Хребтовая балка рамы вагона

Предложенное техническое решение относится к хребтовым балкам рам вагонов.
e
m
Из уровня техники известна хребтовая балка вагона-платформы сочленённого типа, раскрытая в WO 1996035601 A1, опубл. 14.11.1996, принятая в качестве наиболее близкого аналога и содержащая две боковые вертикальные стенки, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединённых листов и содержит два крайних листа, каждый из которых имеет толщину s, и промежуточный лист, расположенный между упомянутыми крайними листами и имеющий толщину s.
Недостатком известного технического решения является повышенная масса хребтовой балки.
Техническая проблема заключается в строении боковых вертикальных стенок хребтовой балки.
Технический результат заключается в уменьшении массы хребтовой балки рамы вагона при сохранении её прочности.
e
m
m
e
Технический результат достигается за счёт того, что хребтовая балка рамы вагона содержит две боковые вертикальные стенки, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединённых листов и содержит два крайних листа, каждый из которых имеет толщину s, заданную из диапазона от 12 до 16 мм, и промежуточный лист, расположенный между упомянутыми крайними листами и имеющий толщину s, заданную из диапазона от 8 до 12 мм, при этом отношение k толщины s промежуточного листа к толщинам s крайних листов удовлетворяет условию 0,5 ≤ k ≤ 1.
e
m
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что толщина s каждого крайнего листа составляет 14 мм, а толщина s промежуточного листа составляет 10 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что в боковой стенке хребтовой балки выполнено отверстие.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что упомянутое отверстие выполнено в форме овала.
Примерный вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на:
- Фиг. 1 представлен вид сверху вагона-платформы сочленённого типа,
- Фиг. 2 вид сбоку вагона-платформы сочленённого типа,
- Фиг. 3 представлен вид сбоку рамы одной из секций вагона платформы.
1
2,
3,
2
4
3
5
1
Вагон-платформа  сочленённого типа, представленный на Фиг. 1 и 2, содержит три тележки  две одинаковые секции  каждая из которых установлена на две тележки , шарнирный узел  сочленения, посредством которого соединены секции , и два автосцепных устройства , расположенных в концевых частях вагона-платформы .
2
2
3
Каждая тележка  представляет собой двухосную тележку, при этом одна из тележек  является общей для двух секций . Очевидно, что в качестве по меньшей мере одной тележки в других вариантах выполнения предложенного технического решения может быть использована известная из уровня техники тележка.
3
1
6
7
8
9.1
6
9.2
10
11
7,
12
10
11
12
9.1
5
9.2
11
10
8
7
3
1
7
8
Каждая секция  вагона-платформы  включает в себя раму , содержащую хребтовую балку , шкворневую балку , поперечные балки: две поперечные концевые балки , расположенные в концевых частях рамы , и промежуточную поперечную балку , турникетную опору , содержащую поворотную площадку , выполненную с возможностью размещения на одной из поперечных балок и шарнирно прикреплённую к хребтовой балке  фитинговые упоры , прикреплённые к поперечным балкам и поворотной площадке  турникетной поры . Одна часть фитинговых упоров , прикреплённых к поперечным балкам, расположена на концевой балке , расположенной рядом с автосцепным устройством , а вторая часть - на промежуточной поперечной балке , предназначенной для опоры поворотной площадки  турникетной опоры . Шкворневая балка  и поперечные балки прикреплены к хребтовой балке , например, посредством сварки. Секции  вагона-платформы  не содержат боковых продольных балок, параллельных хребтовой балке  и обычно прикрепляемых к поперечным балкам и шкворневой балке , что увеличивает нагрузку на поперечные балки.
6
3
2
3
1
Каждая рама  секции  вагона платформы опирается на две тележки , одна из которых является общей для двух секций  вагона-платформы .
7
6
3
1
7
5
4
Для ясности описания хребтовой балки  на Фиг. 3 представлена рама  одной из секций  вагона-платформы  с местными разрезами в концевых частях. В хребтовой балке  закреплена часть автосцепного устройства  и часть шарнирного узла  сочленения.
