RU210437U1

RU210437U1 - CLINICAL BEAM

Info

Publication number: RU210437U1
Application number: RU2021127022U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Кононенко; Денис Владимирович Шевченко; Иван Андреевич Хилов; Владимир Иванович Гуськов; Денис Александрович Квактун; Сергей Александрович Савельев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Торгово-Закупочная Компания ОВК" (ООО "ТЗК "ОВК")
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2022-04-15

Abstract

Предложенная полезная модель относится к хребтовым балкам рам железнодорожных транспортных средств, в частности вагонов, например, вагонов-платформ. Технический результат заключается в повышении грузоподъёмности вагона с рамой, содержащей хребтовую балку, высота которой в средней части больше, чем в её концевых частях, с сохранением заданной прочности. Технический результат достигается за счёт того, что хребтовая балка (2) содержит две концевые части (7), среднюю часть (8), верхнюю полку (11) и нижнюю полку (12), при этом каждая концевая часть (7) имеет высоту H2, средняя часть (8) расположена между концевыми частями (7) и включает в себя центральный участок (10), имеющий высоту H1, удовлетворяющую условию H1>H2, и два концевых участка (9), каждый из которых расположен между центральным участком (10) и одной из концевых частей (7) и высота каждого из которых плавно изменяется от H1до H2, отношение h высоты H1к высоте H2удовлетворяет условию h>1, верхняя полка (11) имеет толщину Sверх, нижняя полка (12) имеет толщину Sниз, отношение s толщины Sнизк толщине Sверхудовлетворяет условию s>1, верхняя полка (11) выполнена переменной ширины Bверхи имеет ширину Bверх1в центральном поперечном сечении и ширину Bверх2в каждом концевом участке (9) средней части (8) и в каждой концевой части (7), нижняя полка (12) выполнена переменной ширины Bнизи имеет ширину Bниз1в центральном поперечном сечении и ширину Bниз2в каждом концевом участке (9) средней части (8), а отношение btpширины Bверх1к ширине Bверх2удовлетворяет условию 1,05≤btp≤1,4, отношение bbpширины Bниз1к ширине Bниз2удовлетворяет условию 1,05≤bbp≤1,4. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.The proposed utility model relates to the center beams of the frames of railway vehicles, in particular wagons, for example, flat wagons. The technical result consists in increasing the carrying capacity of a car with a frame containing a center beam, the height of which in the middle part is greater than in its end parts, while maintaining the specified strength. The technical result is achieved due to the fact that the main beam (2) contains two end parts (7), the middle part (8), the upper shelf (11) and the lower shelf (12), while each end part (7) has a height H2 , the middle part (8) is located between the end parts (7) and includes a central section (10) having a height H1 that satisfies the condition H1>H2, and two end sections (9), each of which is located between the central section (10 ) and one of the end parts (7) and the height of each of which smoothly changes from H1 to H2, the ratio h of the height H1 to the height H2 satisfies the condition h>1, the upper flange (11) has a thickness Supper, the lower flange (12) has a thickness Slower, the ratio s of thickness Slow thickness Ssuper satisfies the condition s>1, the top shelf (11) is made of variable width Btop has a width Btop1 in the central cross section and a width Btop2 in each end section (9) of the middle part (8) and in each end part (7), the bottom shelf (12) Variable Width Bottom has a width Down1 in the central cross section and a width Down2 in each end section (9) of the middle part (8), and the ratio btp of the width Up1 to the width Up2 satisfies the condition 1.05≤btp≤1.4, the ratio bbp of the width Down1 to the width Down2 satisfies the condition 1.05≤bbp≤ 1.4. 8 w.p. f-ly, 8 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

[0001] Предложенная полезная модель относится к хребтовым балкам рам железнодорожных транспортных средств, в частности, вагонов, например, вагонов-платформ.[0001] The proposed utility model relates to the center beams of the frames of railway vehicles, in particular, cars, for example, platform cars.

Уровень техникиState of the art

[0002] Из уровня техники известна хребтовая балка, раскрытая в патенте России № 84324 на полезную модель, опубл. 10.07.2009 г., принятая в качестве наиболее близкого аналога, включающая две концевые части, среднюю часть, верхнюю полку и нижнюю полку, при этом каждая концевая часть имеет высоту H₂, средняя часть расположена между концевыми частями и включает в себя центральный участок, имеющий высоту H₁, удовлетворяющую условию H₁>H₂, и два концевых участка, каждый из которых расположен между центральным участком и одной из концевых частей и высота каждого из которых плавно изменяется от H₁ до H₂, отношение h высоты H₁ к высоте H₂ удовлетворяет условию h>1 и задано из диапазона от 1,5 до 1,7, верхняя полка имеет толщину S_верх, нижняя полка имеет толщину S_низ, отношение s толщины S_низ к толщине S_верх удовлетворяет условию s>1 и задана из диапазона от 1,3 до 1,5.[0002] From the prior art, a center beam is known, disclosed in the Russian patent No. 84324 for a utility model, publ. 07/10/2009, adopted as the closest analogue, including two end parts, a middle part, an upper shelf and a lower shelf, with each end part having a height H ₂ , the middle part is located between the end parts and includes a central section, having a height H ₁ that satisfies the condition H ₁ >H ₂ , and two end sections, each of which is located between the central section and one of the end parts and the height of each of which smoothly changes from H ₁ to H ₂ , the ratio h of the height H ₁ to height H ₂ satisfies the condition h>1 and is set from the range from 1.5 to 1.7, the top shelf has a thickness S _top , the bottom shelf has a thickness S _bottom , the ratio s of the thickness S _bottom to the thickness S _top satisfies the condition s>1 and is set from the range from 1.3 to 1.5.

