RU208847U1 - Рама сочленённого вагона - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к рамам с хребтовыми балками железнодорожных транспортных средств. Технический результат – повышение прочности рамы сочленённого вагона. Технический результат достигается за счёт того, что рама сочленённого вагона содержит хребтовую балку, включающую в себя нижнюю полку и боковые стенки, шарнирный узел соединения, включающий в себя присоединительную часть, хвостовик которой соединён с нижней полкой и боковыми стенками хребтовой балки, при этом между боковыми стенками хребтовой балки расположена дополнительная полка, соединённая с боковыми стенками хребтовой балки и хвостовиком и на которой размещено и жёстко закреплено ребро, расположенное и жёстко закреплённое между боковыми стенками хребтовой балки.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

[0001] Предложенное техническое решение относится к рамам с хребтовыми балками железнодорожных транспортных средств.

Уровень техники

[0002] Из уровня техники известна рама сочленённого вагона (US 8011305 B2, опубл. 06.09.2014) и принятая в качестве наиболее близкого аналога. Известное техническое решение содержит хребтовую балку, включающую в себя верхнюю полку, ориентированную горизонтально, и боковые стенки, ориентированные вертикально, и шарнирный узел соединения, включающий в себя часть, хвостовик которой размещён в хребтовой балке.

[0003] В процессе использования шарнирного узла соединения на него действуют высокие нагрузки. Основными нагрузками являются нагрузки при ударах и нагрузки при рывках вагона. Основное направление нагрузок – вдоль вагона. При продолжительном действии подобных нагрузок конструкция разрушается в местах соединения шарнирного узла соединения с хребтовой балкой. В известном техническом решении, несмотря на примыкание верхней полки хребтовой балки к хвостовику части шарнирного узла соединения её хвостовик входит в хребтовую балку на недостаточное расстояние для обеспечения необходимой с точки зрения прочности длины сварных швов, в результате чего прочность соединения рамы с шарнирным узлом соединения снижена. Известная из уровня техники конструкция не позволяет снизить нагрузки на сварные швы. Техническая проблема заключается в устранении указанных недостатков.

Раскрытие сущности полезной модели

[0004] Технический результат – повышение прочности рамы сочленённого вагона.

[0005] Технический результат достигается за счёт того, что рама сочленённого вагона содержит хребтовую балку, включающую в себя нижнюю полку и боковые стенки, шарнирный узел соединения, включающий в себя присоединительную часть, хвостовик которой соединён с нижней полкой и боковыми стенками хребтовой балки, при этом между боковыми стенками хребтовой балки расположена дополнительная полка, соединённая с боковыми стенками хребтовой балки и хвостовиком и на которой размещено и жёстко закреплено ребро, расположенное и жёстко закреплённое между боковыми стенками хребтовой балки.

[0006] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что дополнительная полка выполнена с отверстиями длиной не менее 80 мм и шириной не менее 20 мм.

[0007] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что дополнительная полка выполнена с выемкой глубиной Н с радиусно-скруглённым участком в центральной части.

[0008] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение длины L дополнительной полки к глубине Н выемки задано из диапазона от 3 до 11, отношение глубины Н выемки к ширине S дополнительной полки задано из диапазона от 0,3 до 1.

[0009] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что длина L дополнительной полки составляет от 200 до 900 мм.

[0010] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что толщина T дополнительной полки составляет от 6 до 18 мм.

[0011] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, радиус R радиусно-скруглённого участка составляет от 50 до 110 мм.

[0012] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ребро расположено в месте соединения наружных боковых стенок концевой балки с боковыми стенками хребтовой балки.

[0013] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение радиуса R радиусно-скруглённого участка выемки дополнительной полки к ширине S дополнительной полки составляет от 1/10 до 1/3.

