл. 27.06.2009).
Недостатком известного технического решения является высокая загруженность элементов укороченной хребтовой балки из зетовых профилей и как следствие возникающие в зонах примыкания поперечных и шкворневых балок повреждений в эксплуатации.
Известен вагон-платформа для крупнотоннажных контейнеров, включающий ходовые части, автосцепное и тормозное оборудование, раму с фитинговыми упорами, установленными на боковых балках. Рама выполнена из двух концевых и средней частей, скрепленных между собой. Каждая концевая часть рамы содержит поперечные балки - шкворневую и торцевую, а также продольные балки - укороченную хребтовую и выступающие над ней боковые балки двутаврового сечения, к торцам свободных концов которых жестко закреплены плоские заглушки. К укороченной хребтовой балке примыкают два раскоса, соединяющих ее со шкворневой балкой, и два раскоса, соединяющих ее с заглушками боковых балок, при этом к заглушкам примыкают поперечные связи, скрепленные соответственно с верхней и нижней полками раскосов.  Средняя часть рамы содержит две боковые балки, жестко соединенные между собой несколькими поперечными балками. Каждая боковая балка выполнена коробчатой, в ее вертикальных стенках изготовлены несколько продольных отверстий, и своей торцевой частью примыкает к заглушке соответствующей боковой балки концевой части рамы с совмещением верхних и нижних полок стыкуемых балок. Наружная вертикальная стенка коробчатого профиля установлена в одной плоскости с вертикальной стенкой двутаврового профиля, а внутренняя вертикальная стенка совмещена с вертикальной стенкой раскоса укороченной хребтовой балки. Раскосы, соединяющие укороченные хребтовые балки с боковыми балками средней части рамы, выполнены из зетобразного профиля, при этом верхние полки профиля обращены к боковым балкам. Боковые балки концевых и средней частей рамы выступают над укороченными хребтовыми балками на величину, равную 0,23-0,25 высоты боковых балок средней части рамы. В нижних накладках, усиливающих места соединения раскосов с укороченными хребтовыми балками, выполнены отверстия, подкрепленные приварными шайбами. Ширина плоских заглушек равна ширине полок боковых балок средней части рамы. Профиль боковых балок концевых частей рамы в нижней части имеет переменную высоту с увеличением к средней части рамы. Места соединения раскосов и боковых балок с заглушками концевых частей рамы усилены горизонтальными и вертикальными ребрами, а с укороченными хребтовыми балками-накладками (RU №2329906, МПК B61D 3/08, B61F 1/02, опубл. 27.07.2008).
Недостатком известного технического решения является применение катанного зетового профиля, имеющего фиксированные толщины горизонтальных и вертикальных полок и как следствие неравномерно нагруженную конструкцию рамы вагона.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является Балка боковая рамы железнодорожной платформы, имеющая коробчатое сечение и отверстия в вертикальной стенке, отличающаяся тем, что балка выполнена из несимметричного двутавра и состоит из верхней полки, нижней полки, вертикальной стенки, каждая из которых имеет переменную толщину, дополнительно в центральной части балки имеется вертикальная стенка с отверстиями, в совокупности с верхней и нижней полками и вертикальной стенкой, образующими ее коробчатое сечение, при этом отверстия в вертикальной стенке и дополнительной вертикальной стенке расположены напротив друг друга и замкнуты между собой обечайками (RU №183177, МПК B61F 1/02, B61D 3/00, опубл. 12.09.2018).
Недостатком наиболее близкого технического решения является недостаточная прочность рамы с использованием боковой балки указанной конструкции.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является недостаточная прочность рамы железнодорожной платформы.
Технический результат заключается в повышении прочности рамы железнодорожной платформы.
Технический результат достигается тем, что рама железнодорожной платформы содержит две консоли, соединенные с несущими боковыми балками шкворневыми балками. Несущие боковые балки соединены между собой поперечными соединительными балками. Концевые балки П-образного сечения являются замыкающим звеном рамы. Каждая балка боковая рамы железнодорожной платформы выполнена из симметричного двутавра и состоит из верхней, нижней полок равной ширины, стенки и дополнительной стенки, которые в совокупности образуют коробчатое сечение балки. Полка верхняя и полка нижняя выполнены фигурными в местах установки верхних и нижних листов шкворневой и концевой балок.
