ВАГОН-ЦИСТЕРНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к вагонам-цистернам, и касается конструкции узла крепления котла к рамной конструкции вагона-цистерны.
Известна железнодорожная цистерна (RU 151406 U1, опубл. 10.04.2015, МПК B61D5/06), содержащая раму, ходовую часть и котел, закрепленный по раме по шкворневым сечениям при помощи хомутов, а в средней части – при помощи лап, соединенных с лапами рамы специальными болтами. Лапы котла и лапы рамы выполнены Г-образными, причем лапы рамы закреплены на верхней поверхности хребтовой балки и между полками лап, примыкающих к хребтовой балке, и вертикальной стенкой балки приварены усиливающие косынки.
Известен вагон-цистерна (RU 176585 U1, опубл. 23.01.2018, МПК B61D5/06), содержащий установленную на ходовые тележки рамную конструкцию и закрепленный на ней котел, в средней своей части снабженный лапами, соединенными с ответными лапами рамной конструкции, закрепленными на хребтовой балке рамной конструкции. Между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой рамной конструкции закреплены подкрепляющие поперечные ребра жесткости.
Технической проблемой, присущей указанными решениям, является возникновение напряжений по торцам полок лап рамной конструкции в поперечных сварных швах соединения лап рамной конструкции с верхней поверхностью хребтовой балки, превышающих допустимые, при продольных внешних воздействиях более 3,5 МН, например, удар от соседнего вагона.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении прочности вагона-цистерны за счет образования дополнительной опоры лап рамной конструкции.
Указанный технический результат заключается в том, что в вагоне-цистерне, содержащем установленную на ходовые тележки рамную конструкцию и закрепленный на ней котел, который в средней своей части закреплен посредством соединения лап котла, жестко закрепленных на котле, и лап рамной конструкции, жестко закрепленных на хребтовой балке рамной конструкции, согласно настоящей полезной модели, между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой закреплены продольные ребра жесткости, расположенные под углом α друг к другу, выполненному в диапазоне от 10° до 90°. Продольные ребра жесткости могут быть закреплены на внутренней грани лапы рамной конструкции. Продольные ребра жесткости могут быть закреплены на ребре лапы рамной конструкции. Одно из продольных ребер жесткости может быть выполнено гнутым. Продольные ребра жесткости могут быть соединены между собой. Продольные ребра жесткости могут быть закреплены по всей длине лап рамной конструкции. Между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой может быть закреплено дополнительное ребро жесткости, выполненное параллельно полке лапы рамной конструкции. Продольные ребра жесткости могут быть снабжены упрочняющими элементами.
Заявляемая полезная модель в отличие от ближайших аналогов тем, что между лапой рамной конструкции и хребтовой балкой закреплены продольные ребра жесткости, расположенные под углом α друг к другу, выполненному в диапазоне от 10° до 90°. Продольные ребра жесткости расположены своей длиной стороны вдоль продольной оси хребтовой балки вагона-цистерны. Такое отличие от ближайших аналогов даёт основание утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 – вагон-цистерна (общий вид), фиг. 2 – вид А-А на фиг. 1 (пример реализации), фиг. 3 – вид А-А на фиг. 1 (пример реализации), фиг. 4 – вид А-А на фиг. 1 (пример реализации), фиг. 5 – вид А-А на фиг. 1 (пример реализации).
Вагон-цистерна, представленная на фиг. 1, котел 1, закрепленный на рамной конструкции 2, в представленном варианте выполненной виде рамы, установленной на ходовые тележки 3.
Котел 1 вагона-цистерны в средней своей части закреплен на раме 2 посредством соединения лап 4 котла, жестко закрепленных на котле, с лапами 5 рамной конструкции, жестко закрепленных на хребтовой балке 6 рамы 2 (рамной конструкции). Лапы 5 рамной конструкции, в представленном варианте выполненные Г-образными, закреплены на хребтовой балке 6.  Между лапами 5 рамной конструкции и хребтовой балкой 6 рамы 2 (рамной конструкции) жестко закреплены продольные ребра жесткости 7 и 8, расположенные под углом α друг к другу.