Краткое описание чертежей

[0014] Предпочтительный вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на

[0015] – фиг. 1 представлен вагон-платформа сочленённого типа,

[0016] – фиг. 2 представлен трёхмерный вид соединения поводковой части шарнирного узла соединения с хребтовой балкой рамы секции вагона-платформы сочленённого типа,

[0017] – фиг. 3 представлен трёхмерный вид соединения поводковой части шарнирного узла соединения с хребтовой балкой рамы секций вагона-платформы сочленённого типа, раскрытый на фиг. 2, без ребра,

[0018] – фиг. 4 представлен вид сверху соединения шарнирного узла соединения с хребтовой балкой рамы секции вагона-платформы сочленённого типа, раскрытого на фиг. 3,

[0019] – фиг. 5 представлен разрез А-А, отмеченный на фиг. 4,

[0020] – фиг. 6 представлен общий вид дополнительной полки,

[0021] – фиг. 7 представлены результаты моделирования напряжённо-деформированного состояния конструкции рамы вагона-платформы без дополнительной полки,

[0022] – фиг. 8 представлены результаты моделирования напряжённо-деформированного состояния конструкции рамы вагона-платформы с дополнительной полкой.

Осуществление полезной модели

[0023] На фиг. 1 представлен вагон-платформа сочленённого типа. Вагон-платформа 1 сочленённого типа (далее – вагон-платформа 1) содержит ходовую часть, выполненную в виде трёх тележек 2, например, двухосных, две секции кузова: первую секцию 3 и вторую секцию 4, и шарнирный узел 5 соединения.

[0024] Со ссылкой на фиг. 1, 2, 7, 8. Секции 3, 4 выполнены одинаковыми и соединены посредством шарнирного узла 5 соединения. Каждая секция 3, 4 кузова вагона-платформы 1 установлена (опирается) на две тележки 2 (одна из тележек 2 является общей для двух секций 3, 4 кузова вагона-платформы 1) и содержит раму (полураму) без боковых балок, включающую в себя хребтовую балку 6 и концевую балку 7. Две тележки 2 расположены на крайних штатных пятниковых местах, а третья – в центре вагона-платформы 1 под шарнирным узлом 5 соединения. Хребтовая балка 6 рамы каждой секции 3, 4 кузова вагона-платформы 1 имеет коробчатое сечение и включает в себя верхнюю полку 8, нижнюю полку 9 и две боковые стенки 10, соединённые с верхней полкой 8 и нижней полкой 9 посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой. Верхняя полка 8 хребтовой балки 6 и нижняя полка 9 хребтовой балки 6 расположены горизонтально, а боковые стенки 10 хребтовой балки 6 расположены вертикально в составе вагона-платформы. Концевая балка 7 рамы каждой секции 3, 4 кузова вагона-платформы 1 имеет коробчатое сечение и включает в себя верхнюю полку 11, первую нижнюю полку 12, вторую нижнюю полку 13, первую наружную боковую стенку 14, расположенную с внешней стороны рамы, первую внутреннюю боковую стенку 15, вторую наружную боковую стенку 16, расположенную с внешней стороны рамы, и вторую внутреннюю боковую стенку 17, при этом первая наружная боковая стенка 14 и первая внутренняя боковая стенка 15 соединены с первой нижней полкой 12 посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой, а вторая наружная боковая стенка 16 и вторая внутренняя боковая стенка 17 соединены со второй нижней полкой 13 посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой. Верхняя полка 11 концевой балки 7 и нижние полки 12, 13 концевой балки 7 расположены горизонтально, а боковые стенки 14, 15, 16, 17 концевой балки 7 расположены вертикально в составе вагона-платформы 1 и соединены с боковыми стенками 10 хребтовой балки 6 посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой.

[0025] Шарнирный узел 5 соединения (или «шарнирный узел 5 сочленения», или «устройство 5 сочленения», или «шарнирное соединительное устройство 5») содержит штифт, пятниковую часть 18 и поводковую часть 19, шарнирно соединённую с пятниковой частью 18 посредством упомянутого штифта. Шарнирный узел 5 соединения представляет собой, например, SAC-1 Rus. Пятниковая часть 18 закреплена в хребтовой балке 6 одной из секций 3, 4 кузова вагона-платформы 1, например, в хребтовой балке 6 первой секции 3 вагона-платформы 1. Соответственно, поводковая часть 19 расположена в хребтовой балке 6 другой секции, а в данном случае в хребтовой балке 6 второй секции 4 вагона-платформы 1. Пятниковая часть 18 шарнирного узла 5 соединения содержит хвостовик 20 и соединительный конец 21. Поводковая часть 19 содержит хвостовик 22 и соединительный конец 23. Хвостовик 20 пятниковой части 18 и хвостовик 22 поводковой части 19 расположены в хребтовой балке 6 рамы соответствующей секции 3, 4 вагона-платформы 1 и прикреплены к ней посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, предпочтительно сваркой.

