ХРЕБТОВАЯ БАЛКА ГРУЗОВОГО ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СЪЁМНЫХ МОДУЛЕЙ

Полезная модель относится к подвижному железнодорожному транспорту, в частности к конструкции хребтовой балки вагона-платформы для перевозки съёмных модулей, в том числе и вагоны-платформы сочленённого типа.
Из уровня техники известен шестиосный вагон-платформа сочленённого типа со съёмными кузовами («Шестиосный вагон-платформа сочленённого типа со съёмными кузовами для перевозки широкой номенклатуры грузов» / Время ОВК № 2, август 2017, стр. 29, http://vremyaovk.uniwagon.com/upload/iblock/de3/vremyaovk_5_august_2017.pdf), содержащий две секции, каждая из которых имеет раму, выполненную в виде балочного каркаса, которая содержит хребтовую балку. Хребтовая балка выполнена с элементами базирования для съёмных кузовов, выполненных в виде базирующих отверстий для предотвращения смещения съёмных кузовов во время движения, а также для установки турникетной опоры, при её наличии. Также данное решение наглядно представлено в открытом доступе: http://vremyaovk.uniwagon.com/article/vagon-v-detalyakh/shestiosnyy-vagon-platforma-sochlenennogo-tipa-so-semnymi-kuzovami-dlya-perevozki-shirokoy-nomenklat/.
Заявляемая полезная модель является развитием указанного технического решения и направлена на повышение прочности хребтовой балки вагона-платформы в зоне закрепления съёмных кузовов (модулей) без увеличения металлоёмкости рамы вагона-платформы.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности хребтовой балки рамы вагона-платформы за счёт локального упрочнения зон вблизи базирующих отверстий, предназначенных для установки съёмных модулей (кузовов) и турникетной опоры, при её наличии.
Указанный технический результат достигается тем, что в хребтовой балке рамы грузового вагона-платформы для перевозки съёмных модулей, содержащей верхнюю полку, в которой выполнены элементы базирования съёмных модулей в виде базирующих отверстий диаметра d, и боковые стенки, согласно настоящей полезной модели, верхняя полка хребтовой балки толщиной S1 выполнена с усиливающей накладкой толщиной S2, составляющей от 1/2S1 до 1S1, которая расположена с нижней стороны верхней полки в зоне базирующих отверстий так, что отношение расстояния b от центра каждого базирующего отверстия до ближайшего края усиливающей накладки к диаметру d базирующего отверстия составляет от 0,8 до 3,5. Усиливающая накладка может быть выполнена переменной толщины S2. С обеих сторон от усиливающей накладки на внутренней стороне верхней полки хребтовой балки могут быть закреплены дополнительные усиливающие накладки толщиной S3, составляющей от 1/3S2 до 2/3S2 и длиной a, составляющей от 0,25b до 0,6b. Между нижней поверхностью верхней полки хребтовой балки и усиливающей накладкой может быть установлена дополнительная накладка толщиной S3, составляющей от 1/3S2 до 2/3S2, и длиной c, при этом отношение d/c составляет от 0,25 до 0,7.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1 – консольная часть рамы вагона-платформы (изометрический вид), фиг. 2 – разрез А-А фиг. 1, фиг. 3 – вид снизу на верхнюю полку хребтовой балки с дополнительными усиливающими накладками с обеих сторон от усиливающей накладки, фиг. 4 – вид снизу на верхнюю полку хребтовой балки с дополнительными усиливающими накладками под усиливающей накладкой (изометрический вид), фиг. 5 – местный продольный разрез верхней полки хребтовой балки на фиг. 4.