Фигурность полок выражается в том, что полка верхняя и полка нижняя балки боковой в местах сопряжения со шкворневой и концевой балками содержат выступы высотой не менее 180 мм и радиусные переходы, радиус которых составляет не менее 150 мм, отношение ширины выступов в местах сопряжения с концевой и шкворневой балками к ширине верхней полки боковой балки составляет 1,5-2,35. Верхняя и нижняя полки боковой балки выполнены переменной толщины, причем их толщина уменьшается от центра балки к ее краям. Стенка боковой балки выполнена переменной высоты, причем ее высота уменьшается от центра балки к ее консольным частям, при этом отношение высоты концевых частей боковой балки к её средней части составляет 0,27-0,38.
Дополнительная стенка боковой балки имеет длину не менее 6000 мм и может быть выполнена как цельной, так и составной из нескольких частей, а расстояние между стенками боковой балки может составлять половину от ширины верхних и нижних полок боковой балки. В стенке и дополнительной стенке выполнены отверстия, расположенные напротив друг друга и замкнутые между собой обечайками. Отношение диаметра отверстия к высоте средней части стенки боковой балки составляет 0,45-0,55, расстояние от центра отверстия стенки балки боковой до верхней полки балки боковой равно диаметру отверстия, расстояние между центрами соседних отверстий составляет не менее двух диаметров отверстий. Приведенные геометрические размеры являются наиболее оптимальными при расположении отверстий, т. к. приближение отверстий к полкам балки (к сжатому/растянутому поясам) приведет к снижению надежности конструкции, а изменение расстояния между центрами отверстий в меньшую сторону приведет к снижению устойчивости сжатых элементов при действии продольных нагрузок.
Признаками полезной модели являются:
1. Рама железнодорожной платформы
2. содержащая концевые балки,
3. две консоли,
4. соединенные с несущими боковыми балками шкворневыми балками.
5. Несущие боковые балки соединены между собой поперечными соединительными балками.
6. Каждая балка боковая рамы железнодорожной платформы выполнена из симметричного двутавра
7. и состоит из верхней, нижней полок равной ширины,
8. стенки
9. и дополнительной стенки,
10. Полка верхняя и полка нижняя балки боковой выполнены фигурными в местах установки верхних и нижних листов шкворневой и концевойбалок.
11. Полка верхняя и полка нижняя балки боковой имеют выступы и радиусные переходы
12. Верхняя и нижняя полки балки боковой выполнены переменной толщины, причем их толщина уменьшается от центра балки к ее краям.
13. Стенка балки боковой выполнена переменной высоты, причем ее высота уменьшается от центра балки к ее консольным частям.
14. Дополнительная стенка размером ≥ 6000 мм выполнена цельной.
15. В стенке и дополнительной стенке выполнены отверстия, расположенные напротив друг друга и замкнутые между собой обечайками.
Признаки 1-5, 8-9, 13-15 являются общими с прототипом, признаки 6-7, 10-12 являются отличительными признаками полезной модели.
Полезная модель поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид рамы,
фиг. 2 - вид сверху рамы,
фиг. 3 - общий вид боковой балки,
фиг. 4 - вид спереди балки боковой,
фиг. 5 -вид спереди балки боковой с указанием поперечного сечения А-А,
фиг. 6 - вид сверху балки боковой с выносным элементом Б,
фиг. 7 - поперечное сечение А-А балки боковой,
фиг. 8 - выносной элемент Б полки балки боковой,
фиг. 9 - общий вид балки боковой.