[0026] Со ссылкой на фиг. 2-8, рама каждой секции 3, 4 также содержит дополнительную полку 24, ориентированную горизонтально, являющуюся промежуточной и расположенную между нижней полкой 9 и верхней полкой 11 концевой балки 7 (или верхней полкой 8 хребтовой балки 6), и ребро 25, ориентированное вертикально и являющегося торцевым.

[0027] На фиг. 2-5 продемонстрирован метод соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовыми балками 6 рам секций 3, 4 кузова вагона-платформы 1 на примере узла соединения поводковой части 19 шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6 рамы второй секции 4 кузова вагона-платформы 1. Предпочтительно хвостовик 20 пятниковой части 18 и хвостовик 22 поводковой части 19 выполнены одинаковыми. Дополнительная полка 24 жёстко прикреплена к боковым стенкам 10 хребтовой балки 6 рамы второй секции 4 кузова вагона-платформы 1 и к верхней поверхности 26 хвостовика 22 поводковой части 19 шарнирного узла 5 соединения, а также расположена между верхней полкой 8 хребтовой балки 6 второй секции 4 рамы кузова вагона-платформы 1 и хвостовиком 22 поводковой части 19 шарнирного узла 5 соединения. Вагон-платформа 1 содержит два аналогичных по строению узла соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6 рамы одной из секций 3, 4 кузова вагона-платформы 1: узел соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6 рамы первой секции 3 вагона-платформы 1 и узел соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6 рамы второй секции 4 вагона-платформы 1.

[0028] Дополнительная полка 24 представляет собой лист, выполненный из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала, например, металлическим, расположена на хвостовике 20, 22 соответствующей (поводковой или пятниковой) части 18, 19 шарнирного узла 5 соединения и для передачи нагрузок от шарнирного узла 5 соединения к хребтовой балке 6 жёстко прикреплена посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, предпочтительно сваркой, к боковым вертикальным стенкам 10 хребтовой балки. Дополнительная полка 24 также прикреплена посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой, к верхней поверхности хвостовика 20, 22 соответствующей (поводковой или пятниковой) части 18, 19 шарнирного узла 5 соединения и, таким образом расположены между верхней полкой 11 концевой балки 7 и хвостовиком соответствующей (поводковой или пятниковой) части шарнирного узла 5 соединения.

[0029] Ребро 25 представляет собой лист, выполненный из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала, например, металлическим, ориентировано вертикально, расположено на дополнительной полке 24, жёстко соединено с дополнительной полкой 24 и с боковыми стенками 10 хребтовой балки 6 соответствующей секции 3, 4 вагона-платформы 1 посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой. Соединение ребра 25 с боковыми стенками 10 обеспечивает повышение прочности рамы, в частности, её концевой части. С целью повышения прочности рамы ребро 25 расположена в месте соединения наружных боковых стенок 14, 16 концевой балки 7 с боковыми стенками 10 хребтовой балки 6 таким образом, что первая наружная боковая стенка 14 концевой балки 7, вторая наружная боковая стенка 16 концевой балки 7 и упомянутое ребро 25 расположены на одной прямой. Соединение ребра 25 с дополнительной полкой 24 обеспечивает повышение прочности соединения шарнирного узла 5 соединения c рамой. В отсутствие ребра 25 между концами боковых стенок 10 со стороны шарнирного узла 5 образуется прямоугольный проём без усиления дополнительным элементом крепления, из-за чего место соединения шарнирного узла 5 соединения с рамой будет недостаточной прочным. Ребро 25 обеспечивает замкнутый контур конструкции в месте соединения рамы и шарнирного узла 5 соединения.