Хребтовая балка 1 рамы вагона-платформы для перевозки съёмных модулей (кузовов) содержит верхнюю полку 2 толщиной S1, на которой выполнены элементы базирования съемных модулей в виде базирующих отверстий 3 диаметра d, которые могут быть известны как упоры съемных модулей (кузовов), оснащенные упорными кольцами 3.1, и боковые стенки 4. Верхняя полка 2 хребтовой балки 1, в представленном варианте выполненная из двух листов, в зоне базирующих отверстий 3 с нижней стороны снабжена усиливающей накладкой 5 толщиной S2, расположенной между боковыми стенками хребтовой балки 4. Усиливающая накладка 5 расположена таким образом, что центр каждого базирующего отверстия 3 находится на расстоянии b от ближайшего к нему торцевого края усиливающей накладки 5. В качестве варианта развития с обеих сторон от усиливающей накладки 5 на внутренней стороне верхней полки 2 хребтовой балки 1 могут быть расположены дополнительные усиливающие накладки 6 толщиной S3 и длиной a. Кроме того, в качестве варианта развития между нижней поверхностью верхней полки 2 хребтовой балки 1 и усиливающей накладкой 5 может быть расположена дополнительная усиливающая накладка 7 толщиной S3 и длиной с. Усиливающая накладка 5 и дополнительные усиливающие накладки 6 и 7 также, как и верхняя полка хребтовой балки, могут быть выполнены из двух листов.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности хребтовой балки рамы вагона-платформы, достигается следующим образом.
Закрепление усиливающей накладки с нижней стороны верхней полки хребтовой балки рамы вагона-платформы в зоне базирующих отверстий для упоров съёмных модулей (кузовов) обеспечивает повышение прочности хребтовой балки рамы вагона-платформы, так как позволяет эффективно снизить напряжения, действующие на хребтовую балку со стороны установленных съемных модулей (кузовов) за счет локального упрочнения зон базирующих отверстий, предназначенных для установки и закрепления съемных модулей, являющихся зонами повышенной нагрузки.
Толщина S2 усиливающей накладки выполнена в диапазоне размеров 1/2S1 до 1S1. Выполнение усиливающей накладки меньшей толщины не обеспечивает упрочнения вокруг базирующих отверстий верхней полки хребтовой балки рамы вагона-платформы, а выполнение большей толщины – значительно увеличивает металлоемкость хребтовой балки, но при незначительном повышении её прочности. Выполнение усиливающей накладки переменной толщины обеспечивает повышение прочности вокруг базирующих отверстий при незначительном увеличении металлоемкости хребтовой балки.
Выполнение усиливающей накладки таким образом, что отношение расстояния b от центра каждого базирующего отверстия до ближайшего края усиливающей накладки к диаметру d базирующего отверстия составляет от 0,8 до 3,5, так как при значении b меньшем, чем 0,8 d, напряжения в зоне базирующих отверстий хребтовой балки снижаются незначительно, а при значении b большем, чем 3,5d значительно увеличивается металлоемкость хребтовой балки при незначительном упрочнении верхней полки хребтовой балки.
Закрепление дополнительных усиливающих накладок на нижней стороне верхней полки хребтовой балки с обеих сторон от усиливающей накладки, выполненных меньшей толщины S3, составляющей от 1/3S2 до 2/3S2, и длиной a, составляющей от 0,25b до 0,6b, обеспечивает повышение прочности при незначительном увеличении металлоемкости за счет локального упрочнения в области каждого края усиливающей накладки, позволяющего снизить напряжения, возникающие на сварных швах усиливающей накладки и нижней поверхности верхней полки хребтовой балки. Расположение между нижней поверхностью верхней полки хребтовой балки и усиливающей накладкой дополнительной усиливающей накладки толщиной S3 длиной c также обеспечивает повышение прочности хребтовой балки рамы вагона-платформы за счет локального упрочнения зон вблизи базирующих отверстий, позволяющего снизить напряжения, которые действуют на хребтовую балку со стороны установленных съёмных модулей (кузовов).
При установке и закреплении дополнительных усиливающих накладок незначительно повышается металлоемкость хребтовой балки за счет выполнения всех усиливающих накладок с оптимальными параметрами для наилучшего локального упрочнения зон базирующих отверстий хребтовой балки для установки съёмных модулей (кузовов) при условии значительного повышения прочностных характеристик хребтовой балки рамы вагона-платформы. Параметры толщины и длины дополнительных накладок обусловлена с меньшей стороны минимальным повышением прочности, а с большей стороны увеличением металлоемкости при незначительном увеличении локального упрочнения.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность хребтовой балки рамы вагона-платформы за счет локального упрочнения зон вблизи базирующих отверстий, предназначенных для установки съёмных модулей (кузовов) и турникетной опоры, при её наличии.