КОНЦЕВАЯ ЧАСТЬ РАМЫ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции рам грузовых вагонов, в частности конструкции рам вагонов-платформ для перевозки контейнеров.
Известна рама грузового вагона (RU 188280, B61F 1/10, опубл. 04.04.2019), содержащая концевую балку, включающую верхний лист и нижний лист, выполненный с изгибом, и вертикальные листы. При этом вертикальные листы выполнены составными. Центральная составная часть и крайние составные части выполнены из листов разной толщины. Внутри концевой балки закреплены поперечные усиливающие ребра и продольные усиливающие ребра. Конструкция концевой балки рамы не обеспечивает достаточной прочности лобового листа концевой балки при перевозке контейнеров, вес которых действует на концевые балки рамы, лобовой лист концевой балки при этом испытывает большие напряжения.
Известна концевая часть рамы вагона (RU 185674, B61F 1/10, B61G 7/00, опубл. 13.12.2018), содержащая размещенный внутри хребтовой балки передний упор автосцепного устройства, и дополнительно содержащая три усиливающих элемента, последовательно расположенных внутри хребтовой балки и жестко соединенных с боковыми стенками хребтовой балки, при этом крайний усиливающий элемент расположен над передним упором автосцепного устройства и жестко соединен со средним усиливающим элементом. Данное техническое решение направлено на повышение прочности концевой части рамы, однако имеет недостаточную прочность лобового листа концевой балки рамы.
Общей технической проблемой данных технических решений является недостаточная прочность лобового листа концевой балки рамы грузового вагона.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности концевой балки рамы грузового вагона.
Технический результат обеспечивается концевой частью рамы грузового вагона, содержащей хребтовую балку, передний упор автосцепного устройства, размещенный внутри хребтовой балки, концевую балку, включающую нижнюю полку, выполненную из листов с изгибом, лобовой лист длиной Д и высотой Г, выполненный составным, и усиливающий элемент, в которой лобовой лист концевой балки в центральной нижней составной части выполнен со вставкой толщиной Т от 10 мм до 30 мм, длиной А, выполненной в соотношении 1,5А≤Д≤2,5А и высотой Б, выполненной в соотношении 1,5Б≤Г≤3,0Б, а усиливающий элемент расположен под передним упором автосцепного устройства и жестко соединен с листами нижней полки концевой балки и вставкой лобового листа концевой балки.
В качестве развития полезной модели расстояние В от нижнего контура переднего упора до нижнего контура вставки может составлять от 30 мм до 200 мм; усиливающий элемент может быть выполнен переменной ширины, с расширением в зоне закрепления торцов к листам нижней полки концевой балки; усиливающий элемент может быть выполнен с изгибом; усиливающий элемент может быть выполнен длиной Ж более расстояния К между нижними полками хребтовой балки в соотношении 1,5К≤Ж≤3,5К.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что лобовой лист концевой балки в центральной нижней составной части выполнен со вставкой толщиной Т от 10 мм до 30 мм, длиной А, выполненной в соотношении 1,5А≤Д≤2,5А и высотой Б, выполненной в соотношении 1,5Б≤Г≤3,0Б, а усиливающий элемент расположен под передним упором автосцепного устройства и жестко соединен с листами нижней полки концевой балки и вставкой лобового листа концевой балки; расстояние В от нижнего контура переднего упора до нижнего контура вставки может составлять от 30 мм до 200 мм; усиливающий элемент может быть выполнен переменной ширины, с расширением в зоне закрепления торцов к листам нижней полки концевой балки; усиливающий элемент может быть выполнен с изгибом; усиливающий элемент может быть выполнен длиной Ж более расстояния К между нижними полками хребтовой балки в соотношении 1,5К≤Ж≤3,5К. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическими изображениями, где на фиг. 1 показан фрагмент концевой части рамы грузового вагона, изометрическая проекция; на фиг. 2 - фрагмент концевой части рамы грузового вагона, изометрическая проекция вида снизу; на фиг. 3 - концевая балка рамы грузового вагона, вид спереди; на фиг. 4 - концевая часть рамы грузового вагона, вид сверху.
Концевая часть рамы грузового вагона содержит хребтовую балку 1 с нижними полками 1.1, передний упор 2 автосцепного устройства, размещенный внутри хребтовой балки 1, концевую балку 3, включающую нижнюю полку 4, выполненную из листов с изгибом, лобовой лист 5 длиной Д и высотой Г, выполненный составным, и усиливающий элемент 6.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности лобового листа концевой балки рамы грузового вагона, обеспечивается следующим образом.
