Вагон-цистерна

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности, к вагонам-цистернам, и касается конструкции узла крепления котла вагона-цистерны к рамной конструкции.
Из уровня техники известен узел крепления котла на раме вагона-цистерны («Вагоны», под ред. Шадур Л.А., М.: «Транспорт», 1980 г., стр. 346). Крепление котла на раме осуществляется в средних и концевых его частях. Фасонные лапы, приваренные к средней части обечайки котла вагона-цистерны, соединены точеными болтами с опорными планками (лапами рамы), которые своими полками приварены к хребтовой балке рамы.
Известна железнодорожная цистерна (RU 151406, опубл. 10.04.2015, МПК B61D 5/06), содержащая раму, ходовую часть и котел, закрепленный на раме по шкворневым сечениям при помощи хомутов, а в средней части – при помощи лап, соединенных с лапами рамы специальными болтами. Лапы котла и 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.
Общей технической проблемой, присущей указанным решениям, является выполнение поперечных сварных швов по торцам полок лап рамной конструкции при их закреплении на верхней полке хребтовой балки, что приводит к возникновению напряжений по торцам полок лап рамы и в поперечных сварных швах соединения при внешних воздействиях на вагон-цистерну, например, при продольном ударе от соседнего вагона, превышающем допустимые 3,5 МН, что может привести к снижению эксплуатационной надежности вагона-цистерны.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности конструкции вагона-цистерны за счет обеспечения дополнительной опоры котла на хребтовую балку рамной конструкции и исключения поперечных сварных швов по торцам полок лап рамной конструкции.
Указанный технический результат достигается вагоном-цистерной, содержащим установленную на ходовые тележки рамную конструкцию, выполненную в виде рамы или двух полурам, и закреплённый на ней котёл, в средней своей части снабжённый лапами, соединёнными с ответными лапами рамной конструкции, закрепленными на хребтовой балке рамной конструкции, согласно настоящей полезной модели, между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой рамной конструкции закреплены подкрепляющие поперечные ребра жесткости. Ребра жесткости могут соединять лапы рамной конструкции с боковой стенкой хребтовой балки. Ребра жесткости могут соединять лапы рамной конструкции с боковой стенкой и нижней полкой хребтовой балки рамной конструкции. Ребра жесткости могут быть закреплены на полке лапы рамной конструкции. Ребра жесткости могут быть закреплены на стенке лапы рамной конструкции. Ребра жесткости могут быть расположены в зоне торцов лап рамной конструкции.  Ребра жесткости могут быть расположены по всей длине лап рамной конструкции на равном расстоянии друг от друга. Ребра жесткости могут быть выполнены в виде сплошных фигурных пластин. Ребра жесткости могут быть оборудованы дополнительными подкрепляющими элементами. Ребра жесткости могут быть оборудованы дополнительными усиливающими накладками. Ребра жесткости могут быть выполнены с вырезами. Полки лап рамной конструкции могут быть закреплены на верхней полке хребтовой балки рамной конструкции.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что между лапами рамной конструкции и хребтовой балкой рамной конструкции закреплены подкрепляющие поперечные ребра жесткости, соединяющие лапы рамной конструкции с боковой стенкой хребтовой балки, кроме того ребра жесткости могут соединять лапы рамной конструкции с боковой стенкой и нижней полкой хребтовой балки рамной конструкции, также ребра жесткости могут быть закреплены на полке и/или стенке лапы рамной конструкции и могут быть расположены в зоне торцов лап рамной конструкции или могут быть расположены по всей длине лап рамной конструкции на равном расстоянии друг от друга, при этом ребра жесткости могут быть выполнены в виде сплошных фигурных пластин, могут быть оборудованы дополнительными подкрепляющими элементами и/или дополнительными усиливающими накладками, а также ребра жесткости могут быть выполнены с вырезами, полки лап рамной конструкции могут быть закреплены на верхней полке хребтовой балки рамной конструкции. Такое отличие от ближайших аналогов дает основание утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 – вагон-цистерна (общий вид), фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1, фиг. 3 – разрез Б-Б на фиг. 1, фиг. 4 – вид В на фиг. 1.
Вагон-цистерна, представленный на фиг. 1, содержит котел 1, закрепленный на рамной конструкции 2, в представленном варианте выполненной в виде рамы 2, установленной на ходовые тележки 3 (ходовая часть). Котел 1 вагона-цистерны в средней своей части снабжен лапами 4, соединенными с ответными лапами 5 рамы 2 (рамной конструкции), закрепленными на хребтовой балке 2.1 рамы 2.
