РАМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ
RAILWAY PLATFORM FRAME

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций рам грузовых вагонов-платформ.
Известна конструкция рамы вагона-платформы [Патент на изобретениеRU 2717408 С2 от 28.08.2018г.], содержащая боковые балки, шкворневые балки, лобовые балки, поперечные балки, хребтовую балку, оснащенную задним упорами и диафрагмами. Рама содержит два вида поперечных балок – постоянного сечения и переменного с увеличением от середины к концам. Хребтовая балка выполнена из двух z-образных профилей, которые в свою очередь выполнены с увеличением сечения по высоте в консольных частях балки вниз. Упор задний объединен с надпятником и выполнен с увеличением сечения в нижней части.
Недостатком указанной конструкции является отсутствие фитинговых упоров, посредством которых возможно осуществлять перевозку крупнотоннажных контейнеров. Также рама не имеет усиленных поперечных балок, на которые возможно установить фитинговые упоры. Пол на раме выполнен из металлического листа, что затрудняет крепление груза на платформе.
Также известна конструкция вагона-платформы для перевозки большегрузных контейнеров модели 13-470 [«Вагоны» авторы И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков, М.: Транспорт, 1988, 280 с]. Рама платформы имеет хребтовую, две концевые, две шкворневые, три основные и две дополнительные поперечные балки и четыре раскоса. Хребтовая балка выполнена из двух двутавров №60, переменной по длине высоты, перекрытых сверху листом (400х12 мм) на протяжении всей балки, а нижние горизонтальные полки в средней части на длине 7 м усилены полосами (150х14 мм). В местах пересечения со шкворневыми и поперечными балками двутавры хребтовой балки соединены диафрагмами, а в консольных частях усилены задним и передним упорами автосцепки. В средней части к хребтовой балке приварены кронштейны для крепления деталей тормозного оборудования. Боковые балки выполнены из двутавра №60 также переменной высоты по длине. Нижние полки двутавров №60, как и у хребтовой балки, усилены в средней части полосами 150х14 мм. Между боковой и хребтовой балками приварена балка для крепления штурвала стояночного тормоза вагона. Концевые балки сварные П-образного сечения и имеют постоянную высоту по длине. В середине к концевым балкам прикреплены ударные розетки автосцепки, объединенные с передними упорами. Для крепления типовых большегрузных контейнеров платформа оборудована десятью поворотными и четырьмя угловыми неподвижными упорами, которые удерживают контейнеры за нижние угловые фитинги от продольных и поперечных смещений
Недостатком данной конструкции является отсутствие усилений в местах установки фитинговых упоров, что способствует в процессе эксплуатации возникновению в конструкции рамы усталостных трещин и изломов.
Известна конструкция железнодорожного транспортного универсального вагона-платформы [заявка на изобретение CN 20111097984 от 19.04.2011 (публикация CN 102180172 (А) от 14.09.2011)]. Вагон-платформа содержит раму, которая состоит из хребтовой балки, боковых балок, концевых балок, шкворневых балок, промежуточных балок, центральной балки и продольных балок.  Рама установлена на две тележки через пятники. В верхней части рамы установлен деревянный пол. Также в верхней части рамы на концевых и центральной балках установлены фитинговые упоры. Рама изготавливается путем сборки и сварки хребтовой балки, боковых балок, концевых балок, шкворневых балок, промежуточных балок, центральной балки и продольных балок, при этом для каждой балки используются высокопрочные пластины, такие, как Н-образные стали и т.п. Центральная балка сварена из двухН-образных сталей, двутавровых балок или стальных пластин в двутавровую конструкционную балку в коробчатую конструкцию. Конструкция рамы предусматривает установку на вагон-платформу двух 20 футовых контейнеров или одного 40 футового контейнера.
Недостатком вышеуказанных конструкций является сложность изготовления рамы, связанная с процессом сваривания элементов конструкции, выполненных из высокопрочной стали. Для выполнения качественных сварных соединений необходимо осуществить предварительный нагрев свариваемых между собой элементов, а после сварки обеспечить плавное остывание конструкции. Иначе сварные швы могут образовывать трещины, что потребует проведения дополнительных работ по исправлению сварных дефектов. Изготовление вышеописанной конструкции потребует больших трудовых и материальных затрат. Также конструкция рамы не позволяет устанавливать на вагон-платформу контейнеры с повышенной грузоподъемностью 36 тонн.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.
Задачей заявляемого изобретения является создание конструкции рамы железнодорожного вагона-платформы, обеспечивающей повышение прочности и долговечности конструкции рамы, увеличение срока службы вагона. Также достижение оптимального соотношения необходимой прочности конструкции и материалоемкости.