Обозначения на чертежах:
1 - консоль,
2 - боковая балка,
3 - шкворневая балка,
4 - поперечная соединительная балка,
5 - концевая балка,
6 - верхняя полка балки боковой,
7 - нижняя полка балки боковой,
8 - стенка балки боковой,
9 - дополнительная стенка балки боковой,
10 - отверстие,
11 - обечайка,
12 - выступы полок,
l1 - длина дополнительной стенки 9,
l2 - расстояние между центрами соседних отверстий 10,
l3 - расстояние между стенками 8 и 9,
l4 - ширина выступов в местах сопряжения боковой балки с концевой 5 и шкворневой 3 балками,
h1 - высота концевой части боковой балки,
h2 - высота средней части боковой балки,
h3 - расстояние от центра отверстия 10 стенки 8 балки боковой до верхней полки 6 балки боковой,
h4 - ширина верхних 6 и нижних 7 полок боковой балки,
h5 - высота выступов верхних 6 и нижних 7 полок боковой балки,
d - диаметр отверстия 10,
R - радиус радиусных переходов от боковой балки 2 к концевой 5 и шкворневой 3 балкам.
Рама железнодорожной платформы содержит две консоли 1, соединенные с несущими боковыми балками 2 шкворневыми балками 3. Несущие боковые балки 2 соединены между собой поперечными соединительными балками 4. Концевые балки 5 П-образного сечения, являются замыкающим звеном рамы (фиг. 2).
Каждая балка боковая 2 рамы железнодорожной платформы (фиг. 1-9) выполнена из симметричного двутавра и состоит из верхней 6, нижней 7 полок равной ширины, стенки 8 и дополнительной стенки 9, которые в совокупности образуют коробчатое сечение балки 2.
Полка верхняя 6 и полка нижняя 7 выполнены фигурными (фиг. 4 и 5) в местах установки верхних и нижних листов шкворневой 3 и концевой 5 балок. Фигурность полок 6 и 7 обуславливается тем, что полки 6 и 7 имеют выступы 12 высотой h5 не менее 180 мм, радиус R радиусных переходов от полок боковой балки 2 к концевой 5 и шкворневой 3 балкам составляет не менее 150 мм, отношение ширины l4 выступов в местах сопряжения с концевой 5 и шкворневой 3 балками к ширине h4 верхних 6 и нижних 7 полок боковой балки 2 составляет 1,5-2,35 (фиг. 8).
Верхняя 6 и нижняя 7 полки боковой балки 2 выполнены переменной толщины, причем их толщина уменьшается от центра боковой балки 2 к ее краям. Стенка 8 выполнена переменной высоты, причем ее высота уменьшается от центра боковой балки 2 к ее консольным частям (фиг. 5), при этом отношение высоты h1 концевых частей боковой балки 2 к высоте h2 её средней части составляет 0,27-0,38, которое является оптимальным при оценке инерционных характеристик по критериям прочности.
Дополнительная стенка 9 имеет длину l1 не менее 6000 мм (фиг.4) и может быть выполнена как цельной, так и составной из нескольких частей, а расстояние l3 между стенками 8 и 9 может составлять половину от ширины h4 верхних и нижних полок боковой балки (фиг. 7).
В стенке 8 и дополнительной стенке 9 выполнены отверстия 10, расположенные напротив друг друга и замкнутые между собой обечайками 11 (фиг. 3-5).Отношение диаметра d отверстия 10 к высоте h2 (фиг. 5) средней части стенки боковой балки составляет 0,45-0,55, расстояние от центра отверстия 10 стенки балки боковой 2 до верхней полки 6 балки боковой 2 равно диаметру d отверстия, при этом расстояние между центрами соседних отверстий 10 составляет не менее 2d.
Приведенные геометрические размеры являются наиболее оптимальными при расположении отверстий 10, т. к. приближение отверстий к полкам 6 и 7 балки 2 (к сжатому/растянутому поясам) приведет к снижению надежности конструкции, а изменение размера l2 в меньшую сторону приведет к снижению устойчивости сжатых элементов при действии продольных нагрузок.
Таким образом, предлагаемая конструкция балки боковой позволяет повысить жесткость всей конструкции рамы железнодорожной платформы.