Лапы 5 рамы 2 в представленном варианте выполнены Г-образными и закреплены на хребтовой балке 2.1 посредством сварного соединения полки 5.1 с верхней полкой 2.2 хребтовой балки 2.1. Между лапами 5 рамы 2 и стенками хребтовой балки 2.1 установлены подкрепляющие поперечные ребра жесткости 6, представленные на фиг. 2, выполненные в виде сплошных фигурных пластин. Ребра жесткости 6 соединяют боковые стенки 2.3 и нижние полки 2.4 хребтовой балки 2.1 со стенкой 5.2 лапы 5 рамы 2. Ребра жесткости 6 могут быть выполнены с вырезами 6.1. Также между поперечными ребрами 6 могут быть установлены дополнительные ребра 7, соединяющие боковые стенки 2.3 хребтовой балки 2.1 и полки 5.1 лапы 5 рамы 2.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении прочности конструкции вагона-цистерны и достигается следующим образом.
В средней части котел вагона-цистерны закреплен на рамной конструкции посредством соединения закрепленных на котле лап котла с закрепленными на хребтовой балке лапами рамной конструкции, которое может быть сварным и/или осуществляемым посредством элемента крепления, например, самостопорящегося болта, болта с гайкой, винта, шпильки, заклепки и другими.
Ребра жесткости, подкрепляющие лапы рамной конструкции, образуют дополнительную опору лап рамной конструкции на хребтовую балку в узле крепления котла на рамной конструкции, что обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны в целом за счет распределения возникающих продольных нагрузок при эксплуатации вагона-цистерны. Установленные и закрепленные ребра жесткости позволяют не выполнять поперечные сварные швы по торцам полок лап рамной конструкции и верхней полки хребтовой балки, являющиеся зонами концентрации эксплуатационных напряжений и на которые приходится большая часть возникающих при эксплуатации продольных нагрузок, особенно при продольном ударе о соседний вагон, что обеспечивает снижение значений напряжений, возникающих на торцах полок лап и в узле крепления котла к рамной конструкции в целом, до допускаемых величин. Ребра жесткости могут быть закреплены на полке и/или на стенке лапы рамной конструкции, что обеспечивает повышение прочности конструкции за счет выполнения дополнительной опоры для лап рамной конструкции и распределения нагрузок, действующих на лапы рамной конструкции, по хребтовой балке посредством ребер жесткости.
Ребра жесткости закреплены в зонах торцов лап рамной конструкции и могут быть расположены на протяжении всей длины лап рамной конструкции на равном расстоянии друг от друга, что образует дополнительную опору лап рамной конструкции в узле крепления котла на рамной конструкции на стенки хребтовой балки и обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны.
Соединение лап рамной конструкции с боковыми стенками и нижними полками хребтовой балки рамной конструкции образует дополнительную опору лап на хребтовую балку, что обеспечивает повышение прочности узла крепления котла на рамную конструкцию и вагона-цистерны в целом. Такая дополнительная опора лап рамной конструкции позволяет не выполнять поперечные сварные швы по торцам лап, что позволяет снизить возникающие на торцах лап напряжения, что также повышает прочность конструкции вагона-цистерны.
Дополнительные ребра жесткости, установленные между лапами рамной конструкции и боковой стенкой хребтовой балки, также образуют дополнительную опору лап на хребтовую балку, что позволяет распределить возникающие при эксплуатации продольные нагрузки и не выполнять поперечные сварные швы по торцам лап для их закрепления на хребтовой балке, тем самым повышая прочность узла крепления котла вагона-цистерны на рамной конструкции и прочность конструкции вагона-цистерны в целом.
Выполнение ребер жесткости из сплошных фигурных пластин обеспечивает повышение прочности узла крепления котла на рамной поверхности и вагона-цистерны в целом за счет увеличения опорной поверхности лап рамной конструкции и, следовательно, увеличения площади распределения нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации, тем самым позволяя не выполнять поперечный сварной шов по торцам лап рамной конструкции при их закреплении на хребтовой балке рамной конструкции.
Ребра жесткости, выполненные с дополнительными подкрепляющими элементами и/или с усиливающими накладками, обеспечивают повышение жесткости узла крепления котла на рамной конструкции, что также обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны.
Ребра жесткости могут быть выполнены с вырезами для упрощения осуществления сварного или болтового соединения элементов узла крепления котла на рамной конструкции.
Закрепление полок лап рамной конструкции на верхней полке хребтовой балки обеспечивает повышение прочности конструкции вагона-цистерны за счет увеличения площади поверхности распределения возникающих внешних нагрузок и более плотного прилегания поверхностей соединения (полки лапы и верхней полки хребтовой балки).
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность конструкции вагона-цистерны за счет обеспечения дополнительной опоры котла на хребтовую балку рамной конструкции и исключения поперечных сварных швов по торцам полок лап рамной конструкции.