Рама крытого вагона

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции рамы крытых вагонов.
Известна конструкция рамы крытого вагона модели 11-217 [И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков «Вагоны», М., Транспорт 1988г., стр. 149], состоящей из хребтовой балки, двух боковых, двух концевых, двух шкворневых, двух основных и семи промежуточных поперечных балок, четырех раскосов, шести продольных балок для поддержания пола, одной балки для крепления тормозного цилиндра и двух подножек. Хребтовая балка сварена из двух Z-образных профилей №31. В концевых ее частях установлены задние упоры автосцепки, объединенные с пятниковой отливкой шкворневого узла, а также розетки, отлитые за одно целое с передними упорами автосцепки. Боковые балки выполнены из швеллеров №20. В зоне дверного проема к балкам приварены пороги из специальных Z-образных профилей. Концевые балки сварные П-образного сечения и выполнены из листов 6 мм. В месте постановки розетки балка имеет нишу 180 мм, позволившую заглубить розетку и уменьшить вылет автосцепки с 610 до 430 мм. Шкворневые балки сварные коробчатого сечения. Каждая из них состоит из двух вертикальных толщиной 6 мм, верхнего (8 мм) и нижнего (10 мм) горизонтальных листов. В местах пересечения шкворневых балок с хребтовой установлены стальные надпятниковые коробки, связывающие вертикальные стенки хребтовой балки, а также усиливающие пятниковый узел рамы. К нижним листам шкворневых балок приклепаны пятники и скользуны. Основные поперечные балки сварные двутаврового сечения, выполненные из листов толщиной 6 мм. Для обеспечения равнопрочности конструкции рамы концевые, шкворневые и основные поперечные балки имеют переменную высоту по своей длине. Раскосы рамы изготовлены из швеллера №14, а поперечные и продольные вспомогательные балки для поддержания пола - из гнутых швеллеров 100×80×5 мм.
Существенным недостатком данной конструкции является то, что в раме для подкрепления пола установлены продольные балочки, а поперечные балочки поддерживают продольные балочки и участие в поддержании листов пола не принимают. Соответственно, листы пола при возникновении остаточных деформаций в процессе эксплуатации будут выгибаться в виде желобов, которые будут затруднять погрузо-разгрузочные работы.
Также известна конструкция крытого вагона [Патент РФ на полезную модель №205109 опубликовано 28.06.2021], содержащая раму грузового вагона, включающую хребтовую балку, две боковые балки, а также две шкворневые балки, две концевые балки, две промежуточные балки, при этом вдоль рамы, между шкворневыми и промежуточными балками, а также между двумя смежными промежуточными балками устанавливаются по три продольные балки в виде гнутых швеллеров, которые подкреплены поперечными балками, при этом в местах пересечения продольных и поперечных балок установлены усиливающие ребра жесткости. Каждая концевая балка состоит из двух отдельных частей, примыкающих к хребтовой балке.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Основным недостатком прототипа являются повышенные напряжения, возникающие в местах пересечения продольных и поперечных балок в конструкции узла, где располагаются усиливающие ребра жесткости. Кроме того, увеличение количества сварных швов приводит к возникновению усталостных трещин в процессе эксплуатации вагона.
Вышеперечисленные недостатки приводят к увеличению массы вагона в целом, а также к значительному удорожанию изготовления и эксплуатации рамы крытого вагона за счет выполнения большого количества сварных швов и использования большого количества планок, что также снижает прочность конструкции рамы в местах соединения ребра со швеллером.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции рамы крытого вагона, обеспечивающей повышение прочности решетки рамы, повышения устойчивости к эксплуатационным нагрузкам, а снижение массы крытого вагона за счет отсутствия в конструкции рамы подкрепляющих планок и выполнения большого количества сварных швов позволит уменьшить трудозатраты при изготовлении рамы крытого вагона.
Поставленная задача решается за счет того, что подкрепляющие продольные балочки выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки выполнены из нескольких отрезков, при этом в месте соединения продольной подкрепляющей балочки с поперечной подкрепляющей балочкой на одном конце отрезка выполнен вырез, повторяющий форму внутри швеллера продольной подкрепляющей балочки, которым отрезок жестко закреплен внутри продольной подкрепляющей балочки, причем с противоположной стороны продольной подкрепляющей балочки к её стенке жестко закреплен торцевой гранью следующий отрезок поперечной подкрепляющей балочки.
Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что рама крытого вагона, выполненная в виде сварной конструкции, содержит хребтовую, боковые продольные балки, концевые, шкворневые, промежуточные поперечные балки, а также подкрепляющие балочки, выполненные из швеллеров, которые расположены в пространстве продольных и поперечных балок. Подкрепляющие продольные балочки выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки выполнены из нескольких отрезков. В месте соединения продольной подкрепляющей балочки с поперечной подкрепляющей балочкой на одном конце отрезка выполнен вырез, повторяющий форму внутри швеллера продольной подкрепляющей балочки, которым отрезок жестко закреплен внутри продольной подкрепляющей балочки. С противоположной стороны продольной подкрепляющей балочки к её стенке жестко закреплен торцевой гранью следующий отрезок поперечной подкрепляющей балочки.