Поставленная задача решается путём того, что на раме установлены горизонтальные плиты под фитинговые упоры, при этом ближайшая к боковой балке крайняя продольная балка, установленная между концевой и шкворневой балками, выполнена в виде закрытого контура, а ближайшая к хребтовой балке продольная балка в виде открытого контура, причем крайняя продольная балка в средней части жестко соединена с боковой балкой горизонтальной плитой, вертикальными стенками, нижним листом.
Сущность изобретения заключается в том, что рама железнодорожного вагона-платформы, содержит хребтовую балку, боковые балки, продольные балки, промежуточные, шкворневые, концевые балки, также на раме установлены горизонтальные плиты под фитинговые упоры, при этом ближайшая к боковой балке крайняя продольная балка, установленная между концевой и шкворневой балками, выполнена в виде закрытого контура, а ближайшая к хребтовой балке продольная балка в виде открытого контура, причем крайняя продольная балка в средней части жестко соединена с боковой балкой горизонтальной плитой, вертикальными стенками, нижним листом.
При этом, нижний лист выполнен гнутым, а концы листа расположены друг к другу под прямым углом.
Вместе с этим, нижний лист одним концом жестко закреплен к нижней поверхности боковой балки, а другим концом жестко закреплен к стенке крайней продольной балки, направленной к хребтовой балке.
Кроме того, горизонтальная плита одним концом жестко закреплена к верхней поверхности боковой балки, а другим концом жестко закреплена к верхней поверхности крайней продольной балки.
Также, усиливающие элементы сопряжения каждой шкворневой балки и хребтовой балки со стороны концевой балки выполнены в виде пластин, ориентированных параллельно оси хребтовой балки, каждая из которых встык соединена с нижним листом шкворневой балки и приварена к нижней полке двутаврового профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань.
Усиливающий элемент сопряжения каждой шкворневой балки и хребтовой балки со стороны центральной балки выполнен в виде платины с двумя ветвями, соединенной с нижним листом шкворневой балки встык, каждая ветвь ориентирована параллельно оси хребтовой балки и приварена к нижней полке двутаврового профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань, также в средней части пластины выполнен паз, повторяющий пазы в нижних полках двутавров хребтовой балки, при этом паз обрамлен усиливающим элементом.
Нижний лист центральной балки выполнен их двух концевых и одного центрального листа, соединенного встык с пластинами, имеющими две ветви, каждая из которых ориентирована параллельно оси хребтовой балки и приварена к нижней полке двутаврового профиля хребтовой балки.
На нижнем листе шкворневой балки, в районе продольной крайней грани нижней полки хребтовой балки, к крайним граням нижнего листа шкворневой балки установлены усиливающие накладки.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:
Фиг. 1 – Рама вагона-платформы (вид сверху);
Фиг. 2 – Рама вагона-платформы (вид снизу);
Фиг. 3 – Рама вагона-платформы (разрез А-А);
Фиг. 4 – Рама вагона-платформы (вид Б);
Фиг. 5 – Рама вагона-платформы (вид В);
Фиг. 6 – Рама вагона-платформы (разрез Г-Г).
Рама железнодорожного вагона-платформы, содержит хребтовую балку 1, боковые балки 2, продольные балки 3 и 4, промежуточные 5, шкворневые 6, концевые балки 7 и центральную балку 8. На раме установлены горизонтальные плиты 9 под фитинговые упоры. Ближайшая к боковой балке 2 крайняя продольная балка 3.1, установленная между концевой 7 и шкворневой 6 балками, выполнена в виде закрытого контура, а ближайшая к хребтовой балке 1 продольная балка 4.1 в виде открытого контура. Крайняя продольная балка 3.1 в средней части жестко соединена с боковой балкой 2 горизонтальной плитой 9, вертикальными стенками 10, нижним листом 11.
Нижний лист 11 выполнен гнутым, при этом концы 12 и 13 листа 11 расположены друг к другу под прямым углом.
Нижний лист 11 одним концом 12 жестко закреплен к нижней поверхности боковой балки 2, а другим концом 13 жестко закреплен к стенке крайней продольной балки 3.1, направленной к хребтовой балке 1.
Горизонтальная плита 9 одним концом жестко закреплена к верхней поверхности боковой балки 2, а другим концом жестко закреплена к верхней поверхности крайней продольной балки 3.1.
Усиливающие элементы 14 сопряжения каждой шкворневой балки 6 и хребтовой балки 1 со стороны концевой балки 7 выполнены в виде пластин, ориентированных параллельно оси 15 хребтовой балки 1, каждая из которых встык соединена с нижним листом 16 шкворневой балки 6 и приварена к нижней полке 17 (18) двутаврового профиля 19 (20) хребтовой балки 1, перекрывая ее продольную крайнюю грань 21 (22).