Лобовой лист 5 концевой балки 3 в центральной нижней составной части выполнен со вставкой 6 толщиной Т от 10 мм до 30 мм, длиной А, выполненной в соотношении 1,5А≤Д≤2,5А и высотой Б, выполненной в соотношении 1,5Б≤Г≤3,0Б. Усиливающий элемент 6 расположен под передним упором 2 автосцепного устройства и жестко соединен с листами нижней полки 4 концевой балки 3 и вставкой 7 лобового листа 5 концевой балки 3.
Такое исполнение лобового листа 5 концевой балки 3 рамы обеспечивает увеличение несущей способности как лобового листа 5 концевой балки 3, так и концевой части рамы грузового вагона в целом, компенсируя значительные напряжения, возникающие в центральной нижней составной части лобового листа 5, за счет его переменной толщины - толщины Т центральной нижней составной части лобового листа, превышающей толщины его остальных частей.
Выполнение длины А вставки 7 менее отношения Д/2,5 длины Д лобового листа 5 и высоты Б вставки 7 менее отношения Г/3,0 высоты Г лобового листа 5 не обеспечит достижения технического результата, т.к. не обеспечит перекрытие вставкой 7 зон сварного соединения лобового листа 5 с нижними полками 1.1 хребтовой балки 1 и листами нижней полки 4 концевой балки 3. Выполнение длины А вставки 7 более отношения Д/1,5 длины Д лобового листа 5 и высоты Б вставки 7 более отношения Д/1,5 высоты Г лобового листа 5 не обеспечит большего повышения прочности лобового листа 5 концевой балки 3, т.к. превысит зону выхода за пределы мест соединения зон сварного соединения лобового листа 5 с нижними полками 1.1 хребтовой балки 1 и листами нижней полки 4 концевой балки 3 и приведет к излишнему увеличению массы и металлоемкости лобового листа 5 и концевой части рамы грузового вагона в целом. Наличие усиливающего элемента 6 обеспечивает распределение нагрузок и увеличение сечения лобового листа 5 концевой балки 3 для увеличения прочности при передаче инерционных нагрузок от автосцепного устройства на хребтовую балку 1 рамы. Кроме того, соединение листов нижней полки 4 концевой балки 3 через усиливающий элемент 6 позволяет более равномерно перераспределять внутренние механические напряжения, тем самым снижает их, и исключает изломы в указанных местах.
В качестве развития полезной модели расстояние В от нижнего контура переднего и заднего упоров 2 автосцепного устройства до нижнего контура вставки 7 может составлять от 30 мм до 200 мм, что удовлетворяет требованиям прочности концевой балки 3. Расстояние В менее 30 мм не целесообразно, т.к. при воздействии статической силы от массы, например, перевозимого контейнера, от которой балка прогибается относительно хребтовой балки 1, возможны изломы и трещины. Расстояние В более 200 мм не обеспечит большую устойчивость лобового листа 4 концевой балки 3, но приведет к увеличению массы и металлоемкости концевой балки 3.
Усиливающий элемент 6 может быть выполнен переменной ширины, с расширением в зоне закрепления торцов к листам нижней полки 4 концевой балки 3. Такое исполнение обеспечивает необходимую и достаточную длину сварного шва в зонах закрепления торцов усиливающего элемента 6. Усиливающий элемент 6 может быть выполнен с изгибом. Наличие изгиба позволяет повторить профиль вставки 7 лобового листа 5 для исключения концентратора напряжений и обеспечивает перпендикулярное закрепление торцов усиливающего элемента 6 к листам нижней полки 4 концевой балки 3, что делает сварное соединение наиболее надежным и значительно повышает прочность концевой части рамы. Предпочтительно выполнение усиливающего элемента 6 длиной Ж, превышающей расстояние К между нижними полками 1.1 хребтовой балки 1 в соотношении 1,5К≤Ж≤3,5К. Выход за пределы указанного соотношения не обеспечит необходимой прочности лобового листа 5, т.к. усиливающий элемент 6 не повторит профиль вставки 7 лобового листа 5 концевой балки 3.
Конкретным примером реализации полезной модели является рама грузового вагона, предназначенная для перевозки контейнеров, включающая концевые части рамы, каждая из которых содержит хребтовую балку 1, передний и упор 2 автосцепного устройства, концевую балку 3, включающую лобовой лист 5 длиной Д от 2450 мм до 2943 мм и высотой Г от 350 мм до 600 мм, выполненный составным, и усиливающий элемент 6. Заявляемое техническое решение является предпочтительным для достижения технического результата - повышение прочности лобового листа концевой балки рамы грузового вагона.