ХРЕБТОВАЯ БАЛКА РАМЫ ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в конструкции грузовых полувагонов с люками в полу кузова.
Из уровня техники известна хребтовая балка рамы железнодорожного вагона (RU 186015, B61D 1/02, опубл. 26.12.2018), содержащая нижнюю балку высотой В, закрепленную на ней верхнюю балку высотой С, при этом горизонтальные полки верхней балки выполнены шириной h в диапазоне от 90 до 300 мм, отношение В/С находится в диапазоне от 2,38 до 3,7, для обеспечения прочности хребтовой балки вертикальная стенка верхней балки выполнена толщиной от 8 до 16 мм. Данное техническое решение направлено на расширение технической и эксплуатационной возможности использования предлагаемой хребтовой балки, выражающееся в увеличении объема кузова, в расширении возможности размещения крышек люков в полу, шарнирно монтируемых на верхней балке, в увеличении прочности хребтовой балки при ее изготовлении, обеспеченной оптимальным подбором из предлагаемых диапазонов высот балок и толщины вертикальной стенки и горизонтальных полок верхней балки. Однако данное техническое решение имеет высокую металлоемкость и массу.
Известно техническое решение, направленное на снижение металлоемкости кузова полувагона, выполненного с люками в полу, принятое за прототип (RU 208386, B61D 3/00, B61F 1/02, опубл. 16.12.2021). Хребтовая балка рамы кузова полувагона состоит из соединенных между собой нижней балки и верхней балки, включающей в себя стенку и верхнюю и нижнюю полки, при этом на стенке верхней балки шарнирно закреплены крышки люков, а верхняя полка верхней балки хребтовой балки выполнена шириной от 76 до 89 мм. Однако такое решение не обеспечивает достаточного снижения металлоемкости и массы хребтовой балки рамы полувагона.
Общей технической проблемой является высокая металлоемкость и масса хребтовой балки рамы полувагона.
Техническим результатом полезной модели является снижение металлоемкости и массы верхней балки при обеспечении прочности хребтовой балки рамы полувагона.
Указанный технический результат достигается хребтовой балкой рамы полувагона, содержащей соединенные между собой нижнюю балку и верхнюю балку, включающую стенку, верхнюю полку и нижнюю полку, верхняя балка выполнена из разнополочного двутавра, при этом толщины верхней полки, стенки и нижней полки выполнены в соотношении t1>t2>t3, при этом отношение толщины t1 верхней полки к толщине t2 стенки составляет от 1,25 до 1,5, отношение толщины t3 нижней полки к толщине t2 стенки составляет от 0,5 до 0,75, а ширина верхней полки и ширина нижней полки выполнены в соотношении b1>b2, отношение ширины b1 верхней полки к ширине b2 нижней полки составляет от 1,3 до 2.
В вариантах исполнения полезной модели ширина b2 нижней полки верхней балки может быть выполнена от 50 до 100 мм; толщина t2 стенки верхней балки может быть равна 8 мм; верхняя балка может быть выполнена сварной конструкции; нижняя полка верхней балки может быть использована в качестве остающейся подкладки нижней балки из двух Z-образных профилей.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что верхняя балка выполнена из разнополочного двутавра, при этом толщины верхней полки, стенки и нижней полки выполнены в соотношении t1>t2>t3, при этом отношение толщины t1 верхней полки к толщине t2 стенки составляет от 1,25 до 1,5, отношение толщины t3 нижней полки к толщине t2 стенки составляет от 0,5 до 0,75, а ширина верхней полки и ширина нижней полки выполнены в соотношении b1>b2, отношение ширины b1 верхней полки к ширине b2 нижней полки составляет от 1,3 до 2; ширина b2 нижней полки верхней балки может быть выполнена от 50 до 100 мм; толщина t2 стенки верхней балки может быть равна 8 мм; верхняя балка может быть выполнена сварной конструкции; нижняя полка верхней балки может быть использована в качестве остающейся подкладки нижней балки из двух Z-образных профилей. Такие отличия от прототипа дают основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическими изображениями, где
на фиг.1 показан фрагмент хребтовой балки рамы полувагона, изометрическая проекция;
на фиг.2 - хребтовая балка рамы полувагона, вид сбоку.
