БОКОВАЯ БАЛКА РАМЫ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в конструкции рам грузовых вагонов, в частности крытых вагонов, вагонов-платформ.
Известна боковая балка рамы железнодорожного грузового вагона, которая увеличивается по высоте от концов к средней части и состоит из соединённых между собой стенок переменной высоты, которая задаёт увеличение высоты боковой балки, верхней полки и нижней полки, выполненной изогнутой формы с изгибами в местах изменения высоты боковой балки (см. DE 2452565 A1, опубл. 13.05.1976).
Известна боковая балка рамы железнодорожного вагона-платформы, имеющая переменную по длине высоту, меньшую в концевых частях балки с увеличением в средней части, выполненная из профиля двутаврового сечения, состоящего из стенок переменной высоты, верхней и нижней полок, при этом нижняя полка изогнута в местах перехода от концевых частей балки к её наклонным частям и от наклонных частей к средней части (см. RU 2329906 C2, опубл. 27.07.2008).
Известна также боковая балка рамы грузового вагона, выполненная с переменным по высоте профилем, увеличенным в средней части относительно концевых частей, и содержащая стенки переменной высоты, верхнюю и нижнюю полки из плоских листов, при этом нижняя полка имеет изгибы в местах перехода от концевых частей боковой балки к наклонным частям и от наклонных частей к её средней части (см. PL 201606 B1, опубл. 30.04.2009).
Техническая проблема известных конструкций заключается в недостаточной прочности боковой балки в наиболее нагруженных зонах, которыми являются изгибы нижней полки в местах изменения высоты боковой балки. Места изгибов нижней полки могут быть выполнены путём гибки листа, либо путём приваривания между собой отдельных листов. В любом случае, в указанных местах имеется вероятность превышения допускаемых напряжений, влекущих за собой повреждения боковой балки в условиях эксплуатации.
Техническим результатом полезной модели является повышение прочности боковой балки рамы грузового вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в боковой балке рамы грузового вагона, выполненной с увеличением по высоте в средней части относительно концевых частей через наклонные части и содержащая стенку переменной высоты, верхнюю и нижнюю полку, выполненные из листов, при этом нижняя полка имеет изгибы в местах перехода от концевых частей боковой балки к её наклонным частям и от наклонных частей к средней части, согласно полезной модели, места изгибов нижней полки выполнены в виде упрочняющих вставок, соединённых с листами нижней полки и имеющих толщину, превышающую толщину листов нижней полки.
В частных формах реализации упрочняющие вставки нижнего листа имеют толщину от 8 мм до 30 мм.
Полезная модель поясняется чертежами, где показано:
на фиг. 1 - боковая балка рамы грузового вагона, главный вид;
на фиг. 2 - боковая балка рамы грузового вагона, аксонометрическая проекция;
на фиг. 3 - результат расчёта сопротивления усталости боковой балки с упрочняющими вставками;
на фиг. 4 - результат расчёта прочности боковой балки с упрочняющими вставками.
Боковая балка рамы грузового вагона имеет среднюю часть I, концевые части II и соединяющие части I и II наклонные части III. Боковая балка выполнена переменной по высоте, увеличенной в средней части I относительно концевых частей II через изменение высоты наклонных частей III.
Боковая балка выполнена из двутавра и содержит стенку 1, верхнюю полку 2 и нижнюю полку 3, которые изготовлены из плоских листов и соединены между собой при помощи сварки.
Стенка 1 имеет переменную высоту, задающую увеличение высоты боковой балки в её средней части I относительно концевых частей II через наклонные части III.
Нижняя полка 3 имеет изгибы в местах перехода от концевых частей II боковой балки к её наклонным частям III и от наклонных частей III к средней части I.
Нижняя полка 3 состоит из плоских листов 3.1 и изгибов, выполненных в виде упрочняющих вставок 4. Упрочняющие вставки 4 установлены в местах перехода от концевых частей II боковой балки к её наклонным частям III и от наклонных частей III к средней части I боковой балки. Листы 3.1 нижней полки 3 и упрочняющие вставки 4 соединены между собой встык при помощи сварки.
Упрочняющие вставки 4 нижней полки 3 боковой балки имеют толщину, превышающую толщину листов 3.1 нижней полки 3. Толщина листов 3.1 составляет 8 мм и менее. Толщина упрочняющих вставок 4 составляет от 8 до 30 мм. Нижняя граница указанного диапазона толщины упрочняющих вставок 4 обоснована удовлетворением требований нормативного документа (ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам») в части сопротивления усталости. При толщине упрочняющих вставок 4 менее 8 мм минимальный коэффициент запаса сопротивления усталости от действия на конструкцию собственного веса и веса груза меньше значения, допускаемого требованиями стандарта и равного 1,5 (фиг. 3). Верхняя граница указанного диапазона толщины упрочняющих вставок 4 обоснована удовлетворением требований нормативного документа (ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам») в части прочности. При толщине упрочняющих вставок 4 более 30 мм в местах приварки упрочняющих вставок 4 к более тонким листам 3.1 нижней полки 3 наблюдаются превышения допускаемых требованиями стандарта напряжений при соударениях вагонов, составляющих 325 МПа (фиг. 4).
Таким образом, места изгибов нижней полки 3 боковой балки, которые являются существенно нагруженными, выполнены с утолщениями, реализованными в виде упрочняющих вставок 5, что позволяет повысить прочность боковой балки рамы грузового вагона без значительного увеличения металлоёмкости.