Высота швеллера продольных и поперечных подкрепляющих балочек располагается в диапазоне от 50 до 100 мм.
Подкрепляющие балочки выполнены из горячекатаного швеллера.
Подкрепляющие балочки выполнены из гнутого швеллера, изготовленного из листового проката.
Каждый отрезок подкрепляющей поперечной балочки направлен двумя полками вверх.
Каждый отрезок подкрепляющей поперечной балочки направлен одной полкой вверх.
Каждый отрезок подкрепляющей поперечной балочки направлен стенкой вверх.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид рамы крытого вагона;
фиг. 2 - рама крытого вагона (разрез А-А);
фиг. 3 - рама крытого вагона (выносной вид Б);
фиг. 4 - подкрепляющая поперечная балочка рамы крытого вагона;
фиг. 5 - подкрепляющие продольная и поперечная балочки в разрезе.
Рама крытого вагона (1), выполненная в виде сварной конструкции, содержащая хребтовую (2), боковые (3), продольные балки, концевые (4), шкворневые (5), промежуточные (6) поперечные балки, а также подкрепляющие (7) балочки, выполненные из швеллеров, которые расположены в пространстве продольных и поперечных балок, причем подкрепляющие продольные балочки (7.1) выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки (7.2) выполнены из нескольких отрезков, при этом в месте соединения продольной подкрепляющей балочки (7.1) с поперечной подкрепляющей балочкой (7.2) на одном конце отрезка выполнен вырез (8), повторяющий форму внутри швеллера продольной подкрепляющей балочки (7.1), которым отрезок жестко закреплен внутри продольной подкрепляющей балочки (7.1), причем с противоположной стороны продольной подкрепляющей балочки (7.1) к её стенке (9) жестко закреплен торцевой гранью (10) следующий отрезок поперечной подкрепляющей балочки (7.2).
Высота (H) швеллера продольных (7.1) и поперечных (7.2) подкрепляющих балочек располагается в диапазоне от 50 до 100 мм.
Подкрепляющие балочки (7.1, 7.2) выполнены из горячекатаного швеллера.
Подкрепляющие балочки (7.1, 7.2) выполнены из гнутого швеллера, изготовленного из листового проката.
Каждый отрезок подкрепляющей поперечной балочки (7.2) направлен двумя полками вверх.
Каждый отрезок подкрепляющей поперечной балочки (7.2) направлен одной полкой вверх.
Каждый отрезок подкрепляющей поперечной балочки (7.2) направлен стенкой вверх.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в изготовлении рамы крытого вагона таким образом, что подкрепляющие продольные балочки выполнены цельными по длине и соединены с двумя ближайшими поперечными балками рамы, а подкрепляющие поперечные балочки выполнены из нескольких отрезков, при этом в месте соединения продольной подкрепляющей балочки с поперечной подкрепляющей балочкой на одном конце отрезка выполнен вырез, повторяющий форму внутри швеллера продольной подкрепляющей балочки, которым отрезок жестко закреплен внутри продольной подкрепляющей балочки, причем с противоположной стороны продольной подкрепляющей балочки к её стенке жестко закреплен торцевой гранью следующий отрезок поперечной подкрепляющей балочки, что позволяет обеспечить необходимую прочность и снизить возникновение трещин и изломов на раме в процессе проведения погрузо-разгрузочных работ, а значит, повысить прочностные эксплуатационные характеристики рамы крытого вагона. Кроме того, выполнение рамы крытого вагона с описанной системой подкрепляющих балочек позволяет снизить массу конструкции рамы крытого вагона за счет установки подкрепляющих балочек без применения подкрепляющих планок, что, в свою очередь, позволяет уменьшить количество сварных швов и снизить трудоемкость.
Выполнение рамы крытого вагона из продольных и поперечных подкрепляющих балочек из горячекатаных швеллеров высотой в диапазоне от 50 до 100 мм, позволяет обеспечить оптимальное сочетание прочности и снижение металлоемкости конструкции рамы крытого вагона.
Выполнение рамы крытого вагона с системой подкрепляющих балочек из горячекатаного швеллера позволяет повысить прочность рамы.
Выполнение рамы крытого вагона с системой подкрепляющих балочек из гнутого швеллера, изготовленного из листового проката, позволяет обеспечить уменьшение массы рамы крытого вагона.
Варианты установки отрезка подкрепляющей поперечной балочки, направленной двумя полками вверх, одной полкой вверх и стенкой вверх обеспечивают увеличение количества опорных точек для надёжного крепления настила пола, а значит, повышает прочность и долговечность рамы крытого вагона в совокупности с настилом пола, что позволяет обеспечить эксплуатационную надежность.
В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.