7
13
14
15
13
14
16.1
16.2
16.1
16.1
16.2
15
13
14
13
14
15
13
e
m
Хребтовая балка  содержит верхнюю стенку , нижнюю стенку  и две боковые вертикальные стенки , каждая из которых прикреплена, например, посредством сварки, к верхней стенке  и нижней стенке  и выполнена в виде последовательно соединённых листов и содержит два крайних листа , каждый из которых имеет толщину s, и промежуточный лист , расположенный между упомянутыми крайними листами  и имеющий толщину s. Листы  и  боковых вертикальных стенок  предпочтительно выполнены металлическими. Верхняя стенка  и нижняя стенка  выполнены из листов, предпочтительно, металлических. Ширина верхней стенки  меньше ширины нижней стенки . Расстояние между боковыми вертикальными стенками  меньше ширины верхней стенки .
m
е
e
16.2
16.1
15
16.1
15
15
7
6
1
16.1
15
7
6
1
15
7
6
1
Отношение k толщины s промежуточного листа  к толщине s одного из крайних листов  в каждой вертикальной стенке  удовлетворяет условию 0,5 ≤ k ≤ 1, т. е. k задано из диапазона от 0,5 до 1,0. Увеличение k более 1,0 приведёт к росту напряжений в крайних листах  боковой вертикальной стенки , что снизит прочность и надёжность боковой вертикальной стенки , хребтовой балки , рамы  и вагона-платформы  в целом. Уменьшение k от 0,5 и увеличение толщины s крайних листов  боковых вертикальных стенок  приводит к существенному увеличению массы хребтовой балки , рамы  и вагона-платформы  в целом. Указанный диапазон k одновременно уменьшает массу и материалоёмкость, например, металлоёмкость, и сохраняет прочность боковой вертикальной стенки , хребтовой балки , рамы  и вагона-платформы  в целом.
e
m
16.1
16.2
Толщина s каждого крайнего листа  задана из диапазона от 12 до 16 мм, а толщина s промежуточного листа  задана из диапазона от 8 до 12 мм.
e
m
e
m
e
m
e
m
e
m
e
e
e
m
m
e
16.1
16.2
7
7
16.1
16.2
16.1
16.2
7
16.1
16.2
15
16.1
15
16.2
15
16.1
16.2
7
6
16.1
15
16.2
15
16.1
16.2
Толщины s и s листов  и  задают, исходя из характеристик сечения хребтовой балки : высота хребтовой балки  изменяется по её длине, соответственно, изменяются и характеристики поперечного сечения и толщины листов  и . Указанные диапазоны толщин s и s листов  и  были получены в результате прочностных расчётов хребтовой балки . Если толщина s или s по меньшей мере одного листа  или  по меньшей мере одной боковой вертикальной стенки  будет больше, чем максимальное значение соответствующего диапазона, то увеличится масса тары вагона и снизится его грузоподъёмность. Например, увеличение массы тары вагона произойдёт, если толщина s по меньшей мере одного крайнего листа  по меньшей мере одной вертикальной стенки  будет больше 16 мм, и/или увеличение массы тары вагона также произойдёт, если толщина s по меньшей мере одного промежуточного листа  по меньшей мере одной боковой вертикальной стенки  будет больше 12 мм. Если толщина s или s по меньшей мере одного листа  или  будет меньше, чем минимальное значение соответствующего диапазона, то произойдёт снижение прочности хребтовой балки , рамы  и вагона в целом. Например, снижение прочности произойдёт, если толщина s по меньшей мере одного крайнего листа  по меньшей мере одной вертикальной стенки  будет меньше 12 мм и/или толщина s по меньшей мере одного промежуточного листа  по меньшей мере одной боковой вертикальной стенки  будет меньше 8 мм. Предпочтительная толщина s каждого крайнего листа  составляет 14 мм, а предпочтительная толщина s промежуточного листа  составляет 10 мм. Таким образом, отношение k толщины s промежуточного листа к толщинам s крайних листов в предпочтительном варианте реализации составляет 10/14 = 0,71.
15
15
7
17
17
17
17
17
15
17
15
7,
6
В по меньшей мере одной боковой стенке , предпочтительно в каждой боковой стенке , хребтовой балки  предпочтительно выполнено по меньшей мере одно отверстие , например, три отверстия . По меньшей мере одно отверстие , предпочтительно каждое отверстие , выполнено в форме овала (эллипса). Выполнение по меньшей мере одного отверстия  в форме овала позволяет обеспечить равномерное распределение напряжений по его контуру и сохранить прочность боковой вертикальной стенки . Кроме того, отверстие  в форме овала более технологично по сравнению с отверстиями других форм, что упрощает изготовление и повышает технологичность конструкции боковой вертикальной стенки , хребтовой балки  рамы  и вагона в целом.
В предложенном техническом решении снижена масса участков хребтовой балки, не подверженных высоким напряжениям, при этом сохранена прочность и надёжность хребтовой балки.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники вагонах, предпочтительно вагонах-платформах, например, вагонах-платформах сочленённого типа.