РАМА КРЫТОГО ВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции рамы крытых вагонов, в частности конструкции настила пола вагона.
Известна конструкция металлического настила пола крытого грузового вагона [Патент РФ на полезную модель №207142 опубликовано 13.10.2021], состоящая из листов металлопроката с рифленой поверхностью, причем листы имеют равную толщину 5 мм. Предел текучести листов составляет от 265 до 390 МПа.
Существенным недостатком данной конструкции является то, что использование настила пола, выполненного из металлических листов толщиной 5 мм, является нерациональным, так как каждый участок настила пола воспринимает определенную нагрузку. Использование листового проката с различным пределом текучести в конструкции настила пола не способствует улучшению технических характеристик настила пола, так как отсутствует возможность определения того участка пола, где необходимо установить лист пола с определенным пределом текучести для обеспечения соответствующего восприятия возникающих нагрузок.
Также известна конструкция крытого вагона [Патент РФ на полезную модель №176267 опубликовано 15.01.2018], содержащая размещенный на ходовых тележках кузов, который содержит боковые и торцевые стены, крышу, пол, включающий настил, причем настил пола состоит из концевых участков, расположенных в консольных частях кузова, и среднего участка, расположенного в средней части кузова, причем толщина концевых участков настила пола меньше толщины его среднего участка. Концевые участки настила пола изготовлены длиной L, измеряемой вдоль продольной оси вагона и выполненной в диапазоне размеров от 200 до 1500 мм. Отношение значений толщины концевых участков настила пола к толщине среднего участка настила пола составляет от 0,4 до 0,9.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком данной конструкции является то, что в конструкции настила пола не реализовано подкрепление настила пола вертикальными листами поперечных и промежуточных балок, что в свою очередь, уменьшило бы материалоемкость изделия.
Вышеперечисленные недостатки приводят к значительному удорожанию изготовления конструкции настила пола крытого вагона.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции настила пола крытого вагона, обеспечивающей повышение прочности настила пола, снижение массы крытого вагона за счет применения в конструкции настила пола металлопроката разной толщины, а также уменьшением трудозатрат при изготовлении настила пола.
Поставленная задача решается за счет того, что настил пола состоит из концевых, промежуточных и средних частей, причем толщина настила пола средней части и концевой части больше толщины настила пола промежуточной части.
Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что рама крытого вагона содержит хребтовую балку с примыкающими к ней промежуточными и концевыми балками, две боковые продольные балки, шкворневой узел и настил пола, причем настил пола состоит из концевых, промежуточных и средних частей, а толщина настила пола средней части и концевой части больше толщины настила пола промежуточной части.
Толщина настила пола средней и концевой части составляет диапазон от 5 до 8 мм, а толщина настила пола промежуточной части составляет диапазон от 4 до 6 мм.
Длина средней части настила пола составляет диапазон от 3800 до 7000 мм, а длина концевой части - диапазон от 1900 до 3200 мм.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 – общий вид рамы крытого вагона;
фиг. 2 – концевая часть настила пола рамы крытого вагона;
фиг.3 – средняя часть настила пола рамы крытого вагона;
фиг. 4 – промежуточная часть настила рамы крытого вагона;
фиг. 5 – рама крытого вагона (вид сбоку);
фиг. 6 – распределение напряжений при суммарной ударной нагрузке по I режиму в настиле пола (вид сверху);
фиг. 7 – распределение напряжений при суммарной ударной нагрузкепо I режиму в настиле пола (вид снизу);
фиг. 8 – распределение напряжений при суммарной ударной нагрузке по III режиму в настиле пола (вид сверху);
фиг. 9 – распределение напряжений при суммарной ударной нагрузке по III режиму в настиле пола (вид снизу).
Рама крытого вагона (1) содержит хребтовую балку (2) с примыкающими к ней промежуточными (3) и концевыми балками (4), две боковые продольные балки (5), шкворневой узел (6) и настил пола (7), причем настил пола (7) состоит из концевых (8), промежуточных (9) и средних (10) частей, причем толщина (S1) настила пола (7) средней части (10) и концевой части (8) больше толщины (S2) настила пола (7) промежуточной части (9).
Толщина (S1) настила пола (7) средней (10) и концевой (8) части составляет диапазон от 5 до 8 мм, а толщина настила (S2) пола промежуточной (9) части составляет диапазон от 4 до 6 мм.
Длина (L1) средней части (10) настила пола (7) составляет диапазон от 3800 до 7000 мм, а длина (L2) концевой части (8) - диапазон от 1900 до 3200 мм.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в том, что изготовление настила пола из концевых, промежуточных и средних частей таким образом, что толщина настила пола средней части и концевой части больше толщины настила пола промежуточной части, позволяет снизить массу конструкции рамы крытого вагона за счет применения листового проката разной толщины для изготовления настила пола, а также обеспечить прочность настила пола в эксплуатации в сочетании с оптимальным уменьшением массы за счет применения в конструкции средней части настила пола листового проката, не превышающего диапазон толщин от 5 до 8 мм, что позволяет обеспечить необходимую прочность и снизить возникновение трещин и изломов на раме в процессе проведения погрузо-разгрузочных работ, а значит, повысить прочностные эксплуатационные характеристики рамы крытого вагона. Кроме того, выполнение настила пола рамы крытого вагона разной толщины позволяет не только снизить массу рамы, но и сократить материальные затраты на выполнение деповского и капитального ремонта за счет выполнения сварных швов в меньшем объеме, чем при одинаковой толщине настила пола на протяжении всей длины рамы крытого вагона.
Выполнение толщины настила пола средней и концевой части в диапазоне от 5 до 8 мм, толщина настила пола промежуточной части в диапазоне от 4 до 6 мм по суммарной ударной нагрузке по I и III расчетным режимам согласно «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)» выбраны наиболее определяющими для оценки прочности вагона, а также для обеспечения восприятия нагрузки от колес автопогрузчика при погрузочно-разгрузочных работах.
По результатам расчета по I режиму максимальные напряжения в листах пола составляют 179,56 МПа. Допускаемые напряжения для стали марки 09Г2С 345 класса прочности при ударных нагрузках по I режиму составляют 345 МПа. Запас прочности для настила пола при максимальных нагрузках по I режиму составляет 48%.
По результатам расчета по III режиму максимальные напряжения в листах пола составляют 102,24 МПа. Допускаемые напряжения для стали марки 09Г2С 345 класса прочности при ударных нагрузках по III режиму составляют 220 МПа. Запас прочности для настила пола при максимальных нагрузках по III режиму составляет 53,5%.
Выполнение средней части настила пола длиной, составляющей диапазон от 3800 до 7000 мм, и концевой части длиной, составляющей диапазон от 1900 до 3200 мм, позволяет уменьшить трудозатраты при раскрое листового проката и уменьшить длину сварных швов, которыми листы свариваются друг с другом.
В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.