RU225824U1 - Рама грузового вагона - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в рамах железнодорожных грузовых вагонов, в частности, вагонов-платформ, содержащих хребтовые балки, увеличенные по высоте в средней части. Рама включает в себя хребтовую балку (1), содержащую нижнюю полку (1.1) с наклонными участками (1.2) в зонах увеличения высоты хребтовой балки, продольные боковые балки (2), поперечные концевые (3), шкворневые (4), промежуточные (5) балки, продольные накладки (6). На наклонных участках (1.2) в хребтовой балке (1) имеются продольные отверстия (1.4). Шкворневые балки (4) содержат нижние листы (4.1) с выступающими частями (4.2), расположенными попарно по обе стороны шкворневой балки (4) и закреплёнными на нижней полке (1.1) хребтовой балки (1) в продольном направлении. Продольные накладки (6) соединены с выступающими частями (4.2) нижних листов (4.1) шкворневых балок (4) и расположены на наклонных участках (1.2) нижней полки (1.1) хребтовой балки (1). Пары продольных накладок (6) расположены по сторонам продольных отверстий (1.4). Продольные накладки (6) выполнены с концевыми участками (6.1), дугообразно изогнутыми в плане навстречу друг другу и сходящимися попарно своими концами за пределами продольных отверстий (1.4) с охватом этих отверстий. Техническим результатом полезной модели является увеличение прочности рамы грузового вагона. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в рамах железнодорожных грузовых вагонов, в частности, вагонов-платформ, содержащих хребтовые балки, увеличенные по высоте в средней части.

Известна рама грузового вагона, в частности, вагона-платформы, включающая в себя хребтовую балку, содержащую нижние полки и выполненную с увеличением по высоте от концевых частей к средней части, шкворневые балки, содержащие нижние листы, выполненные с выступающими частями, расположенными продольно на нижней полке хребтовой балки, усиливающие накладки, установленные в продолжение выступающих частей нижних листов шкворневых балок и расположенные на нижней полке хребтовой балки в направлении её средней части (RU 208121 С1, опубл. 03.12.2021).

Известна рама вагона-платформы, принятая в качестве наиболее близкого аналога, включающая в себя хребтовую балку, содержащую нижнюю полку с наклонными участками в зонах увеличения хребтовой балки по высоте от консольных частей к средней части, две шкворневые балки, включающие в себя нижние листы, выполненные с выступающими частями, расположенными в продольном направлении хребтовой балки, усиливающие накладки, соединённые с выступающими частями нижних листов шкворневых балок, при этом наклонные участки нижней полки хребтовой балки выполнены с продольными отверстиями, а накладки расположены на наклонных участках нижней полки хребтовой балки по сторонам продольных отверстий (RU 209042 U1, опубл. 31.01.2022).

Техническая проблема известных рам грузовых вагонов состоит в том, что зоны увеличения хребтовой балки по высоте представляют собой участки хребтовых балок, ослабленные выполнением продольных отверстий на наклонных участках нижних полок, при этом указанные зоны недостаточно усилены при помощи накладок, что снижает прочность всей конструкции рам.

Техническим результатом полезной модели является увеличение прочности рамы грузового вагона.

Указанный технический результат достигается тем, что в раме грузового вагона, которая включает в себя хребтовую балку, содержащую нижнюю полку с наклонными участками в зонах увеличения высоты хребтовой балки в направлении её средней части, шкворневые балки, содержащие нижние листы, выполненные с выступающими частями, расположенными на нижней полке хребтовой балки, продольные накладки, соединённые с выступающими частями нижних листов шкворневых балок и расположенные на наклонных участках нижней полки хребтовой балки, при этом пары продольных накладок расположены по сторонам продольных отверстий, выполненных в нижней полке хребтовой балки на наклонных участках, согласно полезной модели, продольные накладки выполнены с концевыми участками, дугообразно изогнутыми в плане навстречу друг другу и сходящимися попарно своими концами за пределами продольных отверстий.