[0030] На фиг. 6 представлена одна из дополнительных полок 24. Дополнительная полка 24 выполнена симметричной и имеет, по существу, прямоугольную форму, и выемку 27, выполненную с радиусно-скруглённым участком 28 центральной части. Дополнительная полка 24 ориентирована упомянутой выемкой 27 в направлении противоположной части шарнирного узла 5 соединения. Дополнительная полка 24 является дополнительным элементом крепления шарнирного узла 5 соединения к хребтовой балке 6, раме, вагону-платформе 1. Длина L дополнительной полки 24 задана из диапазона от 200 до 900 мм. Толщина T дополнительной полки 24 задана из диапазона от 6 до 18 мм. Ширина S дополнительной полки 24 равняется расстоянию между боковыми стенками 10 хребтовой балки 6. Отношение k радиуса выемки 27 дополнительной полки 24 к ширине S дополнительной полки 24 составляет предпочтительно 1,5. Продольная ось 29 дополнительной полки 24 лежит по продольной оси 30 вагона-платформы 1. Продольная ось 31 выемки 27 совпадает с продольной осью 29 дополнительной полки 24. Такая форма выполнения (конфигурация) дополнительной полки 24 обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузок (переменное сечение). Указанное выше отношение k радиуса выемки 27 дополнительной полки 24 к её ширине S является наиболее оптимальным: при отношении k меньше 1,5 наблюдается снижение прочности конструкции, при отношении k более 1,5 увеличивается масса и материалоёмкость конструкции, но значительного повышения прочности не происходит. Дополнительная полка 24 ориентирована по продольной оси 30 вагона-платформы 1.

[0031] В дополнительной полке 24 выполнены отверстия 32, предпочтительно параллельно, а их центры расположены на одной прямой. Оси 33 отверстий 32 ориентированы по продольной оси рамы, продольной оси 30 вагона-платформы 1, что обусловлено воздействием растягивающих и сжимающих усилий при ударе шарнирного узла 5 соединения. Каждое из упомянутых отверстий 32 дополнительной полки 24 предпочтительно имеет форму прямоугольника, меньшие стороны которого радиусно скруглены. Отверстия 32 дополнительной полки 24 используют для её прикрепления к верхней поверхности 26 хвостовика шарнирного узла 5 соединения при помощи, например, сварки. Соотношение площади отверстий 32 к площади дополнительной полки 24 составляет 1/14, длина каждого из отверстий 32 составляет 80 мм, ширина каждого из отверстий составляет 20 мм, а их расположение на дополнительной полке 24 задано исходя из результатов прочностных расчётов дополнительной полки 24 с отверстиями 32.

[0032] Диапазон расстояний от края дополнительной полки 24 по длине до отверстия 32 от 30 мм до 60 мм ограничен расположением отверстий 32 относительно хвостовика шарнирного узла 5 соединения. Если превысить расстояние 60 мм – отверстия 32 выйдут за границу расположенного ниже хвостовика шарнирного узла 5 соединения и приварка будет невозможной. Если расстояние будет менее 30 мм – отверстия 32 попадут под ребро 25 в хребтовой балке 6 над дополнительной полкой 24, швы приварки ребра 25 к дополнительной полке 24 и швы приварки дополнительной полки 24 к соответствующему хвостовику 20, 22 шарнирного узла 5 соединения наложатся друг на друга, снизится технологичность и прочность конструкции.

[0033] Диапазон расстояний от края дополнительной полки 24 по ширине до отверстия 32 составляет от 20 мм до 100 мм и обусловлен шириной S дополнительной полки 24 и шириной самих отверстий 32. Данный диапазон взаимосвязан с диапазоном расстояний между отверстиями 32. Нижняя граница обусловлена тем, что при расстоянии от края дополнительной полки 24 отверстия 32 менее 20 мм произойдёт наложение швов приварки отверстий 32 соответствующей дополнительной полки 24 к хвостовику 20, 22 шарнирного узла соединения и швов приварки дополнительной полки 24 к боковым стенкам 10 хребтовой балки 6 и уменьшение ширины основного металла дополнительной полки 24 до уровня, не обеспечивающего необходимую прочность. Верхняя граница в 100 мм обусловлена тем, что свыше неё не будет достигнут заданный эффект в распределении нагрузки по сварным швам и снижения напряжений в них.

