ХРЕБТОВАЯ БАЛКА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Предложенная полезная модель относится к конструкции железнодорожных вагонов, а именно к конструкции хребтовой балки грузового вагона.
Из уровня техники известна хребтовая балка (Патент России на полезную модель № 60464, опубликован 27.01.2007), включающая две соединённые между собой балки Z-образного профиля и упоры автосцепного устройства, которые содержат опорные, задние и боковые стенки, а также ребра жёсткости и при этом взаимодействуют с вертикальными стенками и полками балок Z-образного профиля.
Известна хребтовая балка рамы железнодорожного вагона (Патент России на полезную модель № 151903, опубликован 20.04.2018), принятая за прототип, содержащая среднюю несущую часть, к концам которой приварены литые консольные балки, при этом средняя несущая часть хребтовой балки выполнена в виде профиля с Ω-образным поперечным сечением, по наружным поверхностям боковых стенок литых консольных балок выполнены продольные полочки с образованием ответного Ω-образного профиля, при этом для компенсации неточности изготовления литой консольной балки и безусловного взаимного стыкования Ω-образных профилей, толщина стенок литой консольной балки выполнена равной либо большей толщины стенок средней несущей части хребтовой балки.
К недостаткам известных решений, в том числе прототипа, следует отнести низкую прочность хребтовой балки к воспринимаемым нагрузкам из-за не оптимального отношения длины средней части хребтовой балки к суммарной длине консольных балок.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема низкой прочности хребтовой балки грузового вагона.
Технический результат заключается в повышении прочности хребтовой балки грузового вагона.
Технический результат достигается конструкцией хребтовой балки грузового вагона, которая содержит среднюю несущую часть, к концам которой присоединены консольные части, выполненные с пятниками, причем отношение длины «А» средней несущей части, измеренной между центральными осями пятников, к суммарной длине консольных частей, каждая из которых имеет длину «В», измеренную от центральной оси пятника до края хребтовой балки в месте размещения ударной розетки, задано из диапазона от 1,58 до 7,33, причем длина «А» средней несущей части задана из диапазона от 9500 до 22000 мм, длина «В» каждой консольной части задана из диапазона от 1500 до 3000 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что средняя несущая часть выполнена из профиля с омегообразным сечением.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что средняя несущая часть выполнена из двух профилей с Z-образным сечением.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что каждая из консольных частей выполнена единой литой деталью совместно с пятником.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что средняя несущая часть и консольные части соединены сварным соединением.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых показано:
Фиг. 1 - хребтовая балка грузового вагона (вид сбоку), где 1 - средняя несущая часть, 2 - консольная часть, 3, 4 пятники, А - длина средней несущей части, В - длина консольной части.
Фиг. 2 - график зависимости эквивалентных напряжений хребтовой балки от величины соотношения А/2В.
Фиг. 3 - график зависимости эквивалентных напряжений хребтовой балки от величины А.
Фиг. 4 - график зависимости эквивалентных напряжений хребтовой балки от величины В.
Фиг. 5 - график зависимости эквивалентных напряжений хребтовой балки от конфигурации профиля средней несущей части.
1
2
1
2
Хребтовая балка грузового вагона содержит среднюю несущую часть 1, к концам которой присоединены консольные части 2, выполненные с пятниками 3 и 4. Средняя несущая часть 1 выполнена длиной «А», которая измеряется от центральной оси (О) пятника 3 до центральной оси (О) пятника 4. Каждая из консольных частей 2 имеет длину «В», которая измеряется от центральной оси (О), (О) соответствующего пятника 3 или 4 до края хребтовой балки в месте размещения ударной розетки (на фигуре не отмечено) автосцепного устройства, соединенного с хребтовой балкой рамы грузового вагона.
Отношение длины «А» средней несущей части 1 к суммарной длине консольных частей 2, каждая из которых имеет длину «В», задано из диапазона от 1,58 до 7,33, т.е. 1,58 ≤ А/В+В ≤ 7,33. Длина «А» средней несущей части 1, которая является базой вагона, задана из диапазона от 9500 до 22000 мм, длина «В» каждой консольной части 2 задана из диапазона от 1500 до 3000 мм.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления заявляемой полезной модели средняя несущая часть 1 выполнена в виде профиля с омегообразным сечением. В другом варианте выполнения средняя несущая часть 1 выполнена из двух профилей с Z-образным сечением. Каждая из консольных частей 2 выполнена единой литой деталью совместно с пятником 3 и 4, при этом средняя несущая часть 1 и консольные части 2 соединены сварным соединением.