[0003] Недостатком известного технического решения является его повышенная материалоёмкость и масса, что приводит к увеличению массы тары и снижению грузоподъёмности железнодорожного транспортного средства, использующего его.[0003] The disadvantage of the known technical solution is its increased material consumption and weight, which leads to an increase in tare weight and a decrease in the carrying capacity of the railway vehicle using it.

[0004] Технической проблемой является создание технического решения, в котором устранены недостатки известного аналога.[0004] The technical problem is the creation of a technical solution that eliminates the shortcomings of the known analogue.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

[0005] Технический результат заключается в повышение грузоподъёмности вагона с рамой, содержащей хребтовую балку, высота которой в средней части больше, чем в её концевых частях, с сохранением заданной прочности.[0005] The technical result consists in increasing the carrying capacity of a car with a frame containing a center beam, the height of which in the middle part is greater than in its end parts, while maintaining the specified strength.

[0006] Технический результат достигается за счёт того, что хребтовая балка содержит две концевые части, среднюю часть, верхнюю полку и нижнюю полку, при этом каждая концевая часть имеет высоту H₂, средняя часть расположена между концевыми частями и включает в себя центральный участок, имеющий высоту H₁, удовлетворяющую условию H₁>H₂, и два концевых участка, каждый из которых расположен между центральным участком и одной из концевых частей и высота каждого из которых плавно изменяется от H₁ до H₂, отношение h высоты H₁ к высоте H₂ удовлетворяет условию h>1, верхняя полк имеет толщину S_верх, нижняя полка имеет толщину S_низ, отношение s толщины S_низ к толщине S_верх удовлетворяет условию s>1, верхняя полка выполнена переменной ширины B_верх и имеет ширину B_верх1 в центральном поперечном сечении и ширину B_верх2 в каждом концевом участке средней части и в каждой концевой части, нижняя полка выполнена переменной ширины B_низ и имеет ширину B_низ1 в центральном поперечном сечении и ширину B_низ2 в каждом концевом участке средней части, а отношение b_tp ширины B_верх1 к ширине B_верх2 удовлетворяет условию 1,05≤b_tp≤1,4, отношение b_bp ширины B_низ1 к ширине B_низ2 удовлетворяет условию 1,05≤b_bp≤1,4.[0006] The technical result is achieved due to the fact that the main beam contains two end parts, the middle part, the upper shelf and the lower shelf, while each end part has a height H ₂ , the middle part is located between the end parts and includes a central section, having a height H ₁ that satisfies the condition H ₁ >H ₂ , and two end sections, each of which is located between the central section and one of the end parts and the height of each of which smoothly changes from H ₁ to H ₂ , the ratio h of the height H ₁ to height H ₂ satisfies the condition h>1, the top shelf has a thickness S _top , the bottom shelf has a thickness S _bottom , the ratio s of the thickness S _bottom to the thickness S _top satisfies the condition s>1, the top shelf is made of variable width B _top and has a width B _top1 in the central cross section and width B _top2 in each end section of the middle part and in each end part, the lower shelf is made of variable width B _bottom and has a width B _bottom1 in the central transverse section and width B _bottom2 in each end section of the middle part, and the ratio b _tp of width B _top1 to width B _top2 satisfies the condition 1.05≤b _tp ≤1.4, the ratio b _bp of width B _bottom1 to width B _bottom2 satisfies condition 1, _{05≤bbp≤1.4} .

[0007] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение h удовлетворяет условию h≥1,71.[0007] In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized in that the ratio h satisfies the condition h≥1.71.

[0008] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение h удовлетворяет условию h≤2,7.[0008] In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized in that the ratio h satisfies the condition h≤2.7.

[0009] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение s удовлетворяет условию s≥1,1.[0009] In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized in that the ratio s satisfies the condition s≥1.1.

[0010] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение s удовлетворяет условию s≤1,29. [0010] In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized in that the ratio s satisfies the condition s≤1.29.

[0011] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что переход ширины от B_верх2 до B_верх1 выполнен плавным и под углом α_tp, удовлетворяющим условию 4°≤α_tp≤10°.[0011] In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized by the fact that the width transition from B _top2 to B _top1 is made smooth and at an angle α _tp satisfying the condition 4°≤α _tp ≤10°.

[0012] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что переход ширины от B_низ2 до B_низ1 выполнен плавным и под углом α_bp, удовлетворяющим условию 4°≤α_bp≤10°.[0012] In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized by the fact that the width transition from B _bottom2 to B _bottom1 is made smooth and at an angle α _bp satisfying the condition 4°≤α _bp ≤10°.

[0013] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ширина нижней полки в каждой концевой части больше ширины нижней полки в каждом концевом участке средней части.[0013] In a further aspect, the proposed solution is characterized in that the width of the bottom shelf at each end portion is greater than the width of the bottom flange at each end portion of the middle portion.

[0014] В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ширина нижней полки в каждой концевой части равна ширине нижней полки в центральном участке средней части.[0014] In a further aspect, the proposed technical solution is characterized in that the width of the bottom shelf in each end part is equal to the width of the bottom shelf in the central section of the middle part.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

[0015] Вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на:[0015] An embodiment of the proposed technical solution is characterized by drawings, where:

[0016] - фиг. 1 представлен его вид сбоку,[0016] - fig. 1 shows its side view,

[0017] - фиг. 2 представлен его вид сверху,[0017] - fig. 2 shows its top view,

[0018] - фиг. 3 представлен его вид снизу,[0018] - FIG. 3 shows its bottom view,

[0019] - фиг. 4 представлено сечение А-А, отмеченное на фиг. 1,[0019] - FIG. 4 shows the section A-A marked in FIG. one,

[0020] - фиг. 5 представлено сечение Б-Б, отмеченное на фиг. 1,[0020] - FIG. 5 shows the B-B section marked in FIG. one,