[0034] Диапазон расстояний между отверстиями 32 составляет от 50 мм до 70 мм и обусловлен шириной самих отверстий 32 и общей шириной S дополнительной полки 24. Данный диапазон взаимосвязан с диапазоном расстояний от края дополнительной полки 24 по ширине до отверстия.

[0035] Выполнение выемки 27 позволило сформировать два удлинённых участка 34 по краям дополнительной полки 24, что обеспечило плавный переход напряжений по сечениям удлинённых участков 34 и снизило концентрацию напряжений в зоне перехода от дополнительной полки 24 к боковым стенкам 10 хребтовой балки 6 (в зоне установки дополнительной полки 24). На удлинённых участках 34 поперечное сечение плавно меняется от большего к меньшему. Предпочтительно отношение w длины L дополнительной полки 24 к глубине H выемки 27 задано из диапазона от 3 до 11, отношение m глубины выреза Н к ширине S дополнительной полки 24 задано из диапазона от 0,3 до 1. Очевидно, что в других вариантах выполнения предложенного технического решения дополнительная полка 24 может быть выполнена без выемки 27.

[0036] При отношении w длины L дополнительной полки 24 к глубине Н выемки 27 меньше 3 не соблюдается условие прочности дополнительной полки 24. Условие прочности дополнительной полки 24 также не соблюдается при указанном отношении w более 11, сечения для передачи напряжений будут недостаточны. При невыполнении условия прочности дополнительной полки 24 очевидно не обеспечивается заданная жёсткость для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединений. Кроме того, при отношении w более 11 повышается материалоёмкость, в частности, металлоёмкость, дополнительной полки 24, а также её масса, что увеличивает массу тары вагона-платформы 1 и приводит к снижению массы перевозимого груза.

[0037] При отношении m глубины выреза Н к ширине S дополнительной полки 24 менее 0,3 и более 1 не будет обеспечиваться условие прочности дополнительной полки 24. При невыполнении условия прочности дополнительной полки 24 очевидно не обеспечивается заданная жёсткость для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединений.

[0038] Указанный выше диапазон длины L дополнительной полки 24 является предпочтительным, поскольку обеспечивает оптимальное соотношение между необходимостью обеспечения заданной жёсткости для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединений и массой. Очевидно, что в других вариантах выполнения предложенного технического решения длина L дополнительной полки 24 может составлять не менее 200 мм. При длине L дополнительной полки 24 менее 200 мм не обеспечивается заданная жёсткость для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединения. Выполнение длины L дополнительной полки 24 более 900 мм нецелесообразно, т. к. это увеличит металлоёмкость и массу дополнительной полки 24, а также массу тары вагона-платформы 1, и приведёт к снижению массы перевозимого груза. Предпочтительная длина дополнительной полки 24 составляет 500 мм.

[0039] Указанный выше диапазон толщины T дополнительной полки 24 является предпочтительным, поскольку обеспечивает оптимальное соотношение между необходимостью обеспечения заданной жёсткости для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединений и массой. Очевидно, что в других вариантах выполнения предложенного технического решения толщина T дополнительной полки 24 может составлять не менее 6 мм. При толщине T дополнительной полки 24 менее 6 мм не обеспечивается заданная жёсткость для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединения. Выполнение толщины T дополнительной полки 24 более 18 мм нецелесообразно, т. к. это увеличит металлоёмкость и массу дополнительной полки 24, а также массу тары вагона-платформы 1, и приведёт к снижению массы перевозимого груза. Предпочтительная толщина T дополнительной полки 24 составляет 14 мм. Толщину T дополнительной полки 24 задают, исходя из толщины боковой стенки 10 хребтовой балки 6.

[0040] Толщина T и длина L дополнительной полки 24 были подобраны, исходя из прочностного расчёта для обеспечения условия прочности дополнительной полки 24. Овальная форма и глубина выемки 27 подобраны, исходя из прочностного расчёта для обеспечения условия прочности концевой части хребтовой балки 6.

[0041] Форма и глубина выемки 27 подобраны из прочностного расчёта для обеспечения условия прочности концевой части хребтовой балки 6.

