РАМА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожной техники, в частности к рамам грузовых вагонов, используемым для перевозки различных грузов, например, крупнотоннажных контейнеров.
Известна рама грузового вагона, содержащая хребтовую балку, поперечные балки, хребтовая балка выполнена из боковых стенок, верхней полки, нижней полки, формирующих внутреннюю продольную полость, в которой установлены поперечные элементы жесткости в виде верхнего и нижнего сегментов, см. RU 176568, B61F 1/02, опубл. 23.01.2018 (прототип).
Технической проблемой указанной рамы грузового вагона является недостаточная прочность хребтовой балки по причине недостаточно развитой системы поперечных связей во внутренней полости хребтовой балки.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении прочности рамы грузового вагона.
Указанный технический результат достигается рамой грузового вагона, содержащей хребтовую балку, поперечные балки, хребтовая балка выполнена из боковых стенок, верхней полки, нижней полки, формирующих внутреннюю продольную полость, в которой установлены поперечные элементы жесткости в виде верхних сегментов и нижних сегментов, верхние сегменты выполнены в виде поперечных ребер, установленных на участках закрепления на хребтовой балке поперечных балок и соединенных своими концами с боковыми стенками хребтовой балки, верхними кромками - с верхней полкой хребтовой балки, нижние сегменты закреплены под верхними сегментами и выполнены в виде поперечных ребер, также соединенных своими концами с боковыми стенками хребтовой балки, нижними кромками - с горизонтальными полками, жестко связывающими указанные поперечные ребра;
верхние сегменты и нижние сегменты могут быть закреплены во внутренней продольной полости хребтовой балки симметрично относительно соответствующих вертикальных плоскостей симметрии;
поперечные ребра верхних и нижних сегментов могут быть установлены под углами α, выдержанными в диапазоне от 50° до 130° от горизонтали;
горизонтальные полки нижних сегментов могут быть выполнены с отверстиями;
торцовые кромки поперечных ребер верхних и нижних сегментов могут быть выполнены высотой Н, большей, чем высота h их средних участков, причем высота Н составляет от 1,2 до 1,5 высоты h;
высота h средних участков поперечных ребер нижних сегментов выполнена в диапазоне от 0,3 до 0,7 ширины S горизонтальных полок;
нижние сегменты могут быть установлены на высоте L, измеренной от нижней полки хребтовой балки до горизонтальной полки, при этом высота L составляет от 0,05 до 0,6 высоты М хребтовой балки.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что
верхние сегменты выполнены в виде поперечных ребер, установленных на участках закрепления на хребтовой балке поперечных балок и соединенных своими концами с боковыми стенками хребтовой балки, верхними кромками - с верхней полкой хребтовой балки, нижние сегменты закреплены под верхними сегментами и выполнены в виде поперечных ребер, также соединенных своими концами с боковыми стенками хребтовой балки, нижними кромками - с горизонтальными полками, жестко связывающими указанные поперечные ребра;
верхние сегменты и нижние сегменты могут быть закреплены во внутренней продольной полости хребтовой балки симметрично относительно соответствующих вертикальных плоскостей симметрии;
поперечные ребра верхних и нижних сегментов могут быть установлены под углами α, выдержанными в диапазоне от 50° до 130° от горизонтали;
горизонтальные полки нижних сегментов могут быть выполнены с отверстиями;
торцовые кромки поперечных ребер верхних и нижних сегментов могут быть выполнены высотой Н, большей, чем высота h их средних участков, причем высота Н составляет от 1,2 до 1,5 высоты h;
высота h средних участков поперечных ребер нижних сегментов выполнена в диапазоне от 0,3 до 0,7 ширины S горизонтальных полок;
нижние сегменты могут быть установлены на высоте L, измеренной от нижней полки хребтовой балки до горизонтальной полки, при этом высота L составляет от 0,05 до 0,6 высоты М хребтовой балки.
Такие отличия дают основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - новизна.
Полезная модель представлена на чертежах, где:
на фиг. 1 - грузовой вагон с предлагаемой рамой, общий вид;
на фиг. 2 - то же самое, вид сверху;
на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3;
на фиг. 5 - нижний сегмент поперечного элемента жесткости в сборе, изометрическая проекция;
на фиг. 6 - поперечный разрез хребтовой балки в месте установки верхнего и нижнего сегментов поперечного элемента жесткости, местный вид, изометрическая проекция.