В частных формах реализации наклонные участки нижней полки хребтовой балки сопряжены с участками нижней полки хребтовой балки в её концевых частях высотой h и выполнены плавно изогнутыми в продольном сечении в зонах увеличения высоты хребтовой балки до значения Н; продольные накладки выполнены плавно изогнутыми в продольном сечении, повторяющими форму наклонных участков нижней полки хребтовой балки; продольные накладки выполнены составными из соединённых между собой прямых участков и дугообразных концевых участков; нижние листы шкворневых балок выполнены толщиной от 8 мм до 16 мм; продольные накладки выполнены толщиной от 6 мм до 14 мм.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где показано: на фиг. 1 - рама грузового вагона, главный вид; на фиг. 2 - консольная часть рамы с продольными накладками, вид снизу; на фиг. 3 - консольная часть рамы с продольными накладками, аксонометрическая проекция; на фиг. 4 - продольные накладки, вид сверху; на фиг. 5 - продольные накладки, главный вид; на фиг. 6 - график изменения осевого момента инерции по длине сегмента переменного по высоте сечения хребтовой балки рамы.

Рама грузового вагона включает в себя хребтовую балку 1, увеличенную по высоте в её средней части, продольные боковые балки 2, поперечные концевые 3, шкворневые 4, промежуточные 5 балки, а также продольные накладки 6, расположенные в зонах увеличения высоты хребтовой балки 1.

Хребтовая балка 1 выполнена с переменным по высоте сечением и содержит нижнюю полку 1.1 с наклонными участками 1.2, расположенными в зонах увеличения высоты хребтовой балки 1, при этом высота хребтовой балки 1 возрастает в направлении от концевых частей, имеющих высоту h, к её средней части, имеющей высоту Н. Наклонные участки 1.2 нижней полки 1.1 сопряжены с участками 1.3 нижней полки 1.1 в концевых частях хребтовой балки 1 и выполнены плавно изогнутыми в продольном сечении в зонах увеличения высоты хребтовой балки 1. В нижней полке 1.1 хребтовой балки 1 на наклонных участках 1.2 имеются продольные отверстия 1.4.

Шкворневые балки 4 содержат нижние листы 4.1. На нижних листах 4.1 выполнены выступающие части 4.2, которые расположены попарно по обе стороны шкворневой балки 4 и закреплены на нижней полке 1.1 хребтовой балки 1 в продольном направлении рамы грузового вагона. Нижние листы 4.1 шкворневых балок 4 имеют толщину от 8 мм до 16 мм.

С выступающими частями 4.2 нижних листов 4.1 шкворневых балок 4 соединены продольные накладки 6, которые расположены в продолжение выступающих частей 4.2 на наклонных участках 1.2 нижней полки 1.1 хребтовой балки 1. При этом пары накладок 6 расположены по сторонам продольных отверстий 1.4, имеющихся на наклонных участках 1.2. Продольные накладки 6 выполнены с концевыми участками 6.1, которые дугообразно изогнуты в плане навстречу друг другу и сходятся попарно своими концами за пределами продольных отверстий 1.4 с охватом этих отверстий. Продольные накладки 6 плавно изогнуты в продольном сечении, повторяя форму наклонных участков нижней полки 1.1 хребтовой балки 1. Продольные накладки 6 преимущественно выполнены составными из двух частей, соединённых между собой, - прямых участков 6.2 и дугообразных концевых участков 6.1. Продольные накладки 6 могут иметь толщину от 6 мм до 14 мм.

Выполнение в хребтовой балке 1 сквозных продольных отверстий 1.4, расположенных на наклонных участках 1.2 нижней полки 1.1, имеет целью снижение металлоёмкости, но, с другой стороны, это приводит к снижению прочности хребтовой балки 1 и требует усиления в указанных зонах. Применение пар продольных накладок 6 с дугообразными концевыми участками 6.2, охватывающими указанные продольные отверстия 1.4 по их контуру, способствует выравниванию значений изгибных напряжений, возникающих в хребтовой балке 1 при эксплуатации, повышает равнопрочность хребтовой балки 1.