[0021] - фиг. 6 представлено сечение В-В, отмеченное на фиг. 1,[0021] - FIG. 6 is a section B-B marked in FIG. one,

[0022] - фиг. 7 представлен вид Г, отмеченный на фиг. 2,[0022] - FIG. 7 is a view D shown in FIG. 2,

[0023] - фиг. 8 представлен вид Д, отмеченный на фиг. 3.[0023] - FIG. 8 shows a view D, marked in Fig. 3.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

[0024] На фиг. 1-3 представлена рама 1 железнодорожного транспортного средства. Рама 1 железнодорожного транспортного средства представляет собой раму вагона платформы, выполнена симметричной относительно центрального поперечного сечения и в виде балочного каркаса, включающего в себя продольные балки и поперечные балки, соединённые с продольными балками посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой. Продольными балками являются хребтовая балка 2 и две боковые балки 3. Поперечными балками являются концевые балки 4, две шкворневые балки 5, расположенные между концевыми балками 4, и множество промежуточных поперечных балок 6, расположенных между шкворневыми балками 5.[0024] FIG. 1-3 show the frame 1 of a railway vehicle. The frame 1 of a railway vehicle is a platform car frame, made symmetrical about the central cross section and in the form of a beam frame, including longitudinal beams and transverse beams connected to the longitudinal beams by at least one assembly operation known from the prior art, for example, welding. The longitudinal beams are the main beam 2 and two side beams 3. The transverse beams are the end beams 4, two pivot beams 5 located between the end beams 4, and a plurality of intermediate transverse beams 6 located between the pivot beams 5.

[0025] Со ссылкой на фиг. 1-6, хребтовая балка 2 выполнена переменной высоты и переменной ширины и включает в себя две концевые части 7 и среднюю (промежуточную) часть 8, расположенную между упомянутыми концевыми частями 7 и между шкворневыми балками 5, соединённую с упомянутыми концевыми частями 7 и включающую в себя два концевых участка 9 и центральный участок 10, при этом центральный участок 10 средней части 8 выполнен с постоянной высотой и расположен между упомянутыми концевыми участками 9 средней части 8 и соединён с ними, а каждый концевой участок 9 средней части 8 хребтовой балки 2 выполнен с переменной высотой, увеличивающейся к центральному участку 10 средней части 8. Каждая концевая часть 7 имеет высоту H₂, средняя часть 8 расположена между концевыми частями 7 и включает в себя центральный участок 10, имеющий высоту H₁, удовлетворяющую условию H₁>H₂, и два концевых участка 9, каждый из которых расположен между центральным участком 10 и одной из концевых частей 7 и высота каждого из которых плавно изменяется от H₁ до H₂.[0025] With reference to FIG. 1-6, the main beam 2 is made of variable height and variable width and includes two end parts 7 and a middle (intermediate) part 8 located between the said end parts 7 and between the pivot beams 5, connected to the said end parts 7 and including two end sections 9 and a central section 10, while the central section 10 of the middle part 8 is made with a constant height and is located between the said end sections 9 of the middle part 8 and is connected to them, and each end section 9 of the middle part 8 of the main beam 2 is made with variable height, increasing towards the central section 10 of the middle part 8. Each end part 7 has a height H ₂ , the middle part 8 is located between the end parts 7 and includes a central section 10 having a height H ₁ that satisfies the condition H ₁ >H ₂ , and two end sections 9, each of which is located between the central section 10 and one of the end parts 7 and the height of each of which is pl changes from H ₁ to H ₂ .

[0026] Со ссылкой на фиг. 4-6, отношение h высоты H₁ хребтовой балки 2 в средней части 8 на центральном участке 10 к её высоте H₂ в концевых частях 7 составляет не менее 1,71 и не более 2,7, т.е. отношение h удовлетворяет условию 1,71≤h≤2,7.[0026] With reference to FIG. 4-6, the ratio h of the height H _{1 of} the main beam 2 in the middle part 8 in the central section 10 to its height H ₂ in the end parts 7 is not less than 1.71 and not more than 2.7, i.e. the relation h satisfies the condition 1.71≤h≤2.7.

[0027] Со ссылкой на фиг. 1-7, хребтовая балка 2 имеет коробчатое сечение и включает в себя верхнюю полку 11, нижнюю полку 12 и две стенки 13, при этом в каждой концевой части 7 хребтовая балка 2 имеет незамкнутое сечение, в средней части 8 хребтовая балка 2 имеет преимущественно замкнутое сечение, верхняя полка 11 ориентирована горизонтально и выполнена в виде листа, нижняя полка 12 ориентирована горизонтально, выполнена в виде листа и содержит два внешних участка 14, выступающих за пределы стенок 13, и внутренний участок 15, расположенный между стенками 13, а стенки 13 ориентированы вертикально и соединены с верхней полкой 11 и нижней полкой 12 посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой.[0027] With reference to FIG. 1-7, the main beam 2 has a box-shaped section and includes an upper shelf 11, a lower shelf 12 and two walls 13, while in each end part 7 the main beam 2 has an open section, in the middle part 8 the main beam 2 has a predominantly closed section, the upper shelf 11 is oriented horizontally and is made in the form of a sheet, the lower shelf 12 is oriented horizontally, is made in the form of a sheet and contains two outer sections 14 protruding beyond the walls 13, and an inner section 15 located between the walls 13, and the walls 13 are oriented vertically and connected to the top shelf 11 and the bottom shelf 12 by at least one assembly operation known from the prior art, for example by welding.

