ХРЕБТОВАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции хребтовой балки грузовых вагонов. Техническим результатом полезной модели является повышение прочности и надежности конструкций хребтовых балок.
Известна хребтовая балка железнодорожного вагона, выполненная из двух балок зетового профиля, имеющая упоры для поглощающего аппарата автосцепного устройства, состоящие из вертикальных опорных и задней стенок, боковых стенок и подкрепляющих ребер [В.Г.Голованов, В.И.Ладыгин. Автосцепка. - М.: «Трансжелдориздат», 1956 - С.44-76, Фиг.64, 65, 79].
Недостатком такой конструкции является то, что упоры имеют равную продольную жесткость вдоль вертикальной оси, в то время как Z-образный профиль хребтовой балки имеет большую жесткость в верхней части поперечного сечения. За счет этого нагрузка передается преимущественно на нижнюю часть Z-образного профиля, создавая концентрацию напряжений и снижая прочность хребтовой балки.
Наиболее близкой является конструкция хребтовой балки, состоящей из вертикальных опорных боковых стенок, нижнего ребра U-образной формы и ребер жесткости. Средние из ребер жесткости продлены за заднюю стенку упора, что увеличивает жесткость верхней части упора и создает условия для более равномерной передачи нагрузки на хребтовую балку [Патент США №3677198, 1972].
Недостатком такой конструкции является то, что некоторые типы грузовых вагонов имеют в конструкции своей хребтовой балки элементы, располагаемые непосредственно за упорами автосцепного устройства, что делает невозможным использование удлиненных промежуточных ребер.
Полезная модель направлена на создание равномерной передачи продольных нагрузок через упоры на хребтовую балку при ограничении габаритов конструкции упора задней и опорными стенками.
Это достигается тем, что в хребтовой балке, включающей две соединенные между собой балки Z-образного профиля и упоры автосцепного, которые устройства содержат опорные, задние и боковые стенки, а также ребра жесткости и при этом взаимодействуют с вертикальными стенками и полками балок Z-образного профиля, отличающаяся тем, что боковые стенки упора выполнены в виде прямоугольной трапеции, большее основание которой жестко связано с его опорной стенкой, а меньшее - с задней, в нижнем ребре жесткости выполнен вырез  Ω-образной формы, а в остальных - вырез U-образной формы.
Боковая стенка упора может быть выполнена составной из отдельных элементов, установленных между ребрами жесткости.
Использование боковой стенки переменной в плане формы в совокупности с ребрами жесткости, имеющими фигурные вырезы, позволяет снизить продольную жесткость упора в нижней части за счет более короткого по сравнению с верхней частью упора поперечного сечения боковой стенки.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан пример конструктивного исполнения хребтовой балки; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - разрез по линии А-А; а на фиг.4 - вид снизу; на фиг.5, 6, 7 и 8 - аналогичные виды при выполнении боковой стенки упора составной.
Хребтовая балка, показанная на фиг.1 и фиг.2, содержит балки 1 Z-образного сечения и задний упор автосцепного устройства, состоящий из опорной 2, задней 3, и боковых 4 стенок соединенных между собой, а также с ребрами жесткости 5 и 6 сваркой.
В верхней части конструкции упора установлены ребра жесткости 5 с вырезом U-образной формы для передачи продольных усилий от опорных 2 стенок к вертикальным стенкам балок 1 Z-образного профиля. В его нижней
части установлены ребра 6 с вырезом  Ω-образной формы передачи продольных нагрузок от опорных 2 стенок к нижним полкам балок 1 Z-образного профиля.
Опорные 2 и задняя 3 стенки, а также нижнее 6 ребро жесткости привариваются к вертикальной стенке балки Z-образного профиля, а боковая стенка 4 вместе с опорными 2 и задней 3 стенками привариваются к верхней полке балки Z-образного профиля.
Каждая боковая 4 стенка упора выполнена в виде прямоугольной трапеции, большее основание которой жестко связано с его опорной 2 стенкой, а меньшее - с задней 3.
Боковая 4 стенка может быть выполнена из отдельных вертикально расположенных секций. Секции в этом случае размещены между смежными ребрами жесткости 5, а также между ребрами 5 и ребрами 6. Между ребрами длина каждой секции стенки 4 увеличивается в направлении от  Ω-образного выреза ребра 6 к верхней полке балки Z-образного профиля. Наиболее короткие секции боковой стенки 4 размещены между ребром 6 с вырезом  Ω-образной формы и смежным с ним ребром 5 с вырезом U-образной формы. В направлении верхней полки балки Z-образного профиля увеличивается длина каждой последующей секции боковой стенки 4. Секции боковой стенки 4 контактируют с боковой стенкой 2.
Выполнение боковой 4 стенки переменного по высоте сечения с удлинением в верхней части, а также ребер жесткости 5, 6 с вырезами позволяет увеличить продольную жесткость конструкции упора в его верхней части и тем самым более равномерно распределить продольные нагрузки между стенками и верхней полкой хребтовой балки, что способствует уменьшению концентрации напряжений в нижней части ее сечения и повышению ее прочности. При этом изменение продольной жесткости только за счет формы элементов конструкции упора в плане позволяет ограничить используемый сортамент материалов за счет выполнения элементов конструкции упора из листового материала одной толщины.