СОЧЛЕНЕННЫЙ ВАГОН-ПЛАТФОРМА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к вагонам-платформам сочлененного типа для перевозки грузов, в частности, для комбинированных перевозок, таких как автомобильные полуприцепы, крупнотоннажные контейнеры иные крупногабаритные грузы.
Из патента №194256 на полезную модель известна рамная конструкция грузового вагона, содержащая продольные боковые балки и расположенные в консольных частях рамной конструкции надтележечные центральные балки, шкворневые балки, поперечные балки и раскосы, при этом на местах соединения шкворневых балок с продольными боковыми балками и местах соединения раскосов с поперечными балками и продольными боковыми балками установлены усиливающие элементы, при этом надтележечные центральные балки выполнены коробчатого поперечного сечения высотой от 525 до 560 мм и шириной от 335 до 400 мм с толщиной верхней стенки от 8 до 10 мм, нижней стенки от 20 до 24 мм и вертикальных стенок от 10 до 14 мм.
Недостатком известной из патента №194256 рамной конструкции является то, что при ее использовании в секции сочлененного вагона, она не будет обеспечивать надлежащую надежность и прочность конструкции вагона при ее использовании в конструкции сочлененного вагона, поскольку геометрия рамной конструкции по патенту №194256 не учитывает специфичные нагрузки, их распределение на рамы секций, а также на узел сочленения секций сочлененного вагона.
Из патента №207422 на полезную модель известна рама железнодорожной платформы, содержащая консоли, концевые балки, боковые балки, шкворневые балки и поперечные соединительные балки, при этом каждая консоль состоит из продольной балки, раскосов и поперечной балки, при этом угол наклона средней части каждого нижнего листа концевой балки находится в диапазоне β=10°…25°, а верхние листы концевой балки, внешняя и внутренняя части каждого нижнего листа концевой балки выполнены параллельно.
Недостатком известной из патента №207422 рамы железнодорожной платформы является то, что при ее использовании в секции сочлененного вагона, она также не будет обеспечивать надлежащую надежность и прочность конструкции вагона при ее использовании в конструкции сочлененного вагона, поскольку геометрия рамы по патенту №207422 не учитывает специфичные нагрузки, их распределение на рамы секций, а также на узел сочленения секций сочлененного вагона.
Рама по патенту №207422 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание сочлененного вагона-платформы, облегчение конструкции вагона при сохранении его высокой надежности и прочности; расширение арсенала сочлененных вагонов для перевозки грузов.
Технический результат, достигаемый полезной моделью - уменьшение массы сочлененного вагона - платформы при сохранении его надежности и прочности; обеспечение возможности перевозки грузов.
3
3
2
1
2
1
2
1
2
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в сочлененном вагоне-платформе для перевозки грузов, содержащем автосцепные устройства, две секции, каждая из которых содержит раму, при этом рамы секций выполнены симметричными, каждая секция опирается на две железнодорожные тележки, при этом одна железнодорожная тележка является общей для обеих секций, каждая секция опирается на общую тележку посредством узла сочленения, соединяющего обе секции, каждая рама содержит концевые балки, две поперечные балки, расположенные на расстоянии друг от друга между концевыми балками, согласно полезной модели каждая рама содержит центральную продольную несущую балку, жестко связанную с обоих концов с концевыми балками, каждая поперечная балка соответствующей рамы жестко связана с центральной продольной несущей балкой и дополнительно жестко связана с ней посредством раскосов, расположенных с противоположных сторон от центральной продольной несущей балки и направленных к другой поперечной балке этой рамы, каждая рама содержит боковые продольные балки, расположенные с противоположных сторон от центральной продольной несущей балки, при этом каждая боковая продольная балка с одной стороны жестко связана с соответствующей концевой балкой рамы, а с другой стороны жестко связана с поперечной балкой, ближайшей к этой концевой балке, расстояние L между поперечными балками в каждой раме составляет L=(0,4÷06)⋅(L-L), где L - длина сочлененного вагона-платформы без учета автосцепных устройств, L - расстояние между наиболее удаленными друг от друга поперечными балками соседних секций, при этом L составляет от 18000 мм до 21500 мм, а L составляет (0,74÷0,76)⋅L.