При выполнении хребтовой балки с отношением длины «А» средней несущей части 1 к суммарной длине консольных частей 2, каждая из которых имеет длину «В», заданной из диапазона от 1,58 до 7,33, достигается технический результат, а именно повышается прочность хребтовой балки грузового вагона, при этом обеспечивается сцепляемость. При значении менее 1,58 уровень допускаемых напряжений снижается, однако значение, взятое менее 1,58, приводит к отсутствию сцепляемости грузовых вагонов в кривых согласно ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые». При значении более 7,33 повышается уровень допускаемых напряжений в хребтовой балке (фиг. 2). Также выполнение хребтовой балки с длиной «А» средней несущей части 1, заданной менее 9500 мм, и длиной «В» консольной части 2, заданной менее 1500 мм приводит к отсутствию сцепляемости грузовых вагонов в кривых согласно ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые», в которых используется предлагаемая хребтовая балка. Выполнение хребтовой балки с длиной «А» средней несущей части 1, заданной более 22000 мм, и длиной «В» консольной части 2, заданной более 3000 мм, приводит к превышению уровня допускаемых значений напряжений, и соответственно, верхние значения диапазонов выбраны из условия прочности конструкции - оптимального восприятия и передачи продольных и вертикальных эксплуатационных усилий (фиг. 3, фиг. 4).
Выполнение хребтовой балки составной, содержащей среднюю несущую часть 1, к концам которой присоединены консольные части 2, позволяет задать необходимую прочность отдельно средней несущей части 1, отдельно консольных частей 2. При этом средняя несущая часть 1 и консольные части 2 соединяют сварным соединением. Выполнение каждой из консольных частей 2 в виде единой литой детали совместно с пятником 3 и 4 позволяет исключить отверстия для соединения пятников 3 и 4 с консольными частями 2, что также повышает прочность конструкции.
Средняя несущая часть 1 может быть выполнена из профиля с омегообразным сечением или из двух профилей с Z-образным сечением, что дополнительно повышает прочность хребтовой балки (фиг. 5).
1
2
1
2
В примере реализации хребтовая балка грузового вагона содержит среднюю несущую часть 1, к концам которой присоединены консольные части 2, выполненные с пятниками 3 и 4. Длина «А» средней несущей части 1, измеренная от центральной оси (О) пятника 3 до центральной оси (О) пятника 4, равна 9500 мм, длина «В» каждой консольной части 2, которая измерена от центральной оси (О) пятника 3 до края хребтовой балки в месте размещения ударной розетки для первой консольной части 2, и от центральной оси (О) пятника 4 до края хребтовой балки в месте размещения ударной розетки для второй консольной части 2, равна 3000 мм. Отношение длины «А» средней несущей части 1 к суммарной длине «В» консольных частей 2 равно 1,58, т.е.
А/В+В = 9500 / (3000+3000) = 1,58.
Средняя несущая часть 1 выполнена из профиля с омегообразным сечением.
1
2
1
2
В другом примере реализации хребтовая балка грузового вагона содержит среднюю несущую часть 1, к концам которой присоединены консольные части 2, выполненные с пятниками 3 и 4. Длина «А» средней несущей части 1, измеренная от центральной оси (О) пятника 3 до центральной оси (О) пятника 4, равна 22000 мм, длина «В» каждой консольной части 2, которая измерена от центральной оси (О) пятника 3 до края хребтовой балки в месте размещения ударной розетки для первой консольной части 2, и от центральной оси (О) пятника 4 до края хребтовой балки в месте размещения ударной розетки для второй консольной части 2, равна 1500 мм. Отношение длины «А» средней несущей части 1 к суммарной длине «В» консольных частей 2 равно 7,33, т.е.
А/В+В = 22000 / (1500+1500) = 7,33.
Средняя несущая часть 1 выполнена из двух профилей с Z-образным сечением.
Таким образом, как показано в вышеприведённом описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в повышении прочности хребтовой балки грузового вагона.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники грузовых вагонах.