[0028] Со ссылкой на фиг. 4-6, верхняя полка 11 имеет толщину S_верх, нижняя полка 12 имеет толщину S_низ, при этом отношение s толщины S_низ нижней полки 12 к толщине S_верх верхней полки 11 составляет не менее 1,1 и не более 1,29, т. е. отношение s удовлетворяет условию 1,1≤s≤1,29. [0028] With reference to FIG. 4-6, the top shelf 11 has a thickness S _top , the bottom shelf 12 has a thickness S _bottom , while the ratio s of the bottom thickness S of the _bottom shelf 12 to the top thickness S of the _top shelf 11 is not less than 1.1 and not more than 1.29, i.e., the relation s satisfies the condition 1.1≤s≤1.29.

[0029] Со ссылкой на фиг. 2, 4-7, верхняя полка 11 хребтовой балки 2 выполнена переменной ширины B_верх и имеет ширину B_верх1 в центральном участке 10 средней части 8 и ширину B_верх2 в каждом концевом участке 9 средней части 8 и в каждой концевой части 7. Отношение b_tp ширины B_верх1 верхней полки 11 в центральном поперечном сечении хребтовой балки 2 (А-А) к ширине B_верх2 верхней полки 11 хребтовой балки 2 в зоне перехода центрального участка 10 в концевой участок 9 средней части 8 составляет не менее 1,05 и не более 1,4, т.е. отношение b_tp удовлетворяет условию 1,05≤b_tp≤1,4. [0029] With reference to FIG. 2, 4-7, the upper flange 11 of the main beam 2 is made of variable width B _top and has a width B _{top 1} in the central section 10 of the middle part 8 and a width B _{top 2} in each end section 9 of the middle part 8 and in each end part 7. Ratio b _tp width B _{top1 of} the upper shelf 11 in the central cross section of the main beam 2 (A-A) to the width B _{top2 of} the upper shelf 11 of the main beam 2 in the transition zone of the central section 10 to the end section 9 of the middle part 8 is at least 1.05 and not more than 1.4, i.e. the ratio b _tp satisfies the condition 1.05≤b _tp ≤1.4.

[0030] На фиг. 7 представлена одна из зон изменения ширины B_верх верхней полки 11. Переход ширины от B_верх2 до B_верх1 выполнен плавным и под углом α_tp, составляющим не менее 4° и не более 10°, т.е. угол α_tp удовлетворяет условию 4°≤α_tp≤10°. Такая конфигурация зоны позволила снизить вероятность появления перенапряжений, которые снижают прочность и надёжность хребтовой балки 2.[0030] FIG. 7 shows one of the zones of width change B _top of the upper flange 11. The width transition from B _top2 to B _top1 is made smooth and at an angle α _tp of not less than 4° and not more than 10°, i.e. the angle α _tp satisfies the condition 4°≤α _tp ≤10°. This configuration of the zone made it possible to reduce the likelihood of overstresses, which reduce the strength and reliability of the main beam 2.

[0031] Со ссылкой на фиг. 3-6, нижняя полка 12 хребтовой балки 2 выполнена переменной ширины B_низ и имеет ширину B_низ1 в центральном участке 10 средней части 8 и ширину B_низ2 в каждом концевом участке 9 средней части 8 и в каждой концевой части 7 Отношение b_bp ширины B_низ1 нижней полки 12 в центральном поперечном сечении хребтовой балки 2 (А-А) к ширине B_низ2 нижней полки 12 хребтовой балки 2 в зоне перехода центрального участка 10 в концевой участок 9 средней части 8 составляет не менее 1,05 и не более 1,4, т.е. отношение b_bp удовлетворяет условию 1,05≤b_bp≤1,4.[0031] With reference to FIG. 3-6, the lower flange 12 of the main beam 2 is made of variable width B _bottom and has a width B _{bottom 1} in the central section 10 of the middle part 8 and a width B _bottom 2 in each end section 9 of the middle part 8 and in each end part 7 The ratio b _bp of the width B _{the bottom1 of} the lower shelf 12 in the central cross section of the main beam 2 (A-A) to the width B of the _bottom2 of the lower shelf 12 of the main beam 2 in the transition zone of the central section 10 to the end section 9 of the middle part 8 is not less than 1.05 and not more than 1, 4, i.e. the ratio b _bp satisfies the condition 1.05≤b _bp ≤1.4.

[0032] На Фиг. 8 представлена одна из зон изменения ширины B_низ нижней полки 12. Переход ширины от B_низ2 до B_низ1 выполнен плавным и под углом α_bp, составляющим не менее 4° и не более 10°, т.е. угол α_bp удовлетворяет условию 4°≤α_bp≤10°. Такая конфигурация зоны позволила снизить вероятность появления перенапряжений, которые снижают прочность и надёжность хребтовой балки 2.[0032] In FIG. 8 shows one of the zones of change in width B at the _bottom of the lower flange 12. The width transition from B _bottom2 to B _bottom1 is smooth and at an angle α _bp of not less than 4° and not more than 10°, i.e. the angle α _bp satisfies the condition 4°≤α _bp ≤10°. This configuration of the zone made it possible to reduce the likelihood of overstresses, which reduce the strength and reliability of the main beam 2.

[0033] Решение технической проблемы и достижение технического результата продемонстрированы выше со ссылкой на чертежи на варианте выполнения предложенного технического решения. Специалисту в данной области техники очевидны иные варианты выполнения тех или иных признаков предложенного технического решения с использованием иных известных из уровня техники материально-технических средств. Ниже описаны возможные варианты выполнения некоторых признаков предложенного технического решения.[0033] The solution to the technical problem and the achievement of the technical result are shown above with reference to the drawings on the embodiment of the proposed technical solution. A person skilled in the art is aware of other options for performing certain features of the proposed technical solution using other material and technical means known from the prior art. Possible embodiments of some features of the proposed technical solution are described below.