1
Расстояние L между наиболее удаленными друг от друга поперечными балками рам соседних секций соответствует базе сочлененного вагона-платформы.
Каждая боковая продольная балка и раскос, расположенные с одной стороны от центральной продольной несущей балки и связанные с соответствующей поперечной балкой, могут быть выполнены заодно.
Каждая боковая продольная балка и раскос, расположенные с одной стороны от центральной продольной несущей балки и связанные с соответствующей поперечной балкой, могут быть жестко соединены между собой.
Каждая боковая продольная балка и раскос, расположенные с одной стороны от центральной продольной несущей балки и связанные с соответствующей поперечной балкой, могут быть соединены между собой посредством сварки.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлен вид заявляемого сочлененного вагона-платформы сбоку.
На фиг. 2 представлены соединенные между собой узлом сочленения рамы обеих секций сочлененного вагона-платформы.
На фиг. 3 представлена эпюра распределения нагрузок вдоль вагона-платформы.
Позиции на фигурах:
1 - автосцепные устройства;
2, 3 - секции сочлененного вагона-платформы;
4 - рамы каждой секции;
5, 6, 7 - железнодорожные тележки;
8 - концевые балки;
9, 10 - поперечные балки каждой рамы;
11 - центральная продольная несущая балка;
12 - раскосы;
13 - боковые продольные балки.
3
3
2
1
2
1
2
1
2
Сочлененный вагон-платформа, содержащий автосцепные устройства 1; две секции 2 и 3, каждая из которых содержит раму 4; при этом рамы 4 секций выполнены симметричными; каждая секция 2 и 3 опирается на две железнодорожные тележки (5 и 6 или 6 и 7), при этом одна железнодорожная тележка 6 является общей для обеих секций 2 и 3; каждая секция 2 и 3 опирается на общую тележку 6 посредством узла сочленения 7, соединяющего обе секции 2 и 3; каждая рама 4 содержит концевые балки 8, две поперечные балки 9 и 10, расположенные на расстоянии друг от друга между концевыми балками 8. Каждая рама 4 содержит центральную продольную несущую балку 11, жестко связанную с обоих концов с концевыми балками 8; каждая поперечная балка 9, 10 соответствующей рамы 4 жестко связана с центральной продольной несущей балкой 11 и дополнительно жестко связана с ней посредством раскосов 12, расположенных с противоположных сторон от центральной продольной несущей балки 11 и направленных к другой поперечной балке этой рамы 4. Каждая рама 4 содержит боковые продольные балки 13, расположенные с противоположных сторон от центральной продольной несущей балки 11; при этом каждая боковая продольная балка 13 с одной стороны жестко связана с соответствующей концевой балкой рамы 8, а с другой стороны жестко связана с поперечной балкой 9,10, ближайшей к этой концевой балке 8. Расстояние L между поперечными балками 9 и 10 в каждой раме 4 составляет L=(0,4÷0,6)⋅(L-L), где L - длина сочлененного вагона-платформы без учета автосцепных устройств 1, L - расстояние между наиболее удаленными друг от друга поперечными балками 9 соседних секций 2 и 3, при этом L составляет от 18000 мм до 21500 мм, а L составляет (0,74÷0,76)⋅L.
1
Расстояние L между наиболее удаленными друг от друга поперечными балками 9 рам 4 соседних секций 2 и 3 соответствует базе сочлененного вагона-платформы.
Каждая боковая продольная балка 13 и раскос 12, расположенные с одной стороны от центральной продольной несущей балки 11 и связанные с соответствующей поперечной балкой 9, 10, могут быть выполнены заодно. Такое выполнение обеспечивает наибольшую прочность и надежность соединения указанных конструктивных элементов.
Каждая продольная балка 13 и раскос 12, расположенные с одной стороны от центральной продольной несущей балки 11 и связанные с соответствующей поперечной балкой 9, 10, могут быть жестко соединены между собой. Такое соединение необходимо для обеспечения надлежащей прочности и надежности соединения указанных конструктивных элементов при отсутствии технологической возможности выполнить боковую продольную балку 13 заодно с соответствующим раскосом 12. При этом целесообразно выполнить соединение боковой продольной балки 13 с соответствующим раскосом 12 посредством сварки, как наиболее жестким и надежным соединением.
