РАМА ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям рам железнодорожных грузовых вагонов-платформ.
Из уровня техники известна рама вагона-платформы, выполненная в виде балочного каркаса, включающего продольные боковые балки, выполненные из профиля коробчатого сечения (см. RU 48905,  МПК B61D 3/20, опубл. 10.11.2005).
Также из уровня техники известна рама вагона-платформы, выполненная в виде балочного каркаса, включающего продольные боковые балки. Каждая боковая балка выполнена из несимметричного двутавра и состоит из верхнего листа, нижнего листа, вертикально листа, при этом в центральной части балки имеется дополнительный вертикальный лист, который в совокупности с верхним и нижним листом, а также дополнительным вертикальным листом, замыкает балку в коробчатое сечение. Верхний и нижний листы, а также вертикальный лист боковой балки выполнены переменной толщины, причем их толщина увеличивается от центра балки к ее краям. Вертикальные листы боковых балок содержат центральный лист и два крайних листа (см. RU 183177, МПК B61D 3/00, опубл. 12.09.2018).
Технической проблемой, присущей приведённым аналогам, является избыточная масса конструкции. Обусловлена данная техническая проблема тем, что боковые балки рамы выполнены коробчатого сечения, что приводит к увеличению массы конструкции рамы вагона-платформы в целом.
Технический результат заявляемой полезной модели – уменьшение массы рамы вагона-платформы при одновременном повышении прочности.
Достигается заявленный технический результат рамой вагона-платформы, выполненной в виде балочного каркаса, включающего продольные боковые балки, при этом каждая боковая балка рамы содержит верхний и нижний листы, а также вертикальные листы, соединяющие верхний и нижний листы. Верхний лист и нижний лист, а также вертикальные листы боковых балок рамы выполнены переменной толщины. Вертикальные листы боковых балок содержат центральный лист и два крайних листа. Центральный лист выполнен толщиной в диапазоне от 5 до 11 мм, а крайние листы выполнены толщиной в диапазоне от 7 мм до 13 мм.
За счет того, что центральный лист выполнен толщиной в диапазоне от 5 до 11 мм, а крайние листы выполнены толщиной в диапазоне от 7 мм до 13 мм, происходит уменьшение массы рамы вагона-платформы при одновременном повышении прочности.
По результатам проведенных прочностных расчётов установлено, что в предпочтительном варианте реализации, конструкция должна удовлетворять следующим условиям:
1) Вертикальные листы боковых балок выполняются составными из центрального листа толщиной в диапазоне от 5 до 11 мм, а также из крайних листов толщиной в диапазоне от 7 мм до 13 мм. При этом оптимальной толщиной центрального листа является толщина 5 мм, а оптимальной толщиной каждого крайнего листа является толщина 10 мм.
2) Верхние горизонтальные листы боковой балки выполняются составными из центрального листа и двух крайних листов, при этом толщина одного из крайних листов больше толщины центрального листа и другого крайнего листа. Центральный лист и один из крайних листов выполнены толщиной в диапазоне от 13 мм до 23 мм, а другой крайний лист выполнен толщиной от 17 до 27 мм. Оптимальной толщиной для центрального листа и одного из крайних листов  является толщина 18 мм, а оптимальной толщиной другого крайнего листа является толщина 22 мм. Также для дополнительного повышения прочности конструкции центральный лист и крайние листы соединены между собой с помощью сварных швов с полным проплавлением.
3) Нижние горизонтальные листы выполняются составными из центрального листа и двух крайних листов, при этом толщина центрального листа и одного из крайних листов меньше толщины другого крайнего листа. При этом центральный лист и один из крайних листов выполнены толщиной в диапазоне от 15 мм до 25 мм, а другой крайний лист выполнен толщиной от 20 до 30 мм.  Оптимальной толщиной для центрального листа и одного из крайних листов является толщина 20 мм, а другого крайнего листа толщина 25 мм. Также для дополнительного повышения прочности конструкции центральный лист и крайние листы соединены между собой с помощью сварных швов с полным проплавлением.