[0034] Границы средней части 8 хребтовой балки 2 и центрального участка 10 хребтовой балки 2, обозначенные пунктирными линиями на Фиг. 1-3, являются условными, при этом очевидно, что их расположение является примерным и может быть иным в других вариантах выполнения предложенного технического решения.[0034] The boundaries of the middle part 8 of the main beam 2 and the central section 10 of the main beam 2, indicated by dotted lines in FIG. 1-3 are conditional, while it is obvious that their location is exemplary and may be different in other embodiments of the proposed technical solution.

[0035] В других вариантах выполнения предложенного технического решения по меньшей мере одна полка по меньшей мере одной балки балочного каркаса может представлять собой деталь, например, лист или полку (например, тавра или двутавра), сборочную единицу, например, по меньшей мере два листа или полки (например, тавра или двутавра), соединённых посредством по меньшей мере одной известной из уровня техники сборочной операции, например, сваркой, или по меньшей мере два расположенных на заданном расстоянии друг от друга элемента, например, полки (например, тавра, двутавра или зетового профиля).[0035] In other embodiments of the proposed technical solution, at least one shelf of at least one beam of the beam frame can be a part, for example, a sheet or a shelf (for example, a tee or an I-beam), an assembly unit, for example, at least two sheets or shelves (for example, a tee or an I-beam) connected by at least one assembly operation known from the prior art, for example, by welding, or at least two elements located at a given distance from each other, for example, a shelf (for example, a tee, an I-beam or Z profile).

[0036] Указанный ранее диапазон значений отношения h высоты H₁ в средней части 8 на центральном участке 10 к высоте H₂ на концевых частях 7 для варианта выполнения предложенного технического решения является предпочтительным. В других вариантах выполнения предложенного технического решения отношение h удовлетворяет условию h≥1,71, поскольку при h<1,71 не обеспечивается прочность средней части 8 предложенного технического решения. Ограничение сверху отношения h является предпочтительным, поскольку при отношении h>2,70 средняя часть 8 предложенного технического решения будет иметь излишний запас прочности, а материалоёмкость и масса конструкции предложенного технического решения будет расти за счёт излишнего увеличения её высоты H₁. Очевидно, что отношение h высоты H₁ в средней части 8 на центральном участке 10 к высоте H₂ на концевых частях 7 может быть больше 1, т.е. отношение h удовлетворяет условию h>1.[0036] The above range of values of the ratio h of the height H ₁ in the middle part 8 in the central section 10 to the height H ₂ on the end parts 7 for the embodiment of the proposed technical solution is preferable. In other embodiments of the proposed technical solution, the ratio h satisfies the condition h≥1.71, since at h<1.71 the strength of the middle part 8 of the proposed technical solution is not ensured. The upper limit of the ratio h is preferable, since with a ratio h>2.70 the middle part 8 of the proposed technical solution will have an excessive margin of safety, and the material consumption and weight of the structure of the proposed technical solution will increase due to an excessive increase in its height H ₁ . Obviously, the ratio h of the height H ₁ in the middle part 8 in the central section 10 to the height H ₂ in the end parts 7 can be greater than 1, i.e. the relation h satisfies the condition h>1.

[0037] Указанный выше диапазон значений отношения s толщины S_низ нижней полки 12 к толщине S_верх верхней полки 11 является предпочтительным, поскольку при выходе из него (s<1,1 или s>1,29) не достигается равномерное распределение напряжений, возникающих в предложенном техническом решении при действии эксплуатационных нагрузок. При условии обеспечения заданной прочности нижней полки 12 и s<1,1, верхняя полка 11 будет иметь излишний запас прочности, а материалоёмкость и масса предложенного технического решения не будет снижена. При условии обеспечения заданной прочности верхней полки 11 и s>1,29 нижняя полка 12 будет иметь излишний запас прочности, а материалоёмкость и масса предложенного технического решения не будет снижена и будет расти за счёт излишнего увеличения толщины S_низ нижней полки 12. Толщина S_низ нижней полки 12 больше толщины S_верх верхней полки 11 (s>1) для того, чтобы верхняя полка 11 и нижняя полка 12 имели примерно равный запас прочности при действии эксплуатационных нагрузок. В других вариантах выполнения предложенного технического решения отношение s может удовлетворять условию s>1. Отношение s>1 в общем случае обусловлено тем, что нижняя полка 12 является более нагруженной, чем верхняя полка 11.[0037] The above range of values of the ratio s of the thickness S of the _bottom of the lower shelf 12 to the thickness S of the _top of the upper shelf 11 is preferable, since when leaving it (s<1.1 or s>1.29), a uniform distribution of stresses arising from in the proposed technical solution under the action of operational loads. Provided that the specified strength of the lower shelf 12 and s<1.1 is ensured, the upper shelf 11 will have an excessive margin of safety, and the material consumption and weight of the proposed technical solution will not be reduced. Provided that the specified strength of the upper shelf 11 and s>1.29 is ensured, the lower shelf 12 will have an excessive margin of safety, and the material consumption and weight of the proposed technical solution will not be reduced and will grow due to an excessive increase in the thickness S of the _bottom of the lower shelf 12. Thickness S of the _bottom the lower shelf 12 is greater than the thickness S of the _top of the upper shelf 11 (s>1) so that the upper shelf 11 and the lower shelf 12 have an approximately equal margin of safety under the action of operational loads. In other embodiments of the proposed technical solution, the ratio s may satisfy the condition s>1. The ratio s>1 is generally due to the fact that the lower shelf 12 is more loaded than the upper shelf 11.

