Вагон-цистерна

Предложенная полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции вагона-цистерны для перевозки порошкообразных, гранулированных и жидких грузов.
Из уровня техники известен вагон-цистерна (Патент России на полезную модель №170765, опубликован 05.05.2017), содержащий раму, ходовую часть, автосцепное и тормозное оборудование, рама включает хребтовую, шкворневые, лобовые, боковые балки, при этом длина рамы вагона выполнена увеличенной длины по боковым и лобовым балкам по сравнению с длиной хребтовой балки рамы, при этом соотношение длины рамы платформы по лобовым балкам к хребтовой балке выполнено равным в пределах 1,001-1,03, а горизонтальные листы лобовых балок выполнены переменного сечения и жестко соединены с хребтовой и боковыми балками, причем разница ширины горизонтального листа лобовой балки в зоне примыкания к боковой балке и его ширины в зоне хребтовой балки выполнена в пределах 20-300 мм, а вертикальный лист лобовой балки выполнен криволинейным и жестко соединен с ее горизонтальным листом, боковой и хребтовой балками.
Кроме того, известен вагон-цистерна (Патент России на полезную модель №164214, опубликован 20.08.2016), принятый за прототип, содержащий тележки, автосцепные устройства, котёл и раму, включающую в себя хребтовую балку, две шкворневые балки, боковые балки и две лобовые балки, каждая из которых включает в себя вертикальные и горизонтальные листы, при этом каждый вертикальный лист, расположенный со стороны автосцепного устройства, выполнен изогнутым со смещением его крайних частей относительно его средней части наружу вдоль продольной оси вагона-цистерны, при этом котел выступает за расположенную со стороны автосцепного устройства лобовую балку.
К недостатку описанных выше решений, в том числе прототипа, следует отнести высокую металлоёмкость вагона-цистерны.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема высокой металлоёмкости вагона-цистерны.
Технический результат заключается в снижении металлоёмкости вагона-цистерны при сохранении его прочности.
Технический результат достигается тем, что вагон-цистерна содержит тележки, автосцепные устройства, котёл и раму, включающую в себя хребтовую балку, две шкворневые балки, боковые балки и лобовые балки, каждая из которых включает в себя вертикальный лист и горизонтальные листы, при этом вертикальный лист каждой лобовой балки, расположенный со стороны автосцепного устройства, выполнен изогнутым со смещением его концевых частей относительно его средней части наружу вдоль продольной оси вагона-цистерны, причем отношение расстояния А от оси шкворневой балки до концевой части вертикального листа каждой лобовой балки в зоне примыкания боковой балки к лобовой балке к расстоянию В от оси шкворневой балки до средней части вертикального листа лобовой балки в зоне примыкания хребтовой балки к лобовой балке задано более 1, причем горизонтальные листы каждой лобовой балки выполнены сужающимися в её концевых частях в сторону боковых балок, при этом разница между наибольшей шириной С концевых частей горизонтального листа лобовой балки, измеренной в зоне, свободной от примыкания к боковой и хребтовой балкам, и шириной D средней части горизонтального листа лобовой балки, измеренной в зоне примыкания хребтовой балки, составляет не более 150 мм, а разница между указанной шириной D и шириной Е концевых частей горизонтального листа лобовой балки, измеренной в зоне примыкания к боковой балке, составляет не более 20 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что лобовая балка выполнена с одним верхним цельным горизонтальным листом.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что лобовая балка выполнена с одним верхним горизонтальным листом, состоящим из двух сегментов, расположенных симметрично на одном уровне и сваренных между собой.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что лобовая балка выполнена с одним верхним горизонтальным листом, состоящим из трех сегментов, расположенных симметрично на одном уровне и сваренных между собой.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что лобовая балка выполнена с одним верхним горизонтальным листом и одним нижним горизонтальным листом.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что верхний и нижний горизонтальный листы выполнен цельными.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что верхний и нижний горизонтальный лист выполнен составным.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показано:
Фиг.1 – общий вид вагона-цистерны, где 1 – тележки, 2 – автосцепные устройства, 3 – котел, 4 – рама.
Фиг. 2 – рама вагона-цистерны, где 5 – хребтовая балка, 6 – шкворневые балки, 7 – боковые балки, 8 – лобовые балки, 8.1 – вертикальный лист лобовой балки 8, 8.2 – горизонтальный лист лобовой балки 8.
Вагон-цистерна содержит тележки 1, автосцепные устройства 2, котел 3 и раму 4, включающую в себя хребтовую балку 5, две шкворневые балки 6, боковые балки 7 и две лобовые балки 8, каждая из которых включает в себя вертикальный лист 8.1 и горизонтальный лист 8.2. Вертикальный лист 8.1 расположенный со стороны автосцепного устройства 2, каждой лобовой балки 8 выполнен изогнутым со смещением его крайних частей относительно его средней части наружу вдоль продольной оси вагона-цистерны. Отношение расстояния А, от оси шкворневой балки 6 до концевой части вертикального листа 8.1 лобовой балки 8 в зоне примыкания боковой балки 7 к лобовой балке 8, к расстоянию В, измеренному от оси шкворневой балки 6 до средней части вертикального листа 8.1 лобовой балки 8 в зоне примыкания переднего упора (на фигурах не обозначен) к лобовой балке 8, задано более 1. Таким образом представляется возможным использовать в конструкции рамы 4 хребтовую балку 5 меньшей длины, за счет чего и достигается технический результат, а именно снижается металлоёмкость конструкции вагона-цистерны. При отношении расстояния А к расстоянию В, заданное менее 1, не достигается снижение металлоёмкости хребтовой балки, и, следовательно, не достигается технический результат.
Горизонтальные листы 8.2 каждой лобовой балки 8 выполнены сужающимся к её концевым частям в сторону боковых балок 7. Горизонтальные листы 8.2 лобовых балок 8 выполнены переменного сечения и жестко соединены с хребтовой балкой 5 и боковыми балками 7. Разница между шириной С горизонтального листа концевых частей лобовой балки 8, измеренной в зоне свободной от примыкания к хребтовой балке 5 и боковым балкам 7, и его шириной D её средней части, измеренной в точке примыкания хребтовой балки 5, составляет не более 150 мм. Данная разница позволяет конструктивно связать элементы лобовой балки 8 без потери устойчивости и прочности лобовой балки 8. Разница между шириной С горизонтального лобового листа 8.2 и его шириной D, принятая более 150 мм, приводит к снижению прочности в месте соединения балок. Разница между шириной E горизонтального листа 8.2 концевых частей лобовых балок 8, измеренной в зоне примыкания к боковой балке 8, и его шириной D, измеренной в зоне примыкания хребтовой балки 7, составляет не более 20 мм. Указанная разница оптимальна, потому что обеспечивается равнопрочность горизонтального листа 8.2 лобовой балки 8 в зоне хребтовой балки 5 и в зоне боковой балки 7. Лобовая балка 8 выполнена с одним верхним цельным горизонтальным листом, 8.2 в частном случае реализации верхний горизонтальный лист 8.2 выполнен составным из сваренных между собой двух или трех сегментов. Кроме того, лобовая балка 8 может быть выполнена с одним верхним цельным горизонтальным листом и одним нижним цельным горизонтальным листом, в частном случае реализации верхний горизонтальный лист и нижний горизонтальный лист выполнены составным из сваренных между собой двух или трех сегментов.
Таким образом, как показано в вышеприведённом описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в снижении металлоёмкости вагона-цистерны при сохранении его прочности.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники вагонах-цистернах.