РАМА ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в конструкции железнодорожного грузового вагона-платформы, предназначенного для перевозки контейнеров и съёмных кузовов.
Известны рамы вагона-платформы, которые содержат хребтовую балку, поперечные балки с опорными элементами, шкворневые балки и концевые балки, при этом хребтовая балка содержит верхний пояс и нижний пояс и выполнена с увеличением высоты в средней части, верхний и нижний пояса хребтовой балки выполнены с шириной средней части, увеличенной относительно ширины консольных частей, верхний и нижний пояса хребтовой балки соединены между собой боковыми стенками, выполненными с изгибом, соответствующим форме верхнего и нижнего поясов хребтовой балки, и с увеличением высоты в средней части, соответствующим увеличению высоты хребтовой балки, при этом верхний пояс, нижний пояс и боковые стенки хребтовой балки соединены своими концами с концевыми балками (см. WO 2017/107676 (A1), дата публикации 29.06.2017; CN 104670252 A, дата публикации 03.06.2015).
Технической проблемой, не решаемой применением известных рам вагонов-платформ, является недостаточный уровень прочности и повышенная масса, обусловленные отсутствием размерных соотношений элементов рамы, в интервалах которых обеспечиваются оптимальные значения прочности и массы.
Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности предлагаемой конструкции рамы вагона-платформы, снижении массы тары и улучшении технологичности её изготовления.
Для достижения технического результата в раме вагона-платформы, включающей в себя хребтовую балку, поперечные балки с опорными элементами, шкворневые балки и концевые балки, при этом хребтовая балка содержит верхний пояс и нижний пояс и выполнена с увеличением высоты в средней части, верхний и нижний пояса хребтовой балки выполнены с шириной средней части, увеличенной относительно ширины консольных частей, верхний и нижний пояса хребтовой балки соединены между собой боковыми стенками, выполненными с изгибом, соответствующим форме верхнего и нижнего поясов хребтовой балки, при этом верхний пояс, нижний пояс и боковые стенки хребтовой балки соединены своими концами с концевыми балками, согласно полезной модели, отношение ширины центральной и средней частей верхнего пояса хребтовой балки к ширине его консольных частей составляет от 1,5 до 4,0, отношение ширины центральной и средней частей нижнего пояса хребтовой балки к ширине его консольных частей составляет от 1,5 до 4,0, отношение расстояния между боковыми стенками в средней части хребтовой балки к расстоянию между боковыми стенками в её консольных частях составляет от 1,5 до 4,0.
В частных формах реализации верхний пояс хребтовой балки выполнен с шириной центральной части, увеличенной относительно ширины средней части; между верхним и нижним поясами хребтовой балки могут быть установлены продольные усиливающие элементы; между боковыми стенками хребтовой балки могут быть установлены усиливающие элементы.
Полезная модель поясняется чертежами, где показаны: на фиг. 1 – рама вагона-платформы в сборе с тележками, аксонометрическая проекция; на фиг. 2 – хребтовая балка, верхний пояс условно не показан, аксонометрическая проекция; на фиг. 3 – рама вагона-платформы, вид сверху; на фиг. 4 – хребтовая балка, верхний пояс условно не показан, вид сверху, фрагмент; на фиг. 5, 6 – графики зависимостей эквивалентных напряжений в раме вагона-платформы от размерных соотношений элементов её конструкции.
Рама вагона-платформы содержит несущую продольную хребтовую балку 1, соединённые с хребтовой балкой поперечные балки 2 с опорными элементами 3, установленными под наклоном, шкворневые балки 4, соединённые с хребтовой балкой 1 в местах опирания консольных частей рамы на тележки 5, концевые балки 6. На верхних поверхностях концов поперечных балок 2 и концевых балок 6 смонтированы крепления 7, 8 контейнеров и съёмных кузовов. Крепления 7, 8 могут быть выполнены в виде откидных упоров сварной конструкции.
Хребтовая балка 1 содержит верхний пояс 9 и нижний пояс 10. В средней части между консольными частями хребтовая балка 1 имеет увеличение высоты, задаваемое выполнением нижнего пояса 10 с понижением в средней части.
Верхний пояс 9 хребтовой балки 1 выполнен шириной а в консольных частях, шириной А1 в средней части, увеличенной относительно ширины а консольных частей и расположенной между консольными частями и центральной частью, и шириной А в центральной части, увеличенной относительно ширины А1 в средней части. При этом отношение А(А1)\а составляет от 1,5 до 4,0.