Уменьшение массы заявляемого сочлененного вагона-платформы в целом достигнуто за счет уменьшения массы каждой рамы 4 на 3-5% по сравнению с наиболее близким аналогом (в случае его использования в сочлененных вагонах-платформах) за счет исключения боковых продольных балок на участках между поперечными балками 9 и 10 одной рамы 4. При этом необходимо обеспечить надлежащие прочность и надежность конструкции заявляемого сочлененного вагона-платформы.
Надежность и прочность сочлененного вагона в большей степени определяется его поведением при прохождении прямых участков путей и участков путей на изгибах в соответствии с расчетными, прогнозными параметрами, в том числе в части распределения нагрузок на несущие конструктивные элементы рам и на узел сочленения. При этом (особенно при прохождении участков путей на изгибах) необходимо, чтобы основные нагрузки приходились на несущую балку 11, поперечные балки 9 и 10, также являющиеся несущими конструктивными элементами рам 4, что будет обеспечивать корректное и прогнозируемое функционирование узла сочленения 7, который при таких обстоятельствах не будет испытывать дополнительных, непрогнозируемых нагрузок.
2
2
Расчетным путем в процессе компьютерного моделирования установлено, что при расстоянии L менее 18000 мм уменьшится прочность рамы 4, а при расстоянии L более 21500 мм произойдёт нецелесообразное повышение массы рамы 4 и вагона-платформы в целом.
3
2
1
Также установлено, что смещение поперечных балок 9 и 10 за верхний или нижний пределы расстояния L=(0,4÷0,6)⋅(L-L) приведёт к тому, что основная нагрузка от груза не будет приходиться на указанные балки 9 и 10, и для компенсации этой нагрузки потребуются дополнительные усиливающие элементы, что приведёт увеличению массы рамы 4 и вагона-платформы в целом. Смещение нагрузки от груза за пределы балок 9 и 10 при отсутствии специальных усиливающих элементов приведет к тому, что на узел сочленения 7 будут воздействовать дополнительные нагрузки, наличие которых обусловлено тем, что балки 9 и 10 их перестают воспринимать. Воздействие чрезмерных, выходящих за пределы расчетных, прогнозируемых нагрузок на узел сочленения 7, может привести к его повреждению и возможно, к сходу сочлененного вагона-платформы с путей. Кроме того, смещение нагрузок за пределы балок 9 и 10 приведет к тому, что указанные нагрузки перераспределятся на другие конструктивные элементы (например, балку 11), которые, в таком случае, будут функционировать вне расчетных, прогнозируемых нагрузок, что может привести к их деформации или повреждению.
В процессе компьютерного моделирования задавались следующие геометрические параметры сочлененного вагона-платформы:
1 вариант:
1
L=13500 мм;
2
L=18000 мм;
3
L=2250 мм.
2 вариант:
1
L=14625 мм;
2
L=19500 мм;
3
L=2438 мм.
3 вариант:
1
L=16125 мм;
2
L=21500 мм;
3
L=2688 мм.
3
2
1
1
2
При этом по всем вариантам L=0,5⋅(L-L), L составляет 0,75⋅L.
При таких параметрах было установлено, что при максимальной (108 т) и минимальной (36 т) нагруженности заявляемого сочлененного вагона-платформы, основная нагрузка при прохождении как прямых участков путей, так и участков путей на изгибах, не смещается за пределы балок 9 и 10. При этом нагрузки на узел сочленения находятся в требуемых пределах (разница реакций R в опорах не более 5%), передача нагрузок от одной секции к другой посредством узла сочленения 7 - корректная, прогнозируемая, соответствующая расчетной (фиг. 3) при нагружении тремя контейнерами (сменными кузовами) с максимальной массой брутто 36 т каждый.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение заявляемого технического результата, выражающегося в уменьшении массы сочлененного вагона-платформы при сохранении его надежности и прочности.
Также заявляемая полезная модель расширяет арсенал сочлененных вагонов-платформ для перевозки грузов, т.к. обеспечивает в полной мере надежную транспортировку грузов.