Рама 1 (фиг. 1, 2) грузового вагона содержит хребтовую балку 2, поперечные балки 3. Хребтовая балка 2 (фиг. 3, 4) выполнена из боковых стенок 2.1, верхней полки 2.2, нижней полки 2.3. Указанные элементы формируют внутреннюю продольную полость в хребтовой балке 2. Во внутренней продольной полости хребтовой балки 2 установлены поперечные элементы жесткости, выполненные каждый в виде верхнего и нижнего сегментов.
Верхние сегменты каждого поперечного элемента жесткости выполнены в виде пары поперечных ребер 4, соединенных своими концами с боковыми стенками 2.1 и своими верхними кромками - с верхней полкой 2.2 хребтовой балки 2, при этом поперечные ребра 4 размещены на участках закрепления поперечных балок 3 на хребтовой балке 2. Нижние сегменты каждого поперечного элемента жесткости выполнены в виде пары поперечных ребер 5, закрепленных под соответствующей парой поперечных ребер 4 (фиг. 5, 6). Поперечные ребра 5 соединены своими концами с боковыми стенками 2.1 хребтовой балки 2, нижними кромками соединены с горизонтальной полкой 5.1, жестко связывающей пару указанных поперечных ребер 5.
Верхние сегменты и нижние сегменты могут быть закреплены взаимно симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии.
Поперечные ребра 4, 5 верхних сегментов и нижних сегментов для увеличения прочности рамы 1 грузового вагона в продольном направлении могут быть установлены под углами α, выдержанными в диапазоне от 50° до 130° от горизонтали.
Углы α обеспечивают наиболее оптимальные значения жесткости рамы 1. При выходе углов α за указанные верхние и нижние граничные значения поперечные элементы жесткости не будут обеспечивать оптимального сочетания жесткости в вертикальной и горизонтальных плоскостях.
Горизонтальные полки 5.1 поперечных ребер 5 могут быть выполнены с отверстиями 5.2.
Торцовые кромки 4.1, 5.3 поперечных ребер 4, 5 могут быть выполнены высотой Н, большей, чем высота h средних их участков, причем высота Н может быть выполнена от 1,2 до 1,5 высоты их средних участков. Более развитая длина торцовых кромок указанных ребер 4, 5 позволяет получить большую длину сварочных швов, уменьшить внутренние механические напряжения, возникающие при эксплуатации грузового вагона, повысить прочность грузового вагона.
Высота h средних участков поперечных ребер 5 может быть выполнена в диапазоне от 0,3 до 0,7 ширины S горизонтальной полки 5.1.
Поперечные ребра 5 нижних сегментов могут быть установлены на высоте L, измеренной от нижней полки 2.3 хребтовой балки 2 до соответствующей горизонтальной полки 5.1, при этом высота L составляет от 0,05 до 0,6 высоты М хребтовой балки 2.
Высота h средних участков поперечных ребер 5 нижних сегментов поперечных элементов жесткости может быть выполнена в диапазоне от 0,3 до 0,7 ширины S горизонтальной полки 5.1. При выполнении указанного отношения менее 0,3 будут образованы недостаточно развитые поперечные сечения нижних сегментов. Выполнение этого отношения более 0,7 увеличит вес нижних сегментов, без существенного увеличения их прочности и жесткости.
В качестве наиболее оптимального положения относительно воспринимаемых хребтовой балкой 2 усилий от поперечных балок 3 нижние сегменты установлены на высоте L, измеренной от нижней полки 2.3 хребтовой балки 2 до горизонтальной полки 5.2, при этом высота L может составлять от 0,05 до 0,6 высоты М хребтовой балки 2.
При использовании грузового вагона для перевозки груза, например, крупнотоннажных контейнеров, устанавливаемых на поперечные балки 3, указанные поперечные балки 3 подвергаются большой статической и динамической нагрузке. Указанная нагрузка от поперечных балок 3 распределяется на боковые стенки 2.1 хребтовой балки 2 на поперечные элементы жесткости, выполненные в виде верхних и нижних сегментов, которые воспринимают и распределяют внутренние механические напряжения, возникающие от нагрузок на поперечные балки 3, снижая их экстремальные значения.
Таким образом, предлагаемая конструкция рамы 1 грузового вагона обеспечивает увеличение прочности рамы грузового вагона.