[0042] По меньшей мере одна или каждая дополнительная полка 24 может быть выполнена из стали класса прочности 325, категории 14 по ГОСТ 19281-2014.

[0043] Форма и геометрия дополнительной полки 24 выбраны исходя из распределения нагрузок, возникающих в данной части вагона-платформы 1. С целью повышения технологичности конструкции дополнительные полки 24 предпочтительно выполнены одинаковыми. Форма и размеры дополнительных полок 24 оптимизированы под поводковую часть 19 и пятниковую часть 18 шарнирного узла 5 соединения.

[0044] Расположение, форма и размеры дополнительных полок 24 выбраны, исходя из результатов прочностных расчётов дополнительной полки 24 с отверстиями 32.

[0045] Нагрузки от удара по меньшей мере одного устройства шарнирного узла 5 соединения распределяются по жёстко соединённым частям, соответственно жёстко прикреплённая дополнительная полка 24 принимает часть нагрузок от шарнирного узла 5 соединения, тем самым усиливая его и продлевая его срок службы (повышение долговечности). Дополнительная полка 24, прикреплённая посредством сварки, усиливает его. Дополнительная полка 24 работает как дополнительное ребро жёсткости в направлении воздействия ударных и растягивающих нагрузок и усиливает конструкцию в целом. Кроме того, дополнительная полка 24 обеспечивает повышение прочности, в частности, рамы, при минимальном увеличении массы, материалоёмкости, в частности, металлоёмкости, узла соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6. Предложенное техническое решение обладает оптимальной с точки зрения соотношения прочность/металлоёмкость, т. е. необходимая и достаточная прочность предложенного технического решения достигнута при минимально возможной его массе.

[0046] Прикрепление дополнительной полки 24 и ребра 25 посредством сварки предпочтительно, поскольку сварка – наиболее распространённый тип неразъёмного соединения, она наиболее технологична и её достаточно для обеспечения необходимой долговечности вагона-платформы 1. Кроме того, посредством сварки может быть достигнута заданная прочность соединения дополнительной полки 24 с боковыми стенками 10 хребтовой балки 6, что обеспечит заданную жёсткость для восприятия нагрузок от шарнирного узла 5 соединения. Сварка также является оптимальной сборочной операцией с точки зрения прочности и трудоёмкости её выполнения, что положительно сказывается на технологичности конструкции предложенного технического решения и вагона-платформы 1 в целом.

[0047] На фиг. 7, 8 представлены результаты расчётов нагруженных состояний узлов соединений шарнирного узла соединения с хребтовой балкой для режима «Удар 3,5 МН» и приведён пример для хвостовика 20 пятниковой части 18, при этом на фиг. 7 в концевой части рамы секции отсутствует дополнительная полка 24, а на фиг. 8 в концевой части рамы установлена дополнительная полка 24. Сравнительный анализ результатов расчётов выявил, что напряжения в зонах соединения шарнирного узла 5 соединения и хребтовой балки 6 значительно уменьшились. Так в точке A (см. фиг. 7) напряжение составляет 350 МПа, в точке B – 297 МПа (см. фиг. 8), в точке C – 260 МПа (см. фиг. 8). Аналогичные результаты могут быть получены и для хвостовика 22 поводковой части 19, поскольку строение хвостовиков 20, 22 частей 18, 19 шарнирного узла 5 соединения одинаково.

[0048] Очевидно, что в других вариантах выполнения в дополнительной полке 24 могут отсутствовать отверстия 32 или может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие 32, например, такое, как описано выше. Количество, размеры и форма отверстий дополнительной полки 24 подобраны, исходя из условия обеспечения максимальной длины сварного шва соединения дополнительной полке 24 с поводковой частью 19 или пятниковой частью 18 шарнирного узла 5 соединения при минимальных размерах и минимальном количестве отверстий 32. По меньшей мере два отверстия 32 могут быть выполнены одинаковыми. Выполнение по меньшей мере одного, предпочтительно трёх, отверстия 32 в дополнительной полке 24 предпочтительно, поскольку без по меньшей мере одного отверстия 32 длина сварных швов приварки дополнительной полки 24 к шарнирному узлу 5 соединения может быть недостаточной для достижения необходимого уровня прочности такой конструкции, рамы в целом. Применение по меньшей мере одного отверстия 32 положительно сказывается на прочности соединения дополнительной полки 24 и части шарнирного узла 5 соединения, поскольку в ином случае не будет обеспечено достаточно прочного соединения шарнирного узла 5 соединения и с хребтовой балкой 6. Каждое отверстие 32 в дополнительной полке 24 расположено предпочтительно в диапазоне от 30 мм до 60 мм от края дополнительной полки 24 по её длине.