Усиливающий элемент 23 сопряжения каждой шкворневой балки 6 и хребтовой балки 1 со стороны центральной балки 8 выполнен в виде пластины с двумя ветвями 24 и 25, соединенной с нижним листом 16 шкворневой балки 1 встык, каждая ветвь 24 и 25 ориентирована параллельно оси 15 хребтовой балки 1 и приварена к нижней полке 17 (18) двутаврового профиля 19 (20) хребтовой балки 1, перекрывая ее продольную крайнюю грань 21 (22), также в средней части пластины 23 выполнен паз 26, повторяющий пазы 27 и 28 в нижних полках 17 и 18 двутавров 19 и 20 хребтовой балки 1, при этом паз 26 обрамлен усиливающим элементом 29.
Нижний лист 30 центральной балки 8 выполнен их двух концевых 31 и одного центрального 32 листа, соединенного встык с пластинами 33, имеющими две ветви 34 и 35, каждая из которых ориентирована параллельно оси 15 хребтовой балки 1 и приварена к нижней полке 17 (18) двутаврового профиля 19 и 20 хребтовой балки 1.
На нижнем листе 16 шкворневой балки 1, в районе продольной крайней грани 21 (22) нижней полки 17 (18) хребтовой балки 1, к крайним граням 36 и 37 нижнего листа 16 шкворневой балки 1 установлены усиливающие накладки 38.
Технический результат от заявляемого изобретения заключается в том, что установка на раме горизонтальных плит под фитинговые упоры, а также установка продольных балок таким образов, что ближайшая к боковой балке крайняя продольная балка, установленная между концевой и шкворневой балками, выполнена в виде закрытого контура, а ближайшая к хребтовой балке продольная балка в виде открытого контура, причем крайняя продольная балка в средней части жестко соединена с боковой балкой горизонтальной плитой, вертикальными стенками, нижним листом позволяет разгрузить участки установки фитинговых упоров путем перераспределения нагрузки с боковых балок на продольные балки, а также оптимально передавать продольные нагрузки от концевых балок, что в свою очередь повышает жесткость рамы в консольных частях, тем самым обеспечивая повышение прочности и долговечности конструкции рамы, увеличение срок службы и снижает материальные затраты на ремонт вагонов. Предлагаемая конструкция позволяет быстро переналадить производство под выпуск универсальных вагонов-платформ без существенных затрат на подготовку производства.
Данная конструкция рамы вагона-платформы обеспечивает установку одного 40 футового контейнера или двух 20 футовых контейнеров с обычной грузоподъемностью 30, 48 тонн или с повышенной грузоподъемностью 36 тонн. Также, данная конструкция рамы обеспечивает установку одного 45 футового контейнера.
Выполнение нижнего листа гнутым таким образом, что концы листа расположены друг к другу под прямым углом и при этом нижний лист одним концом жестко закреплен к нижней поверхности боковой балки, а другим концом жестко закреплен к стенке крайней продольной балки, направленной к хребтовой балке, а также жесткое закрепление горизонтальной плиты одним концом к верхней поверхности боковой балки, а другим концом к верхней поверхности крайней продольной балки позволяет объединить в единую конструкцию боковую балку и крайнюю продольную балку. Это обеспечивает прочность конструкции рамы в местах установки фитинговых упоров путем распределения нагрузки.
Установка усиливающих элементов сопряжения каждой шкворневой балки и хребтовой балки со стороны концевой балки, выполненных в виде пластин, ориентированных параллельно оси хребтовой балки, каждая из которых встык соединена с нижним листом шкворневой балки и приварена к нижней полке двутаврового профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань, а также установка усиливающего элемента сопряжения каждой шкворневой балки и хребтовой балки со стороны центральной балки, выполненного в виде платины с двумя ветвями, соединенной с нижним листом шкворневой балки встык, при том, каждая ветвь ориентирована параллельно оси хребтовой балки и приварена к нижней полке двутаврового профиля хребтовой балки, перекрывая ее продольную крайнюю грань и выполнение в средней части пластины паза, повторяющего пазы в нижних полках двутавров хребтовой балки, а также обрамление паза усиливающим элементом позволяет обеспечить надежное и прочное соединение шкворневых балок с хребтовой балкой.
Выполнение нижнего листа центральной балки из двух концевых и одного центрального листа, соединенного встык с пластинами, имеющими две ветви, каждая из которых ориентирована параллельно оси хребтовой балки и приварена к нижней полке двутаврового профиля хребтовой балки позволяет обеспечить надежное и прочное соединение центральной балки с хребтовой балкой.
Установка на нижнем листе шкворневой балки, в районе продольной крайней грани нижней полки хребтовой балки, к крайним граням нижнего листа шкворневой балки усиливающих накладок обеспечивает повышение прочности крайних частей нижнего листа шкворневой балки в районе пятника.
В настоящее время на заявляемое изобретение разработана конструкторская документация и ведутся всесторонние испытания опытных образцов.