Хребтовая балка рамы полувагона содержит соединенные между собой нижнюю балку 1 и верхнюю балку 2. Верхняя балка 2 включает верхнюю полку 3, стенку 4 и нижнюю полку 5. На стенке 4 верхней балки 2 шарнирно закреплены петли 6 для крепления крышек люков. Нижняя балка 1 выполнена из двух Z-образных профилей.
Технический результат, заключающийся в снижении металлоемкости и массы верхней балки при обеспечении прочности хребтовой балки рамы полувагона, обеспечивается следующим образом.
Верхняя балка 2 выполнена из разнополочного двутавра, при этом толщина t1 верхней полки, толщина t2 стенки 4 и толщина t3 нижней полки 5 выполнены в соотношении t1>t2>t3, при этом отношение толщины t1 верхней полки 3 к толщине t2 стенки 4 составляет от 1,25 до 1,5, отношение толщины t3 нижней полки 5 к толщине t2 стенки 4 составляет от 0,5 до 0,75, а ширина b1 верхней полки 3 и ширина b2 нижней полки 5 выполнены в соотношении b1>b2, при этом отношение ширины b1 верхней полки 3 к ширине b2 нижней полки 5 составляет от 1,3 до 2.
В вариантах исполнения ширина b2 нижней полки верхней балки может быть выполнена от 50 до 100 мм. Толщина t2 стенки верхней балки предпочтительно равна 8 мм. Верхняя балка 2 может быть выполнена сварной конструкции. Нижняя полка 5 верхней балки 2 использована в качестве остающейся подкладки нижней балки 1 из двух Z-образных профилей.
Верхняя полка 3 верхней балки 2 служит элементом, позволяющим обеспечить герметичность кузова полувагона в зоне между люками. Стенка 4 верхней балки 2 служит для крепления на ней крышек люков через приварные петли 6. Нижняя полка 5 верхней балки 2 служит для крепления стенки 4 верхней балки 2 к Z-образным профилям нижней балки 1 и является остающейся подкладкой для шва приварки верхних полок Z-образных профилей нижней балки 1. Так как верхняя полка 3 верхней балки 2, стенка 4 верхней балки 2 и нижняя полка 5 верхней балки 2 имеют различное функциональное назначение, рационально верхнюю балку 2 изготавливать из разнополочного двутавра с верхней полкой 3, стенкой 4 и нижней полкой 5 различной толщины и с верхней полкой 3 и нижней полкой 5 различной ширины для снижения металлоемкости и массы верхней балки 2 при сохранении прочности хребтовой балки рамы. Значение отношения толщины t1 верхней полки 3 к толщине t2 стенки 4 менее 1,25 нецелесообразно из-за снижения прочности верхней балки 2, а значение более 1,5 приведет к повышению металлоемкости верхней балки 2. Значение отношения толщины t3 нижней полки 5 к толщине t2 стенки 4 менее 0,5 не целесообразно из-за снижения прочности верхней балки 2, а более 0,75 приведет к увеличению металлоемкости и массы. Толщина t2 стенки 4 верхней балки 2, равная 8 мм, - минимальная необходимая толщина, обеспечивающая снижение металлоемкости при сохранении прочности крепления крышек люков, что влияет на прочность хребтовой балки. Выполнение ширины b2 нижней полки 5 верхней балки 2 менее 50 мм не целесообразно из-за недостаточности ширины для наложения швов приварки верхних полок Z-образных профилей нижней балки 1, а более 100 мм не обеспечит снижения металлоемкости. Предпочтительно выполнение ширины t2 нижней полки 4 верхней балки 2, равной 75 мм, для оптимального снижения металлоемкости и обеспечения прилегания свариваемых кромок при неровности листового проката.