[0049] В других вариантах выполнения предложенного технического решения отношение k радиуса R радиусно-скруглённого участка 28 выемки 27 дополнительной полки 24 к ширине S дополнительной полки 24 составляет от 1/10 до 1/3. При выходе за указанный выше диапазон возникает либо отсутствие плавного перехода первого прямого участка 35 в радиусно-скруглённый участок 28 и/или отсутствие плавного перехода второго прямого участка 36 в радиусно-скруглённый участок 28, либо чрезмерно «острая» выемка 27, что будет способствовать дополнительным напряжениям в дополнительной полке 24. Оптимальное значение отношения k составляет 1/5. При увеличении радиуса радиусно-скруглённого участка 28, увеличится материалоёмкость, в частности, металлоёмкость, при уменьшении – снизится прочность как самой дополнительной полки 24, так и прочность соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6. Указанные значения обеспечивают плавный переход прямого участка 35, 36 выемки 27 в его радиусно-скруглённый участок 28 для снижения напряжений в дополнительной полке 24, что положительно скажется на её прочности и прочности предложенного технического решения в целом. Выполнение радиусно-скруглённого участка 28 между двумя прямыми участками 35, 36 выемки 27 предпочтительно, поскольку это повысит прочность рамы, а иная форма перехода будет способствовать появлению дополнительных напряжений (концентратор напряжений).

[0050] В других вариантах выполнения предложенного технического решения радиус радиусно-скруглённого участка 28 выемки 27 дополнительной полки 24 может составлять не менее 50 мм. Радиус выемки 27 дополнительной полки 24 менее 50 мм повлечёт за собой повышенную металлоёмкость дополнительной полки 24. Радиус радиусно-скруглённого участка 28 выемки 27 дополнительной полки 24 предпочтительно составляет не более 110 мм, поскольку при больших значениях радиуса сечение удлинённых участков 34 дополнительной полки 24, следовательно, снизится прочность дополнительной полки 24 и рамы в целом.

[0051] Дополнительная полка 24 также может обеспечивать дополнительное крепление шарнирного узла 5 соединения к раме, если высота хвостовика пятниковой или поводковой части шарнирного узла 5 соединения меньше высоты соответствующей хребтовой балки 6 в зоне установки шарнирного узла 5 соединения, что продлевает срок службы шарнирного узла 5 соединения. Очевидно также, что дополнительная полка 24 обеспечивает дополнительную фиксацию шарнирного узла 5 соединения в соответствующей хребтовой балке 6. Дополнительная фиксация шарнирного узла 5 соединения в хребтовой балке 6 позволяет снизить напряжения в зонах соединения шарнирного узла 5 соединения с хребтовой балкой 6 и продлить его срок службы (долговечность), а также повысить прочность предложенного технического решения.

[0052] Предложенное техническое решение может быть использовано для известных из уровня техники вагонов, в частности грузовых.

[0053] Предложенного техническое решение предпочтительно изготавливается без боковых балок, например, как в описанном выше варианте осуществления предложенного технического решения. Отсутствие боковых балок снижает массу тары вагона, что обеспечивает повышение его грузоподъёмности. В таких рамах боковые стенки 10 расположены выше уровня хвостовика 20, 22, что обусловлено режимами её нагружения, достижением при этом необходимых прочностных характеристик и ввиду того, что на хребтовую балку 6 действуют повышенные нагрузки по сравнению с рамами, которые включат в себя боковые балки. Повышенные нагрузки на хребтовую балку обусловлены, во-первых, тем, что увеличена грузоподъёмность вагона, а, во-вторых, отсутствием боковых балок, которые могли бы принять на себя часть нагрузок, действующих на хребтовую балку, поэтому вся нагрузка действует на хребтовую балку, что обуславливает необходимость её усиления, повышения прочностных характеристик хребтовой балки, мест соединений частей шарнирного узла соединения с хребтовой балкой и рамой в целом и изменения в конструкции, в частности, изменения высоты боковых стенок хребтовой балки, дополнению конструкции по меньшей мере одной дополнительной полкой и по меньшей мере одного дополнительного ребра.