На фиг. 2 представлен пример реализации заявляемой полезной модели, где продольные ребра жесткости 7 и 8 закреплены на ребре лапы 5 рамной конструкции, соединены между собой и расположены под углом α = 90° друг к другу, при этом ребро 7 закреплено на боковой стороне хребтовой балки 6, а продольное ребро 8 закреплено на нижней полке хребтовой балки 6 рамы 2 (рамной конструкции). На фиг. 3 показан пример взаимного расположения продольных ребер жесткости 7 и 8 под углом α = 50° друг к другу и закрепления продольных ребер 7 и 8 на боковой стенке хребтовой балки 6 рамы 2 (рамной конструкции), при этом ребра 7 и 8 не соединены между собой и закреплены на ребре лапы 5 рамной конструкции. На фиг. 4 представлен пример крепления продольных ребер жесткости 7 и 8, расположенных под углом α друг к другу, на внутренней грани лап 5 рамной конструкции. На фиг. 5 показан пример выполнения продольного ребра жесткости 8 гнутым.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности конструкции вагона-цистерны, достигается следующим образом.
Продольные ребра жесткости, закрепленные между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой и расположенные под углом α друг к другу, образуют дополнительную опору для лап рамной конструкции, тем самым обеспечивая повышение прочности конструкции вагона-цистерны в целом. Продольные ребра жесткости за счет образования дополнительной опоры для лап рамной конструкции обеспечивают дополнительную передачу и распределение на хребтовую балку действующих на вагон-цистерну в процессе эксплуатации внешних нагрузок, в частности продольных нагрузок, например, удара от соседнего вагона при движении подвижного состава. Использование продольных ребер жесткости позволяет не выполнять поперечные сварные швы при закреплении лап рамной конструкции на хребтовой балке, что обеспечивает уменьшение количества зон концентрации напряжений, что также повышает прочность конструкции вагона-цистерны в целом.
Продольные ребра жесткости в зависимости от значения угла α могут быть закреплены на боковой стенке хребтовой балки рамной конструкции или на боковой стенке и нижней полке хребтовой балки рамной конструкции, что в одинаковой степени обеспечивает образование дополнительной опоры лап рамной конструкции и, следовательно, обеспечивает дополнительную передачу и распределение действующих внешних нагрузок от котла вагона-цистерны на рамную конструкцию, что повышает прочность конструкции вагона-цистерны в целом.
Закрепление продольных ребер жесткости на ребре лапы рамной конструкции или на ее внутренней грани в одинаковой степени образуют дополнительную опору лапы рамной конструкции, что повышает прочность конструкции вагона-цистерны. Однако крепление продольных ребер жесткости на ребре лапы рамной конструкции более предпочтительно вследствие передачи нагрузок по прямой, а не по касательной в случае крепления продольных ребер жесткости на внутренней грани лапы рамной конструкции.
Выполнение одного из продольных ребер жесткости гнутым обеспечивает выполнение угла α между ребрами жесткости в зоне соединения с ребром (гранью) лапы рамной конструкции преимущественно прямым, при закреплении гнутого ребра жесткости на нижней полке хребтовой балки в зоне сопряжения с боковой стенкой хребтовой балки, что также образует дополнительную опору лапы рамной конструкции, но при этом опорой для ребра является более прочная зона хребтовой балки, что повышает прочность конструкции вагона-цистерны.
Соединение продольных ребер жесткости между собой, обеспечивает объединение опорной зоны лапы рамной конструкции на ребра жесткости и более равномерное распределение действующих внешних нагрузок, что обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны.
Закрепленные продольные ребра жесткости по всей длине лап рамной конструкции обеспечивают повышение прочности конструкции вагона-цистерны за счет образования дополнительной опоры по всей длине лапы рамной конструкции и увеличения площади распределения внешних нагрузок.
Продольные ребра жесткости, закрепленные между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой, могут быть выполнены с фигурными вырезами для обеспечения доступа к монтажу соединения лап рамной конструкции с лапами котла вагона-цистерны.
Крепление между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой дополнительного ребра жесткости, выполненного параллельно полке лапы рамной конструкции, также образует дополнительную опору лапы рамной конструкции на боковую стенку хребтовой балки, что обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны.
Для повышения прочности конструкции вагона-цистерны в целом продольные ребра жесткости могут быть снабжены упрочняющими элементами, выполненными в виде упрочняющих косынок или поперечных элементов жесткости, образуя тем самым дополнительную опору лап рамной конструкции.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность конструкции вагона-цистерны за счет образования дополнительной опоры лап рамной конструкции.