РАМА ВАГОНА-ПЛАТФОРМЫ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в конструкции железнодорожного грузового вагона-платформы, предназначенного для перевозки контейнеров и/или съёмных кузовов.
Известна рама вагона-платформы, содержащая продольную хребтовую балку, включающую в себя верхнюю полку и нижнюю полку, соединенные между собой продольными боковыми стенками, и поперечные промежуточные балки, выполненные в виде консолей по сторонам хребтовой балки и в каждой из консолей содержат два расположенные под углом друг к другу опорные ребра с верхней и наклонной частями, соединёнными верхним и наклонным листами, соответственно, при этом верхние листы консолей соединены с верхней полкой хребтовой балки, верхние и нижние концы опорных рёбер и нижние концы наклонных листов консолей соединены с продольными боковыми стенками хребтовой балки (CN 103552564 B, дата публикации 17.08.2016).
Технической проблемой известной рамы вагона-платформы является недостаточная прочность конструкции, обусловленная отсутствием регламентирования размерных соотношений элементов рамы, обеспечивающих оптимальные значения прочности.
Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности и жёсткости рамы вагона-платформы.
Для достижения технического результата в раме вагона-платформы, содержащей верхнюю полку и нижнюю полку, соединённые между собой продольными боковыми стенками, и поперечные промежуточные балки, выполненные в виде консолей по сторонам хребтовой балки и в каждой из консолей содержащие два расположенных под углом друг к другу опорные ребра с верхней и наклонной частями, соединёнными верхним и наклонным листами, соответственно, при этом верхние листы консолей соединены с верхней полкой хребтовой балки, верхние и нижние концы опорных рёбер и нижние концы наклонных листов консолей соединены с продольными боковыми стенками хребтовой балки, согласно полезной модели, отношение длины В консоли поперечной промежуточной балки, соответствующей длине верхнего листа консоли, к высоте Г консоли, измеренной от нижнего конца опорного ребра до верхней поверхности верхнего листа консоли, составляет от 0,5 до 1,5, отношение длины В консоли поперечной промежуточной балки к ширине Д консоли, соответствующей ширине верхнего листа консоли в месте его соединения с верхней полкой хребтовой балки, составляет от 0,5 до 1,5, отношение ширины Д консоли к высоте Г консоли составляет от 0,7 до 1,3, опорные рёбра консолей поперечных промежуточных балок расположены друг к другу под углом α от 40 до 130 градусов, при этом между продольными боковыми стенками хребтовой балки в местах их соединения с верхними концами опорных рёбер консолей поперечных промежуточных балок установлены рёбра жёсткости, между продольными боковыми стенками хребтовой балки в местах их соединения с нижними концами консолей поперечных промежуточных балок установлены усиливающие жёсткость элементы.
В частных формах реализации наименьшее расстояние между опорными рёбрами консолей поперечных промежуточных балок составляет от 180 до 380 мм; нижние концы опорных рёбер консолей поперечных промежуточных балок в месте соединения с продольной боковой стенкой хребтовой балки расположены друг к другу под углом от 40 до 130 градусов; концевые балки и поперечные промежуточные балки снабжены в концевых частях креплениями.
Полезная модель поясняется чертежами, где показаны:
на фиг. 1 – рама вагона-платформы в сборе с тележками, аксонометрическая проекция;
на фиг. 2 – рама вагона-платформы, вид сверху;
на фиг. 3 – местный вид на поперечную промежуточную балку, аксонометрическая проекция;
на фиг. 4 – разрез А-А на фиг. 2;
на фиг. 5 - поперечная промежуточная балка, вид сверху;
на фиг. 6 - вид Б на фиг. 4;
на фиг. 7, 8, 9 – графики зависимостей эквивалентных напряжений элементов рамы вагона-платформы от размерных соотношений элементов консолей поперечных промежуточных балок рамы;
на фиг. 10, 11, 12 – графики зависимостей эквивалентных напряжений элементов рамы вагона-платформы от значений расположения элементов консолей поперечных промежуточных балок рамы.
Рама вагона-платформы содержит несущую продольную хребтовую балку 1, соединённые с хребтовой балкой концевые балки 2, шкворневые балки 3, соединённые с хребтовой балкой 1 в местах опирания консольных частей рамы на тележки 4, поперечные промежуточные балки 5. На верхних поверхностях концов концевых балок 2 и поперечных промежуточных балок 5 смонтированы крепления 6, 7 контейнеров и/или съёмных кузовов. Крепления 6, 7 могут быть выполнены в виде откидных упоров сварной конструкции.
Хребтовая балка выполнена из верхней полки 1.1 и нижней полки 1.2, соединённых между собой по всей длине боковыми стенками 1.3 с образованием поперечного сечения замкнутого коробчатого профиля. Своими концами хребтовая балка 1 соединена с концевыми балками 2.