[0054] Шарнирный узел 5 соединения – дорогостоящий компонент вагона. Увеличение его срока службы – экономически выгодно. Например, снижается нагрузка на персонал при обслуживании и/или ремонте вагона.

[0055] На фиг. 1-8 ссылочными позициями обозначены:

1 – вагон-платформа сочленённого типа

2 – тележка

3 – первая секция кузова вагона-платформы 1

4 – вторая секция кузова вагона-платформы 1

5 – шарнирный узел соединения

6 – хребтовая балка

7 – концевая балка

8 – верхняя полка хребтовой балки 6

9 – нижняя полка хребтовой балки 6

10 – боковая стенка хребтовой балки 6

11 – верхняя полка концевой балки 7

12 – первая нижняя полка концевой балки 7

13 – вторая нижняя полка концевой балки 7

14 – первая внешняя стенка концевой балки 7

15 – первая внутренняя боковая стенка концевой балки 7

16 – вторая внешняя стенка концевой балки 7

17 – вторая внутренняя боковая стенка концевой балки 7

18 – пятниковая часть шарнирного узла 5 соединения

19 – поводковая часть шарнирного узла 5 соединения

20 – хвостовик пятниковой части 18

21 – соединительный конец пятниковой части 18

22 – хвостовик поводковой части 19

23 – соединительный конец поводковой части 19

24 – дополнительная полка концевой балки 7

25 –ребро концевой балки 7

26 – верхняя поверхность хвостовика

27 – выемка дополнительной полки 24

28 – радиусно-скруглённый участок выемки 27

29 – продольная ось дополнительной полки 24

30 – продольная ось вагона-платформы 1

31 – продольная ось выемки 27

32 – отверстие дополнительной полки концевой балки 7

33 – ось отверстия 32

34 – удлинённый участок дополнительной полки 24

35 – первый прямой участок выемки 27

36 – второй прямой участок выемки 27

Claims (9)

1. Рама сочленённого вагона, содержащая хребтовую балку, включающую в себя нижнюю полку и боковые стенки, шарнирный узел соединения, включающий в себя присоединительную часть, хвостовик которой соединён с нижней полкой и боковыми стенками хребтовой балки, отличающаяся тем, что между боковыми стенками хребтовой балки расположена дополнительная полка, соединённая с боковыми стенками хребтовой балки и хвостовиком, и на которой размещено и жёстко закреплено ребро, расположенное и жёстко закреплённое между боковыми стенками хребтовой балки.

2. Рама по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная полка выполнена с отверстиями длиной не менее 80 мм и шириной не менее 20 мм.

3. Рама по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительная полка выполнена с выемкой глубиной Н с радиусно-скругленным участком в центральной части.

4. Рама по п. 3, отличающаяся тем, что отношение длины L дополнительной полки к глубине Н выемки задано из диапазона от 3 до 11, отношение глубины Н выемки к ширине S дополнительной полки задано из диапазона от 0,3 до 1.

5. Рама по п. 4, отличающаяся тем, что длина L дополнительной полки составляет от 200 мм до 900 мм.

6. Рама по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что толщина T дополнительной полки составляет от 6 мм до 18 мм.

7. Рама по п. 3, отличающаяся тем, что радиус R радиусно-скруглённого участка составляет от 50 мм до 110 мм.

8. Рама по п. 1, отличающаяся тем, что ребро расположено в месте соединения наружных боковых стенок концевой балки с боковыми стенками хребтовой балки.

9. Рама по п. 3, отличающаяся тем, что отношение радиуса R радиусно-скруглённого участка выемки дополнительной полки к ширине S дополнительной полки составляет от 1/10 до 1/3.

Images