Консольная балка рамы железнодорожного вагона

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу и касается конструкции консольных балок хребтовой балки грузовых железнодорожных вагонов.
Известна консольная балка рамы железнодорожного грузового вагона, представляющая собой литой коробчатый корпус, содержащий передние и задние упоры, предназначенные для взаимодействия с автосцепным устройством, отлитые на внутренних поверхностях боковых стенок, усиленные продольными рёбрами жёсткости (патент России № 151904, B61F 1/02, опубл. 20.04.2015).
Технической проблемой, присущей данному устройству, является низкая прочность консольной балки вследствие неразвитости мест сопряжения торцевой стенки, передних и задних упоров с боковыми и верхней стенками коробчатого корпуса консольной балки.
Известна также консольная балка рамы железнодорожного вагона, содержащая литой коробчатый корпус с торцевой, боковыми и верхней стенками, на внутренней поверхности боковых стенок отлиты передние и задние упоры для взаимодействия с автосцепным устройством, усиленные продольными рёбрами жёсткости (патент US 4252068, B61F 1/00, опубл.24.02.1981 (прототип))
Данное устройство обладает аналогичной технической проблемой.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение прочности консольной балки железнодорожного вагона.
1
1
Указанный технический результат достигается консольной балкой рамы железнодорожного вагона, представляющей собой литой коробчатый корпус с торцевой, боковыми и верхней стенками, на внутренней поверхности боковых стенок отлиты передние и задние упоры для взаимодействия с автосцепным устройством, усиленные продольными рёбрами жёсткости, для усиления места соединения торцевой стенки с боковыми и верхними стенками её внутренняя поверхность выполнена наклонной внутрь коробчатого корпуса с увеличением толщины торцевой стенки в направлении к верхней стенке, продольные рёбра жёсткости выполнены последовательно уменьшающимися по своей длине в направлении размещения рёбер жёсткости от низа консольной балки к её верхней стенке с образованием усиленного сечения места соединения верхней части передних упоров с соответствующей боковой и верхней стенками, для образования аналогичного усиленного сечения места сопряжения верхней части задних упоров с боковыми стенками и верхней стенкой рёбра жёсткости задних упоров также выполнены последовательно уменьшающимися по своей длине в направлении размещения рёбер жёсткости от низа консольной балки к её верхней стенке; радиус R взаимного сопряжения усиливающих рёбер переднего упора может быть выполнен в диапазоне от 8 до 36 мм, радиус R взаимного сопряжения усиливающих рёбер задних упоров выполнен в диапазоне от 5 до 30 мм; угол α наклона внутренней поверхности торцевой стенки может быть выполнен в диапазоне от 2° до 8°; разница между наибольшими и наименьшими длинами L и Lусиливающих рёбер передних и задних упоров составляет от 6 до 60 мм.
1
1
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая консольная балка рамы железнодорожного вагона отличается от прототипа тем, что для усиления места соединения торцевой стенки с боковыми и верхними стенками её внутренняя поверхность выполнена наклонной внутрь коробчатого корпуса с увеличением толщины торцевой стенки в направлении к верхней стенке, продольные рёбра жёсткости выполнены последовательно уменьшающимися по своей длине в направлении размещения рёбер жёсткости от низа консольной балки к её верхней стенке с образованием усиленного сечения места соединения верхней части передних упоров с соответствующей боковой и верхней стенками, для образования аналогичного усиленного сечения места сопряжения верхней части задних упоров с боковыми стенками и верхней стенкой рёбра жёсткости задних упоров также выполнены последовательно уменьшающимися по своей длине в направлении размещения рёбер жёсткости от низа консольной балки к её верхней стенке; радиус R взаимного сопряжения усиливающих рёбер переднего упора выполнен в диапазоне от 8 до 36 мм, радиус R взаимного сопряжения усиливающих рёбер задних упоров выполнен в диапазоне от 5 до 30 мм; угол α наклона внутренней поверхности торцевой стенки выполнен в диапазоне от 2° до 8°; разница между наибольшими и наименьшими длинами L и L усиливающих рёбер передних и задних упоров составляет от 6 до 60 мм. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Полезная модель проиллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 изображена консольная балка хребтовой балки рамы железнодорожного грузового вагона, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 – разрез Г – Г на фиг. 1; на фиг. 3 – разрез А – А на фиг. 1; на фиг. 4 – разрез Б – Б на фиг. 1.