[0038] Указанный ранее диапазон значений отношения b_tp ширины B_верх1 верхней полки 11 в центральном поперечном сечении вагона (А-А) к ширине B_верх2 верхней полки 11 хребтовой балки 2 в зоне перехода центрального участка 10 в концевой участок 9 средней части 8 является предпочтительными, поскольку при выходе из него (1,05>b_tp или 1,4<b_tp) не достигается равномерное распределение напряжений, возникающих в предложенном техническом решении, при действии эксплуатационных нагрузок. При условии обеспечения прочности верхней полки 11 в зоне с шириной B_верх1 и при b_tp<1,05 верхняя полка 11 в зоне с шириной B_верх2 будет иметь излишний запас прочности, а металлоёмкость и масса предложенного технического решения не будет снижена. При условии обеспечения прочности верхней полки 11 в зоне с шириной B_верх2 и b_tp>1,4 верхняя полка 11 в зоне с шириной B_верх1 будет иметь излишний запас прочности, а металлоёмкость и масса предложенного технического решения будет расти за счёт излишнего увеличения ширины B_верх1 верхней полки 11. [0038] The previously indicated range of values of the ratio b _tp of the width B of _{the top1 of} the top shelf 11 in the central cross section of the car (A-A) to the width B _{of the top2 of} the top shelf 11 of the main beam 2 in the transition zone of the central section 10 to the end section 9 of the middle part 8 is preferable, since at the exit from it (1.05>b _tp or 1.4<b _tp ) a uniform distribution of stresses arising in the proposed technical solution is not achieved under the action of operational loads. Provided that the strength of the upper shelf 11 in the area with width B _top1 and at b _tp <1.05, the top shelf 11 in the area with width B _top2 will have an excessive margin of safety, and the metal consumption and weight of the proposed technical solution will not be reduced. Provided that the strength of the upper shelf 11 in the area with width B _top2 and b _tp >1.4, the top shelf 11 in the area with width B _top1 will have an excessive safety margin, and the metal consumption and weight of the proposed technical solution will increase due to an excessive increase in width B _{top1 of} top shelf 11.

[0039] Указанный ранее диапазон значений отношения b_bp ширины B_низ1 нижней полки 12 в центральном поперечном сечении вагона (А-А) к ширине B_низ2 нижней полки 12 хребтовой балки 2 в зоне перехода центрального участка 10 в концевой участок 9 средней части 8 является предпочтительными, поскольку при выходе из него (1,05>b_bp или 1,4<b_bp) не достигается равномерное распределение напряжений, возникающих в предложенном техническом решении, при действии эксплуатационных нагрузок. При условии обеспечения прочности нижней полки 12 в зоне с шириной B_низ1 и при b_bp<1,05 нижняя полка 12 в зоне с шириной B_низ2 будет иметь излишний запас прочности, а материалоёмкость и масса предложенного технического решения не будет снижена. При условии обеспечения прочности нижней полки 12 в зоне с шириной B_низ2 и b_bp>1,4 нижняя полка 12 в зоне с шириной B_низ1 будет иметь излишний запас прочности, а материалоёмкость и масса предложенного технического решения будет расти за счёт излишнего увеличения ширины B_низ1 нижней полки 12.[0039] The previously indicated range of values of the ratio b _bp of the width B of the bottom _{1 of} the lower shelf 12 in the central cross section of the car (A-A) to the width B of the _bottom 2 of the bottom shelf 12 of the main beam 2 in the transition zone of the central section 10 to the end section 9 of the middle part 8 is preferable, since at the exit from it (1.05>b _bp or 1.4<b _bp ) a uniform distribution of stresses arising in the proposed technical solution is not achieved under the action of operational loads. Provided that the strength of the lower shelf 12 in the area with width B _{bottom 1} and at b _bp <1.05, the bottom shelf 12 in the area with width B _bottom 2 will have an excessive margin of safety, and the material consumption and weight of the proposed technical solution will not be reduced. Under the condition of ensuring the strength of the lower shelf 12 in the area with a width B _bottom2 and b _bp > 1.4, the bottom shelf 12 in the area with a width B _bottom1 will have an excessive margin of safety, and the material consumption and weight of the proposed technical solution will increase due to an excessive increase in the width B _{bottom 1 of} lower shelf 12.

[0040] Указанные выше диапазоны значений отношения b_tp и диапазон значений отношения b_bp обусловлены эпюрой распределения изгибающего момента по длине предложенного технического решения - максимальный момент в центральном поперечном сечении (там должно быть сечение с наибольшим моментом сопротивления). От середины рамы 1 к шкворневым балкам 5 изгибающий момент уменьшается. Поэтому целесообразно уменьшить момент сопротивления сечений по мере удаления о середины предложенного технического решения, что позволяет уменьшить массу и материалоёмкость его конструкции. Уменьшение может реализовано за счёт уменьшения ширины верхней полки 11 и/или ширины нижней полки 12. Кроме того, данный подход уменьшает концентрацию напряжений в каждой зоне перехода от концевого участка 9 средней части 8 к центральному участку 10 средней части 8, что положительно сказывается на прочности предложенного технического решения.[0040] The above ranges of values of the ratio b _tp and the range of values of the ratio b _bp are due to the diagram of the distribution of the bending moment along the length of the proposed technical solution - the maximum moment in the central cross section (there should be a section with the largest moment of resistance). From the middle of the frame 1 to the pivot beams 5, the bending moment decreases. Therefore, it is advisable to reduce the moment of resistance of the sections as the distance from the middle of the proposed technical solution, which allows to reduce the weight and material consumption of its design. The reduction can be realized by reducing the width of the upper flange 11 and/or the width of the lower flange 12. In addition, this approach reduces the stress concentration in each transition zone from the end section 9 of the middle part 8 to the central section 10 of the middle part 8, which has a positive effect on strength proposed technical solution.

