Рама вагона-цистерны

Предлагаемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для применения в конструкции рамы вагона-цистерны.
Из уровня техники известна рама вагона–цистерны (Вагоны: учебник для вузов ж.-д. трансп. / Л.А. Шадур, и др., М.: Транспорт, 1980. – 439 с.), содержащая шкворневые балки, концевые балки, боковые балки, продольные балки, хребтовую балку, состоящую из двух балок Z-образного профиля, образующих единую сварную конструкцию.
Недостатком известного технического решения является высокая трудоемкость изготовления хребтовой балки вагона-цистерны, которая представляет собой составную длинномерную сварную конструкцию.
Известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, хребтовой балки (патент RU 169001, опубликован 01.03.2017), выполненной из цельного в поперечном сечении омегообразного профиля.
Такое техническое решение позволяет снизить трудоемкость изготовления хребтовой балки за счет исключения продольного стыкового сварного шва, однако данное техническое решение не может обеспечить необходимую прочность в средней части хребтовой балки рамы вагона-цистерны, так как хребтовая балка является основным несущим элементом рамы вагона-цистерны и воспринимает продольные, вертикальные нагрузки, действующие на вагон.
Решаемой технической проблемой, присущей в том числе прототипу, является недостаточная прочность рамы вагона-цистерны в средней части хребтовой балки.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении прочности рамы вагона-цистерны в средней части хребтовой балки.
Указанный технический результат достигается за счет того, что рама вагона-цистерны состоит из хребтовой балки, выполненной из цельного в поперечном сечении омегообразного профиля, лобовых балок, боковых балок, шкворневых балок, отличающаяся тем, что в средней части рамы вагона-цистерны симметрично относительно поперечной центральной оси хребтовой балки на нижних полках омегообразного профиля приварены усиливающие накладки.
1
Толщина листаомегообразного профиля хребтовой балки s лежит в диапазоне от 10 мм до 14 мм. При толщине листа омегообразного профиля меньше 10 мм не будет обеспечиваться прочность и надежность из-за высоких напряжений в хребтовой балке вагона-цистерны, а при толщине листа больше 14 мм нерационально увеличится масса рамы вагона-цистерны.
Усиливающие накладки имеют перемычки в средней части, объединяющие противоположные нижние полки омегообразного профиля хребтовой балки.
Толщина усиливающих накладок s выполнена в диапазоне от 4 мм до 16 мм, при выполнении толщины усиливающих накладок меньше 4 мм не обеспечивается необходимый уровень прочности сечения, большая, чем 16 мм толщина приводит к концентрации напряжений в зоне окончания усиливающих накладок.
Длина усиливающих накладок a выполнена в диапазоне от 1400 мм до 1500 мм, при выполнении длины усиливающих накладок a больше 1500 мм увеличивается металлоемкость конструкции без значительного увеличения прочности, выполнение длины a меньше 1400 мм приводит к увеличению концентрации напряжений в зоне установки котла на раме.
Ширина усиливающих накладок b выполнена в диапазоне от 600 мм до 700 мм, меньшая ширина не позволяет достичь необходимого уровня прочности хребтовой балки, большая ширина приводит к повышению металлоемкости конструкции без значительного увеличения прочности.
Выбор места расположения усиливающих накладок по длине хребтовой балки и выбор их формы обусловлен напряженно-деформированным состоянием конструкции рамы вагона-цистерны от действующих нормативных нагрузок.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом
фиг. 1 – рама вагона-цистерны (вид снизу);
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 3 – выносной элемент Б на фиг. 1.
Рама 1 вагона-цистерны, показанная на фиг. 1, состоит из хребтовой балки 2, выполненной из цельного в поперечном сечении омегообразного профиля, лобовых балок 3, боковых балок 4, шкворневых балок 5, в средней части рамы вагона-цистерны 1 симметрично относительно центральной оси хребтовой балки 2 на нижних полках 6 омегообразного профиля приварены усиливающие накладки 7.
1
Толщина sлистаомегообразного профиля хребтовой балки, показанная на фиг. 2, лежит в диапазоне от 10 мм до 14 мм.
2
Усиливающие накладки 7, показанные на фиг. 3, объединяют противоположные нижние полки 6 омегообразного профиля хребтовой балки 2, толщина s усиливающих накладок 7 выполнена в диапазоне от 4 мм до 16 мм, длина a усиливающих накладок 7 выполнена в диапазоне от 1400 мм до 1500 мм, ширина b усиливающих накладок 7 выполнена в диапазоне от 600 мм до 700 мм.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники вагонах-цистернах.