Приведённые выше границы диапазонов являются оптимальными, так как при выходе за нижние границы не будет обеспечиваться прочность конструкции, а при выходе за верхние границы указанных диапазонов увеличение массы листов не будет давать ощутимого повышения прочности конструкции.
Для оценки прочности использовались критерии статической и усталостной прочности. Критерием для статической прочности является не превышение допускаемых ГОСТ 33211-2014 величин напряжений. Критерием усталостной прочности по ГОСТ 33211 является коэффициент запаса усталостной прочности, который должен быть не меньше 1,5.
Заявляемая полезная модель отличается от наиболее близкого аналога тем, что центральный лист выполнен толщиной в диапазоне от 5 до 11 мм, а крайние листы выполнены толщиной в диапазоне от 7 мм до 13 мм, тем самым обеспечивается соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель поясняется иллюстративным материалом, где: на фиг. 1 представлен общий вид трёхмерный вид рамы вагона-платформы; на фиг. 2 представлен вид сверху рамы вагоны-платформы; фиг. 3 представлен вид сбоку рамы вагона-платформы; на фиг. 4  представлен трёхмерный вид боковой балки рамы вагона-платформы; на фиг. 5 представлен вид А на фиг. 4; на фиг. 6 представлен вид Б на фиг. 5; на фиг. 6 представлен вид В на фиг. 5; на фигурах 8-13 показаны графики зависимости толщин листов от величин напряжений и коэффициента запаса усталостной прочности.
Рама вагона-платформы выполнена в виде балочного каркаса, включающего продольные боковые балки 1, при этом каждая боковая балка рамы содержит верхний лист 2 и нижний лист 3, а также вертикальный лист 4, соединяющие верхний и нижний листы. Верхний лист 2 и нижний лист 3, а также вертикальный лист 4 боковых балок рамы выполнены переменной толщины
Вертикальные листы 4 боковых балок содержат центральный лист 4.1 и два крайних листа 4.2, при этом толщина центрального листа 4.1 меньше толщины крайних листов 4.2. Центральный лист 4.1 выполнен толщиной в диапазоне от 5 до 11 мм, а крайние листы 4.2 выполнены толщиной в диапазоне от 7 мм до 13 мм. В предпочтительном варианте реализации конструкции центральный вертикальный лист 4.1 боковой балки выполнен толщиной 7 мм, а крайние вертикальные листы 4.2 выполнены толщиной 10 мм.
Верхние листы 2 боковой балки состоят из центрального листа 2.1, крайнего листа 2.2 и крайнего листа 2.3, при этом толщина центрального листа 2.1 равна толщине одного из крайних листов (например, крайнего листа 2.2) и меньше толщины другого крайнего листа (например, крайнего листа 2.3). Центральный лист 2.1 и один из крайних листов выполнены в диапазоне от 13 мм до 23 мм, а толщина другого крайнего листа толщиной от 17 до 23 мм. В предпочтительном варианте реализации конструкции центральный лист 2.1 и один из крайних листов выполнены толщиной 18 мм, а другой крайний лист толщиной 22 мм. Центральный лист 2.2 соединён с крайними листами  с помощью сварных швов с полным проплавлением.
Верхние листы 3 боковой балки состоят из центрального листа 3.1, крайнего листа 3.2 и крайнего листа 3.3, при этом толщина центрального листа 3.1 равна толщине одного из крайних листов (например, крайнего листа 3.2) и меньше толщины другого бокового листа (например, крайнего листа 3.3). Центральный лист 3.1 и один из крайних листов выполнены в диапазоне от 15 мм до 25 мм, а толщина другого крайнего листа толщиной от 20 до 30 мм. В предпочтительном варианте реализации конструкции центральный лист 3.2 и один из крайних листов выполнены толщиной 20 мм, а другой крайний лист толщиной 25 мм. Центральные лист 3.2 соединён с крайними листами  с помощью сварных швов с полным проплавлением.
Заявляемая полезная модель может быть использована в конструкции рамы железнодорожного грузового вагона-платформы сочленённого типа.