[0041] Указанный ранее диапазон значений угла α_tp является предпочтительным, поскольку при α_tp<4° не обеспечивается прочность верхней полки 11, а при 10°<α_tp увеличивается концентрация напряжений, возникающих в верхней полке 11 при действии эксплуатационных нагрузок, и увеличивается металлоёмкость и масса верхней полки 11 и предложенного технического решения в целом.[0041] The previously indicated range of values of the angle α _tp is preferable, because at α _tp <4°, the strength of the upper shelf 11 is not ensured, and at 10°<α _tp , the concentration of stresses that occur in the upper shelf 11 under the action of operational loads increases, and increases metal consumption and weight of the upper shelf 11 and the proposed technical solution as a whole.

[0042] Указанный ранее диапазон значений угла α_bp является предпочтительным, поскольку при α_bp<4° не обеспечивается прочность нижней полки 12, а при 10°<α_bp увеличивается концентрация напряжений, возникающих в нижней полке 12 при действии эксплуатационных нагрузок, и увеличивается материалоёмкость и масса нижней полки 12 и предложенного технического решения в целом.[0042] The above range of values of the angle α _bp is preferable, because at α _bp <4° the strength of the lower flange 12 is not ensured, and at 10°<α _bp , the concentration of stresses that occur in the lower flange 12 under the action of operational loads increases, and increases material consumption and weight of the lower shelf 12 and the proposed technical solution as a whole.

[0043] Уширение в верхней полке 11 и уширение в нижней полке 12 позволило обеспечить заданную прочность в средней части 8 и исключить избыточный материал в других частях верхней полки 11 и в нижней полке 12 без снижения заданной прочности.[0043] The broadening at the top flange 11 and the broadening at the bottom flange 12 allowed for the desired strength in the middle portion 8 and the elimination of excess material in other parts of the upper flange 11 and in the lower flange 12 without compromising the desired strength.

[0044] В других вариантах выполнения предложенного технического решения по меньшей мере один его элемент может быть выполнен из по меньшей мере одного известного из уровня техники материала, например, металлическим.[0044] In other embodiments of the proposed technical solution, at least one of its elements can be made of at least one material known from the prior art, for example, metal.

[0045] В других вариантах выполнения предложенного технического решения поперечное сечение на по меньшей мере одном или на каждом его сегменте может быть замкнуто. На нижней полке 12 может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие или вырез, например, на по меньшей мере одном или каждом концевом участке 9 средней части 8 хребтовой балки 2. В по меньшей мере одной или каждой стенке 13 может быть выполнено по меньшей мере одно отверстие, например, для уменьшения массы и материалоёмкости. Очевидно, что в этих сегментах сечение предложенного технического решения будет незамкнутым.[0045] In other embodiments of the proposed technical solution, the cross section on at least one or on each of its segments can be closed. At least one hole or cutout can be made on the lower shelf 12, for example, on at least one or each end section 9 of the middle part 8 of the main beam 2. At least one or each wall 13 can be made at least one hole, for example, to reduce weight and material consumption. It is obvious that in these segments the section of the proposed technical solution will be open.

[0046] В других вариантах выполнения предложенного технического решения расстояние между вертикальными стенками 13 может быть постоянным на всей его длине или переменным.[0046] In other embodiments of the proposed technical solution, the distance between the vertical walls 13 may be constant over its entire length or variable.

[0047] Хребтовая балка 2 (или рама 1) вагона, в частности вагона-платформы, наиболее нагружена в своей средней части 8 (или средней части рамы) вертикальными нагрузками (статическими и динамическими), действующими на хребтовую балку 2 (или раму) со стороны перевозимого груза. При этом хребтовую балку 2 можно упрощённо рассматривать как балку на двух опорах (опора на два пятника в зоне шкворневых балок 5). Вертикальные нагрузки от перевозимого груза создают изгибающий момент, действующий на хребтовую балку 2. Учитывая эпюру изгибающего момента, средняя часть 8 хребтовой балки 2 наиболее нагружена. Для обеспечения прочности момент сопротивления сечения при изгибе в средней части 8 хребтовой балки 2 должен быть больше, чем в консольных частях 7 (в которых изгибающий момент меньше, чем в средней части 8). Наибольшее увеличение момента сопротивления при изгибе даёт увеличение высоты поперечного сечения. Поэтому наиболее рациональным является увеличение высоты H поперечного сечения балки в средней части 8.[0047] The center beam 2 (or frame 1) of the car, in particular the platform car, is most loaded in its middle part 8 (or the middle part of the frame) with vertical loads (static and dynamic) acting on the center beam 2 (or frame) with sides of the cargo. In this case, the main beam 2 can be simplified as a beam on two supports (support on two center plates in the area of pivot beams 5). Vertical loads from the transported cargo create a bending moment acting on the main beam 2. Considering the bending moment diagram, the middle part 8 of the main beam 2 is most loaded. To ensure strength, the moment of resistance of the section during bending in the middle part 8 of the main beam 2 must be greater than in the cantilever parts 7 (in which the bending moment is less than in the middle part 8). The greatest increase in the moment of resistance in bending gives an increase in the height of the cross section. Therefore, the most rational is to increase the height H of the cross section of the beam in the middle part 8.

[0048] Увеличение высоты поперечного сечения хребтовой балки 2 в средней части 8 позволяет получить необходимый из условия прочности момент сопротивления при меньших толщинах стенок и полок. Т.е. несмотря на увеличение высоты H, площадь поперечного сечения уменьшена, а следовательно, уменьшена масса хребтовой балки 2.[0048] Increasing the height of the cross-section of the main beam 2 in the middle part 8 allows you to obtain the moment of resistance required from the strength condition with smaller thicknesses of the walls and shelves. Those. despite the increase in height H, the cross-sectional area is reduced, and consequently, the mass of the main beam 2 is reduced.