Поперечные промежуточные балки 5 выполнены в виде консолей 5.1, 5.2 по сторонам хребтовой балки 1. Каждая из консолей 5.1, 5.2 содержит два расположенные под углом α друг к другу опорные ребра 8. Каждое опорное ребро 8 выполнено с верхней 8.1 и наклонной 8.2 частями, которые соединены, соответственно, верхним листом 9 и наклонным листом 10. Верхний лист 9 консоли соединён с верхней полкой 1.1 хребтовой балки 1. В месте указанного соединения верхний лист 9 может быть выполнен с плавными расширениями в обе стороны для увеличения длины сварных швов и снижения концентрации напряжений. Верхние концы опорных рёбер 8 соединены с соответствующей боковой стенкой 1.3 хребтовой балки 1. Нижние концы опорных рёбер 8 и нижние концы наклонных листов 10, соединённые между собой с образованием нижних концов консолей 5.1, 5.2, соединены с соответствующей боковой стенкой 1.3 хребтовой балки 1. Нижние концы опорных рёбер 8 при этом в месте указанного соединения расположены под углом β относительно друг друга. В местах указанных соединений верхние и нижние концы опорных рёбер 8 могут быть выполнены с плавными расширениями в обе стороны для увеличения длины сварных швов и снижения концентрации напряжений. Опорные рёбра 8 предлагаемой конструкции обеспечивают их упор в боковые стенки 1.3 хребтовой балки 1, что повышает прочность рамы вагона-платформы.
Длина В консолей 5.1, 5.2 поперечных промежуточных балок 5 соответствует длине верхних листов 9 консолей 5.1, 5.2. Высота Г консолей 5.1, 5.2 равна расстоянию от нижних концов опорных рёбер 8 до верхней поверхности верхних листов 9 консолей 5.1, 5.2. Ширина Д консолей 5.1, 5.2 поперечных промежуточных балок 5 соответствует ширине верхних листов 9 консолей 5.1, 5.2 в месте соединения с верхней полкой 1.1 хребтовой балки 1. При этом отношение длины В консоли поперечной промежуточной балки к высоте Г этой консоли составляет от 0,5 до 1,5; отношение длины В консоли поперечной промежуточной балки к ширине Д этой консоли составляет от 0,5 до 1,5; отношение ширины Д консоли поперечной промежуточной балки к высоте Г этой консоли составляет от 0,7 до 1,3.
Опорные рёбра 8 консолей 5.1, 5.2 поперечных промежуточных балок 5 расположены друг к другу под углом α от 40 до 130 градусов. Наименьшее расстояние Е между опорными рёбрами 8 консолей 5.1, 5.2, измеряемое между наружными кромками наклонных частей 8.2, составляет от 180 до 380 мм. Угол β расположения нижних концов опорных рёбер 8 друг к другу в месте соединения с боковой стенкой 1.3 хребтовой балки 1 составляет от 40 до 130 градусов.
Внутри хребтовой балки 1 между её боковыми стенками 1.3 в местах их соединения с верхними концами опорных рёбер 8 консолей 5.1, 5.2 установлены рёбра жёсткости 11 с соответствующими размерами и расположением. Между боковыми стенками 1.3 хребтовой балки 1 в местах их соединения с нижними концами консолей 5.1, 5.2 установлены усиливающие жёсткость элементы 12, профиль которых соответствует профилю нижних концов консолей 5.1, 5.2, образованному соединением нижних концов опорных рёбер 8 и наклонных листов 10.
Граничные пределы указанных интервалов соотношений длины В, высоты Г, ширины Д консолей, расстояния Е, углов α и β обусловлены обеспечением прочности конструкции рамы. Расчёты прочности конструкции произведены в соответствии с ГОСТ 33211-2014 «Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам» и Нормами для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных), ГосНИИВ-ВНИИЖТ, М., 1996. Данными нормативными документами определён уровень допускаемых напряжений, составляющий 325 МПа. Зависимости эквивалентных напряжений в элементах консолей поперечных промежуточных балок рамы вагона-платформы от размерных соотношений элементов консолей и от значений относительного расположения элементов приведены на графиках. Из графиков зависимостей следует, что при выполнении отношений длины В, высоты Г, ширины Д консолей, расстояния Е, углов α и β за пределами граничных пределов интервалов эквивалентные напряжения превышают максимальное допускаемое значение. Указанное превышение в случае нижних граничных пределов обусловлено прочностными характеристиками сечения поперечной промежуточной балки, связанными с уменьшением осевого момента сопротивления, в случае верхних граничных пределов обусловлено прочностными и усталостными характеристиками смежных элементов балки, таких как нижняя полка и боковые стенки хребтовой балки рамы.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
При погрузке на раму вагона-платформы контейнеров и/или съёмных кузовов последние устанавливают на несущую поверхность, образуемую продольной хребтовой балкой 1 и поперечными балками в составе концевых балок 2 и промежуточных балок 5. Поперечные промежуточные балки 5 образованы расположенными по сторонам хребтовой балки 1 консолями 5.1, 5.2, верхние листы 9 которых соединены с верхней полкой 1.1 хребтовой балки 1, образуя преимущественно единый уровень несущей поверхности. Фиксируют контейнеры и/или съёмные кузова посредством креплений 6, 7, смонтированных на верхних поверхностях концов соответственно концевых балок 2 и поперечных промежуточных балок 5.
Ввиду отсутствия в раме продольных боковых балок, принимающих на себя часть нагрузки, требуется конструктивное и прочностное решение поперечных промежуточных балок 5, обеспечивающих заданную прочность и жёсткость. Рама вагона-платформы предлагаемой конструкции имеет повышенную прочность и жёсткость за счёт оптимальной конструкции, наилучшей передачи нагрузок и распределения сил от веса транспортируемого груза, обеспечиваемых оптимальными размерными соотношениями элементов рамы.