Исходя из анализа напряжённо-деформированного состояния конструкции рамы и прочностного расчёта, получен график, представленный на фиг. 6, нижний участок I линии которого соответствует участку хребтовой балки 1 с закреплённой продольной накладкой 6, верхний участок II линии соответствует участку хребтовой балки 1 за пределами продольной накладки 6, средний участок III линии соответствует участку хребтовой балки в месторасположении двух смежных зон нижней полки 1.1 - зоны, ослабленной наличием продольного отверстия 1.4, и зоны со сплошным металлом. График показывает, что сегменты 1-4 поперечного сечения хребтовой балки 1 на участке закрепления продольной накладки 6 испытывают относительно меньшие изгибные напряжения, о чём свидетельствует положение соответствующего нижнего участка I линии с меньшим приращением угла наклона относительно верхнего участка II линии, соответствующего сегментам 6-10 поперечного сечения хребтовой балки 1. Также наличие накладки 6 способствует исключению скачкообразного изменения осевого момента инерции в месторасположении двух указанных смежных зон, что видно по плавности линии на среднем участке III линии, соответствующем сегментам 4-6 поперечного сечения хребтовой балки 1 и отражающем перепад значений осевого момента инерции.

Применение продольных накладок 6 толщиной от 6 мм до 14 мм обеспечивает требуемые прочностные характеристики хребтовой балки 1 в зонах увеличения её высоты. При этом изготовление продольных накладок 6 толщиной в указанном интервале значений, которая меньше толщины нижних листов 4.1 шкворневых балок 4, составляющей интервал от 8 мм до 16 мм, целесообразно с позиции металлоёмкости. Незначительная разница толщин продольных накладок 6 и нижних листов 4.1 обеспечивает наименьший перепад жёсткостей в местах соединения встык продольных накладок 6 и выступающих частей 4.1 нижних листов 4.1, позволяет равномерно распределить напряжения в разнотолщинных элементах, способствуя повышению прочности рамы грузового вагона.

Claims (6)

1. Рама грузового вагона, включающая в себя хребтовую балку, содержащую нижнюю полку с наклонными участками в зонах увеличения высоты хребтовой балки в направлении её средней части, шкворневые балки, содержащие нижние листы, выполненные с выступающими частями, расположенными на нижней полке хребтовой балки, продольные накладки, соединённые с выступающими частями нижних листов шкворневых балок и расположенные на наклонных участках нижней полки хребтовой балки, при этом пары продольных накладок расположены по сторонам продольных отверстий, выполненных в нижней полке хребтовой балки на наклонных участках, отличающаяся тем, что продольные накладки выполнены с концевыми участками, дугообразно изогнутыми в плане навстречу друг другу и сходящимися попарно своими концами за пределами продольных отверстий.

2. Рама грузового вагона по п. 1, отличающаяся тем, что наклонные участки нижней полки хребтовой балки сопряжены с участками нижней полки хребтовой балки в её концевых частях высотой h и выполнены плавно изогнутыми в продольном сечении в зонах увеличения высоты хребтовой балки до значения Н.

3. Рама грузового вагона по п. 1, отличающаяся тем, что продольные накладки выполнены плавно изогнутыми в продольном сечении, повторяющими форму наклонных участков нижней полки хребтовой балки.

4. Рама грузового вагона по п. 1, отличающаяся тем, что продольные накладки выполнены составными из соединённых между собой прямых участков и дугообразных концевых участков.

5. Рама грузового вагона по п. 1, отличающаяся тем, что нижние листы шкворневых балок выполнены толщиной от 8 мм до 16 мм.

6. Рама грузового вагона по п. 1, отличающаяся тем, что продольные накладки выполнены толщиной от 6 мм до 14 мм.