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 RU129066, приоритет от 27.08.2012, известна шкворневая балка рамы люкового полувагона, включающая две пары вертикальных стенок, нижнюю и верхнюю полки, перекрывающие вертикальные стенки и хребтовую балку рамы, и компенсирующие накладки для связи с элементами кузова, у которой верхняя полка выполнена двухскатной, перегнутой по оси симметрии, вертикальные стенки повышены до контакта с верхней двухскатной полкой и выполнены с прямоугольными вырезами. При этом компенсирующие накладки в поперечном сечении повторяют форму верхней двускатной полки, и боковые края верхней двухскатной полки взаимодействуют с рабочими поверхностями закрытых крышек люков по образующим линиям нижних кромок. Компенсирующие накладки выполнены с двойным скосом на торце для улучшения сварочного соединения с верхней двухскатной полкой. Последняя может быть выполненной из двух равных по длине частей, стыкуемых на постоянной подкладке, привариваемой снизу и повторяющей форму двухскатной полки. Данное техническое решение имеет сложную конструкцию и большую металлоемкость, что приводит к увеличению массы вагона и снижению эффективности перевозок.
Наиболее близкой по технической сущности является хребтовая балка полувагона, известная из описания к патенту на полезную модель RU159680, приоритет 20.02.2016, содержащая жестко соединенные между собой нижнюю балку и верхнюю балку с жестко закрепленными на ней крепежными элементами крышек люков, у которой оси отверстий крепежных элементов крышек люков закреплены в верхней части хребтовой балки полувагона на высоте более половины ее общей высоты, а расстояние от вертикальной оси хребтовой балки полувагона до оси отверстий крепежных элементов крышек люков составляет 60-130 мм. Кроме того, предусмотрено исполнение хребтовой балки, у которой верхняя балка содержит одну горизонтальную полку и жестко соединенную с ней одну стенку. Также предусмотрено, что верхняя балка может содержать одну горизонтальную полку и жестко соединенные с ней две или более стенки, расположенные под углом 0-15° по отношению к вертикальной оси хребтовой балки полувагона. Кроме того, нижняя балка может содержать верхние и нижние горизонтальные листы, жестко соединенные между собой вертикальными листами. Также часть горизонтальных листов нижней балки по длине могут быть соединены между собой, а вместо раздельных нижних горизонтальных листов по всей длине может применяется цельный лист.
К недостаткам упомянутого технического решения следует отнести недостаточную прочность конструкции, поскольку заявленная горизонтальная полка с одной стенкой, при использовании указанных соотношений размеров не сможет обеспечить конструкции вагона надлежащую надежность, может привести к деформациям элементов пола и к поломкам элементов крепления крышек люков.
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 увеличение полезного объема кузова полувагона.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена хребтовая балка в поперечном сечении с фрагментом крышки разгрузочного люка.
Хребтовая балка грузового полувагона 1 с разгрузочными люками, содержащая нижнюю балку из корытообразного равнополочного профиля 2, на которой установлена верхняя двутавровая балка 3 с закрепленными державками петель крышек люков 4. Верхняя двутавровая балка 3 выполнена составной из двух: одного ]-образного 5 и другого [-образного 6 швеллеров, жестко соединённых друг с другом вертикальными наружными сторонами, образующими стенку симметрично относительно вертикальной оси А хребтовой балки 1 с применением известных технических приемов. В частных случаях предлагается использовать соединение сварными стыковочными швами, обеспечивающими равномерное распределение напряжений в равнопрочных швеллерах, соединение электрозаклепками с обеспечением защиты мест соединения от попадания влаги в местах контакта вертикальных наружных сторон швеллеров, соединение болтами с симметричным распределением шага развернутых крепежных отверстий, в том числе зажимными болтами с обжимными втулками.
Выполнение верхней балки составной из профилей в виде швеллеров позволяет получить прочную хребтовую балку с пониженной, по сравнению с прототипами, высотой верхней балки, что позволяет конструктивно понизить уровень пола, и как следствие, увеличить полезный объем кузова грузового полувагона.