[0049] В других вариантах выполнения предложенного технического решения ширина нижней полки 12 в каждой концевой части 7 может быть больше ширины нижней полки 12 в каждом концевом участке 9 средней части 8, при этом ширина нижней полки 12 в каждой концевой части 7 может быть равна ширине нижней полки 12 в центральном участке 10 средней части 8. Уширение нижней полки 12 также призвано обеспечить прочность концевой части 7 в случае, когда, например, в ней выполнен продольный вырез для размещения упоров и/или других деталей автосцепного устройства.[0049] In other embodiments of the proposed technical solution, the width of the lower shelf 12 in each end part 7 may be greater than the width of the lower shelf 12 in each end section 9 of the middle part 8, while the width of the lower shelf 12 in each end part 7 may be equal to the width bottom shelf 12 in the central section 10 of the middle part 8. The widening of the bottom shelf 12 is also intended to provide strength to the end part 7 when, for example, a longitudinal cut is made in it to accommodate stops and/or other parts of the coupler.

[0050] Снижение массы и материалоёмкости по меньшей мере одного элемента предложенного технического решения при сохранении его прочности по сравнению с аналогом положительно сказывается на повышении грузоподъёмности вагона в целом.[0050] Reducing the weight and material consumption of at least one element of the proposed technical solution while maintaining its strength in comparison with its analogue has a positive effect on increasing the carrying capacity of the car as a whole.

[0051] Предложенное техническое решение по сравнению с аналогом обладает меньшей материалоёмкостью, в частности металлоёмкостью и массой, но при этом сохранена заданная прочность. Использование предложенного технического решения в железнодорожных транспортных средствах вместо аналога снижает массу тары и повышает их грузоподъёмность. Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники вагонах, в частности, грузовых, например, вагонах-платформах.[0051] The proposed technical solution, in comparison with the analogue, has a lower material consumption, in particular metal consumption and weight, but at the same time, the specified strength is maintained. The use of the proposed technical solution in railway vehicles instead of an analogue reduces the tare weight and increases their carrying capacity. The proposed technical solution can be used in wagons known from the prior art, in particular freight wagons, for example, flat wagons.

[0052] Позиции на чертежах:[0052] Positions in the drawings:

1 - рама1 - frame

2 - хребтовая балка2 - spinal beam

3 - боковая балка3 - side beam

4 - концевая балка4 - end beam

5 - шкворневая балка5 - pivot beam

6 - промежуточная поперечная балка6 - intermediate cross beam

7 - концевая часть хребтовой балки 27 - end part of the main beam 2

8 - средняя часть хребтовой балки 28 - the middle part of the spinal beam 2

9 - концевой участок средней части 8 хребтовой балки 29 - end section of the middle part 8 of the main beam 2

10 - центральный участок средней части 8 хребтовой балки 210 - the central section of the middle part 8 of the spinal beam 2

11 - верхняя полка хребтовой балки 211 - upper shelf of the main beam 2

12 - нижняя полка хребтовой балки 212 - lower shelf of the main beam 2

13 - стенка хребтовой балки 213 - wall of the main beam 2

14 - внешний участок нижней полки 1214 - outer section of the lower shelf 12

15 - внутренний участок нижней полки 1215 - inner section of the lower shelf 12

Claims

1. Spinal beam (2), containing two end parts (7), the middle part (8), the upper shelf (11) and the lower shelf (12), while each end part (7) has a height H ₂ , the middle part ( 8) is located between the end parts (7) and includes a central section (10) having a height H ₁ that satisfies the condition H ₁ >H ₂ , and two end sections (9), each of which is located between the central section (10) and one of the end parts (7) and the height of each of which smoothly changes from H ₁ to H ₂ , the ratio h of the height H ₁ to the height H ₂ satisfies the condition h>1, the upper shelf (11) has a thickness S _top , the lower shelf ( 12) has a thickness S _bottom , the ratio s of the thickness S _bottom to the thickness S _top satisfies the condition s>1, characterized in that the upper shelf (11) is made of variable width B _top and has a width B _top1 in the central cross section and a width B _top2 in each end section (9) of the middle part (8) and in each end part (7), the lower shelf (12) is made of variable width B _bottom and has a width B _bottom1 in the central cross section and a width B _bottom2 in each end section (9) of the middle part (8), and the ratio b _tp of the width B _top1 to the width B _top2 satisfies the condition 1.05≤b _tp ≤1, 4, the ratio b _bp of the width B _{bottom 1} to the width B bottom 2 satisfies the condition _1.05≤b _bp ≤1.4.

2. Spinal beam (2) according to claim 1, characterized in that the ratio h satisfies the condition h≥1.71.

3. Spinal beam (2) according to any one of paragraphs. 1 or 2, characterized in that the ratio h satisfies the condition h≤2.7.

4. Spinal beam (2) according to claim 1, characterized in that the ratio s satisfies the condition s≥1.1.

5. Spinal beam (2) according to any one of paragraphs. 1 or 4, characterized in that the ratio s satisfies the condition s≤1.29.

6. Spinal beam (2) according to claim 1, characterized in that the width transition from B _top2 to B _top1 is made smooth and at an angle α _tp satisfying the condition 4°≤α _tp ≤10°.

7. Spinal beam (2) according to claim 1, characterized in that the width transition from B _bottom2 to B _bottom1 is made smooth and at an angle α _bp satisfying the condition 4°≤α _bp ≤10°.

8. The spine beam (2) according to claim 1, characterized in that the width of the lower flange (12) in each end part (7) is greater than the width of the lower flange (12) in each end section (9) of the middle part (8).

9. The spine beam (2) according to claim 1 or 8, characterized in that the width of the lower flange (12) in each end part (7) is equal to the width of the lower flange (12) in the central section (10) of the middle part (8).