Консольная балка рамы железнодорожного вагона представляет собой литой коробчатый корпус с торцевой стенкой 1 (Фиг. 1, 2), боковыми стенками 2 и верхней стенкой 3. На внутренней поверхности боковых стенок 2 отлиты передние упоры 2.1 и задние упоры 2.2, предназначенные для взаимодействия с автосцепным устройством (не показано).
Передние упоры 2.1 и задние упоры 2.2 усилены соответствующими продольными рёбрами жёсткости 2.1.1 и 2.2.1 (Фиг. 3, 4).
max
max
min
min
max
max
min
min
Внутренняя поверхность торцевой стенки 1 выполнена наклонной внутрь коробчатого корпуса на угол α, который может быть выполнен в диапазоне от 2° до 8°. Такое выполнение торцевой стенки 1 позволило получить увеличение толщины торцевой стенки 1 в месте её соединения с боковыми стенками 2 и верхней стенкой 3. Продольные рёбра жёсткости 2.1.1 и 2.2.1 выполнены последовательно уменьшающимися по своей длине от наибольших длин L и М  внизу - по чертежу- консольной балки до наименьших L  и М  вверху консольной балки, что позволило получить усиление сечения мест соединения верхних частей передних упоров 2.1 и задних упоров 2.2 с соответствующими боковыми 2 и верхней 3 стенками. При этом разница между наибольшими L и М и наименьшими L  и М длинами усиливающих рёбер 2.1.1 и 2.2.1 составляет от 6 до 60 мм.
1
Радиус R взаимного сопряжения усиливающих рёбер 2.1.1 переднего упора 2.1 может быть выполнен в диапазоне от 8 до 36 мм, радиус Rвзаимного сопряжения усиливающих рёбер 2.2.1 задних упоров 2.2 выполнен в диапазоне от 5 до 30мм.
max
max
min
min
Разница между наибольшими Lи М и наименьшими L  и М длинами усиливающих рёбер 2.1.1 и 2.2.1 передних 2.1 и задних упоров 2.2 может составлять от 6 до 60 мм.
Технический результат, заключающийся в увеличении прочности консольной балки железнодорожного вагона, обеспечивается следующим образом.
При движении грузового вагона торцевая стенка 1, передние 2.1 и задние упоры 2.2 подвержены статическим и динамическим ударным нагрузкам от автосцепного устройства. Воспринятые торцевой стенкой 1, передними 2.1 и задними упорами 2.2 усилия от автосцепного устройства передаются непосредственно на боковые стенки 2 и верхнюю стенку 3 консольной балки. Надёжность консольной балки во многом зависит от прочности сопрягаемых участков, связывающих торцевую стенку 1, передние 2.1 и задние 2.2 упоры с боковыми стенками 2 и верхней стенкой 3. Недостаточное развитие поперечных сечений мест сопряжения указанных элементов вызывает в них высокую концентрацию внутренних напряжений. В случае превышения допустимых напряжений возможно разрушение мест сопряжения. С целью увеличения поперечных сечений указанных мест внутренняя поверхность торцевой стенки 1 выполнена наклонной внутрь коробчатого корпуса с увеличением толщины торцевой стенки 1 в направлении к верхней стенке 3. Это позволило снизить концентрацию внутренних напряжений, возникающих при передаче усилий от торцевой стенки 1, переднего 2.1 и заднего упоров 2.2. Кроме того, выполнение уменьшающихся по длине усиливающих рёбер жёсткости 2.1.1 и 2.2.1, также позволяет получить более развитые места соединений верхних частей передних 2.1 и задних упоров 2.2 с боковыми 2 и верхней 3 стенками. Всё это в достаточной мере обеспечивает существенное увеличение прочности консольной балки железнодорожного вагона.