КОНСОЛЬНАЯ ЧАСТЬ РАМЫ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается рам грузовых вагонов, а именно консольных частей рам грузовых вагонов с увеличенной длиной консолей.
Из уровня техники известна консольная часть рамы (Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп./Л.А. Шадур, И.И. Челноков и др., Под ред. Л.А. Шадура - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980, стр.386-388), содержащая хребтовую балку, концевую балку и шкворневую балку, в консольных частях хребтовой балки размещены объединенные передние и задние упоры автосцепок. На участке от заднего упора автосцепки до шкворневой балки швеллеры хребтовой балки перекрыты снизу листом.
Известна центральная балка железнодорожного вагона (WO 2009062317, B61F 1/02, B61D 17/00, B61D 7/00, B61F 1/08, опубл. 22.05.2009), каждая консольная часть которой включает в себя тяговый рычаг, в котором можно установить поглощающий аппарат; консольная часть имеет верхнюю полку, нижнюю полку и боковые стенки, образуя прямоугольную трубу; на нижние полки установлена несущая пластина, которая перекрывает указанный тяговый рычаг в районе между передним и задним упорами.
Общей технической проблемой данных технических решений является недостаточная прочность и жесткость концевой части рамы грузового вагона при действии поперечных составляющих продольных сил, передающихся через автосцепку при движении грузового вагона в кривых пути из-за отсутствия усиливающего элемента над передним и задним упорами.
Известна консольная часть хребтовой балки (RU 23848, B61G 7/12, опубл. 20.07.2002), которая содержит продольные швеллеры с верхними и нижними полками и боковыми стенками, передний и задний упоры, шкворневую балку, концевую балку, нижний усиливающий лист и элемент перекрытия, при этом продольные швеллеры скреплены между собой нижним усиливающим листом и элементом перекрытия, расположенным в одной плоскости с верхними полками швеллеров. Расположение элемента перекрытия, расположенного в одной плоскости с верхними полками швеллеров для соединения между собой заднего упора, шкворневой балки и продольных швеллеров не обеспечивает снижения напряжений в зоне переднего упора автосцепки и в консольной части рамы в целом.
Технической проблемой является недостаточная прочность и жесткость консольной части рамы грузового вагона в зоне переднего упора автосцепки.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение жесткости и прочности консольной части рамы грузового вагона.
Технический результат обеспечивается консольной частью рамы грузового вагона, содержащей хребтовую балку с верхней полкой и боковыми стенками, концевую балку с лобовым листом, шкворневую балку, размещенные внутри хребтовой балки передний и задний упоры автосцепки и элемент перекрытия, элемент перекрытия выполнен длиной L и перекрывает сверху передний и задний упоры автосцепки путем соединения внешней торцевой кромкой с лобовым листом концевой балки, боковыми кромками с боковыми стенками хребтовой балки, при этом отношение длины L элемента перекрытия к длине N консольной части от розетки переднего упора до оси О-О шкворневой балки составляет от 0,5 до 0,85.
В качестве развития полезной модели длина N консольной части может быть выполнена от 1500 до 3500 мм; элемент перекрытия может быть выполнен из листа с вырезами; элемент перекрытия может быть выполнен толщиной S от 5 до 10 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что элемент перекрытия выполнен длиной L и перекрывает сверху передний и задний упор автосцепки путем соединения внешней торцевой кромкой с лобовым листом концевой балки, боковыми кромками с боковыми стенками хребтовой балки, при этом отношение длины L элемента перекрытия к длине N консольной части от розетки переднего упора до оси О-О шкворневой балки составляет от 0,5 до 0,85; длина N консольной части может быть выполнена от 1500 до 3500 мм; элемент перекрытия может быть выполнен из листа с вырезами; элемент перекрытия может быть выполнен толщиной S от 5 до 10 мм. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическими изображениями, где на фиг. 1 показана консольная часть рамы грузового вагона без верхнего листа хребтовой балки, вид сверху; на фиг. 2 - консольная часть хребтовой балки рамы грузового вагона, вид сбоку; на фиг. 3 - хребтовая балка без верхнего листа консольной части рамы грузового вагона, изометрический вид; на фиг. 4 - фрагмент расчетной модели рамы грузового вагона с распределением эквивалентных напряжений при сжатии по режиму Iв, Мпа в консольной части рамы грузового вагона; на фиг. 5 - пример реализации полезной модели.
Консольная часть рамы грузового вагона (фиг. 1 - фиг. 3) содержит хребтовую балку 1 с верхней полкой 1.1 и боковыми стенками 1.2, концевую балку 2 с лобовым листом 2.1, шкворневую балку 3 с осью О-О, размещенные внутри хребтовой балки 1 передний упор 4 и задний упор 5 автосцепки и элемент перекрытия 6. Консольная часть рамы выполнена длиной N, измеряемой от розетки переднего упора 4 до оси О-О шкворневой балки 3. Элемент перекрытия 6 выполнен длиной L.
Технический результат, заключающийся в увеличении жесткости и прочности консольной части рамы грузового вагона, обеспечивается следующим образом.
Элемент перекрытия 6 выполнен из листа длиной L и перекрывает сверху передний упор 4 и задний упор 5 автосцепки путем соединения внешней торцевой кромки 6.1 с лобовым листом 2.1 концевой балки 2, боковыми кромками 6.2 с боковыми стенками 1.2 хребтовой балки 1, при этом отношение длины L элемента перекрытия 6 к длине N консольной части составляет от 0,5 до 0,85. Выход за указанный диапазон не целесообразен, т.к. при отношении длины L к длине N менее 0,5 не обеспечивается перекрытие переднего упора 4 и заднего упора 5, а при более 0,85 не достигается большее увеличение прочности, но увеличивается масса тары и металлоемкость.
В процессе эксплуатации в консольной части рамы грузового вагона появляются деформации в виде прогиба при действии поперечных составляющих продольных сил, передающихся через автосцепку при движении грузового вагона в кривых (фиг. 4). Такое исполнение обеспечивает увеличение жесткости хребтовой балки 1 и прочность концевой балки 2 при восприятии нагрузок, кроме того элемент перекрытия 6 является ограничителем для предотвращения подъема поглощающего аппарата (не показан) при ударных нагрузках.
В вариантах исполнения полезной модели длина N консольной части выполнена от 1500 до 3500 мм; элемент перекрытия 6 может быть выполнен из листа с вырезами 6.3.
В качестве развития полезной модели элемент перекрытия 6 выполнен толщиной S от 5 до 10 мм. Толщина менее 5 мм не отвечает требованиям прочности. Использование элемента перекрытия 6 из листа, толщина которого превышает 10 мм, не обеспечит большей прочности, но приведет к увеличению массы тары и металлоемкости.
Конкретным примером использования полезной модели является вагон-платформа для перевозки контейнеров с консольными частями рамы увеличенной длины (фиг. 5).