Нижний пояс 10 хребтовой балки 1 выполнен шириной а в консольных частях, шириной А1 в средней части, увеличенной относительно ширины а консольных частей и расположенной между консольными частями и центральной частью, и шириной А в центральной части, увеличенной относительно ширины А1 в средней части. При этом отношение А(А1)\а составляет от 1,5 до 4,0.
Между собой верхний 9 и нижний 10 пояса хребтовой балки 1 соединены по всей длине боковыми стенками 11. Каждая боковая стенка 11 выполнена с изгибом в средней части, который соответствует форме верхнего 9 и нижнего 10 поясов хребтовой балки 1, выполненных с изменением ширины. Каждая боковая стенка 11 выполнена также с увеличением высоты в средней части, которое соответствует увеличению высоты хребтовой балки 1 в её средней части.
Выполнение боковых стенок 11 хребтовой балки 1 изогнутыми в средней части в совокупности с увеличением ширины верхнего 9 и нижнего 10 поясов в их средних частях задаёт увеличение ширины собранной хребтовой балки 1 в её средней части относительно консольных частей.
Соединение между собой верхнего пояса 9, нижнего пояса 10 и боковых стенок 11 предлагаемой формы образует поперечное сечение хребтовой балки 1 замкнутого коробчатого профиля, наибольшего в средней части хребтовой балки 1, уменьшающего в местах перехода средней части в консольные части хребтовой балки 1 и наименьшего в консольных частях.
В хребтовой балке 1 рамы вагона-платформы изогнутые боковые стенки 11 хребтовой балки 1 расположены друг от друга на расстоянии Б в средней части хребтовой балки 1 и на расстоянии б в её консольных частях. При этом отношение Б\б составляет от 1,5 до 4,0.
Нижние границы указанных интервалов отношений ширины А(А1)\а и расстояний Б\б обусловлены обеспечением прочности конструкции рамы. При изготовлении верхнего 9 и нижнего 10 листов хребтовой балки 1 с указанными отношениями А(А1)\а и Б\б менее 1,5 значение эквивалентных напряжений в конструкции рамы снижается ниже уровня допускаемых напряжений, равного 325 МПа, как это показано на графиках соответствующих зависимостей. Данный оценочный критерий соответствует нормативным расчётным документам таким, как ГОСТ 33211-2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам, а также Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных), ГосНИИВ-ВНИИЖТ, М.,1996 г. Превышение верхних границ указанных интервалов отношений ширины А(А1)\а и расстояний Б\б приводит к неоправданному повышению массы конструкции.
Верхний пояс 9, нижний пояс 10 и боковые стенки 11 хребтовой балки 1 соединены своими концами с концевыми балками 6.
В верхнем поясе 9, нижнем поясе 10 и боковых стенках 11 хребтовой балки 1 могут быть выполнены сквозные отверстия для снижения массы.
Между верхним 9 и нижним 10 поясами хребтовой балки 1 могут быть установлены продольные усиливающие элементы, выполненные из листового проката. Между боковыми стенками 11 в средней и консольных частях хребтовой балки 1 могут быть установлены поперечные усиливающие элементы 12, которые выполненные из уголкового или швеллерного профиля, либо из листового проката.
Верхний пояс 9, нижний пояс 10, боковые стенки 11 изготовлены из листового проката и соединены между собой при помощи сварки. Верхний пояс 9, нижний пояс 10, боковые стенки 11 могут быть выполнены цельными, либо составными из двух и более частей.
Соединение верхнего пояса 9, нижнего пояса 10 и боковых стенок 11 хребтовой балки 1 концами непосредственно с концевыми балками 6 рамы позволяет исключить многоэлементные концевые узлы. Как следствие, сокращается количество сварных швов, что положительно влияет на прочность конструкции; снижается масса тары, улучшается технологичность изготовления рамы.
Хребтовая балка, единственный несущий элемент рамы, расположенный вдоль продольной оси вагона-платформы между концевыми балками, выполнена с увеличением как высоты, так и ширины в средней части относительно консольных частей, что обеспечивает поперечную жёсткость рамы. Соединение верхнего и нижнего поясов хребтовой балки по всей длине продольными боковыми стенками задаёт замкнутый коробчатый профиль поперечного сечения хребтовой балки в средней и консольных частях, что также способствует повышению прочности конструкции рамы вагона-платформы.