RU209041U1

RU209041U1 - CAR-PLATFORM FRAME

Info

Publication number: RU209041U1
Application number: RU2021130831U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Кононенко; Денис Владимирович Шевченко; Сергей Анатольевич Брусенцов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Торгово-Закупочная Компания ОВК" (ООО "ТЗК "ОВК")
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-01-31

Abstract

Предложенная полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкции рам вагонов-платформ. Технический результат заключается в снижении массы рамы вагона-платформы за счёт сужения верхних горизонтальных полок боковых балок между участками размещения фитинговых упоров в пределах допустимых значений нагрузок и внутренних напряжений без уменьшения прочности рамы. Технический результат достигается тем, что рама вагона-платформы содержит продольную хребтовую балку и боковые балки, включающие в себя нижнюю полку, верхнюю горизонтальную полку, с закрепленными на ней фитинговыми упорами, и вертикальную стенку, а также концевые балки и шкворневые балки, причем в каждой из концевых частей рамы закреплен металлический лист, соединяющий хребтовую балку, боковые балки, шкворневые балки с пятником и концевые балки, причем верхняя горизонтальная полка каждой боковой балки в средней части рамы выполнена шириной A, а в консольных частях выполнена шириной B, причем отношение A/B задано из диапазона 0,5<А/В<1,0, при этом между нижней полкой и верхней горизонтальной полкой закреплены поддерживающие ребра.The proposed utility model relates to the field of railway transport and can be used in the design of flat car frames. The technical result consists in reducing the mass of the frame of the platform car due to the narrowing of the upper horizontal shelves of the side beams between the areas for placing the fitting stops within the allowable values of loads and internal stresses without reducing the strength of the frame. The technical result is achieved by the fact that the frame of the platform car contains a longitudinal center beam and side beams, including a lower shelf, an upper horizontal shelf, with fitting stops fixed on it, and a vertical wall, as well as end beams and pivot beams, and in each a metal sheet is fixed from the end parts of the frame, connecting the main beam, side beams, pivot beams with center plate and end beams, moreover, the upper horizontal flange of each side beam in the middle part of the frame is made with width A, and in the cantilever parts it is made with width B, and the ratio A / B is set from the range 0.5<А/В<1.0, while supporting ribs are fixed between the lower shelf and the upper horizontal shelf.

Description

Предложенная полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкции рам вагонов-платформ.The proposed utility model relates to the field of railway transport and can be used in the design of flat car frames.

Из уровня техники известен вагон-платформа длиннобазный (Патент России на полезную модель №142263, опубликован 27.06.2014), содержащий ходовую часть, тормозное оборудование, раму, выполненную из двух концевых и средней частей, соединенных между собой, при этом каждая концевая часть рамы содержит поперечные балки - шкворневую и торцевую, а также продольные балки - хребтовую и боковые, причем в каждой из концевых частей рамы установлен металлический лист, соединяющий хребтовую балку, вертикальный лист концевой балки, диафрагму шкворневой балки и верхние пояса обеих боковых балок, причем в местах соединения верхнего листа шкворневой балки с верхними поясами боковых балок жестко закреплены косынки.A long-wheelbase platform car is known from the prior art (Russian Patent for utility model No. 142263, published on 06/27/2014), containing a running gear, brake equipment, a frame made of two end and middle parts connected to each other, with each end part of the frame contains transverse beams - pivot and end beams, as well as longitudinal beams - main and side beams, and in each of the end parts of the frame there is a metal sheet connecting the main beam, the vertical sheet of the end beam, the diaphragm of the pivot beam and the upper chords of both side beams, and in places the connections of the upper sheet of the pivot beam with the upper chords of the side beams are rigidly fixed with gussets.

Известен железнодорожный вагон-платформа (Патент России на полезную модель №183699, опубликован 01.10.2018), содержащий ходовую часть, раму, включающую продольную хребтовую и боковые балки, а также концевые балки и поперечно расположенные шкворневые балки коробчатого сечения, причем в каждой из концевых частей рамы установлен металлический лист, соединяющий верхние полки хребтовой и боковой балок с верхними листами шкворневой и концевой балок.A railway wagon-platform is known (Russian Patent for utility model No. 183699, published on 01.10.2018), containing a running gear, a frame, including a longitudinal spinal and side beams, as well as end beams and transverse box-shaped pivot beams, and in each of the end parts of the frame, a metal sheet is installed connecting the upper shelves of the center and side beams with the upper sheets of the pivot and end beams.

Известна рама вагона-платформы (источник сети Интернет: https://vagon.by/gallery/image/1135), принятая за прототип, содержащая продольную хребтовую балку и боковые балки, включающие в себя нижнюю горизонтальную полку, верхнюю горизонтальную полку, с закрепленными на ней фитинговыми упорами, и вертикальное ребро, а также концевые балки и поперечно расположенные шкворневые балки, причем в каждой из концевых частей рамы закреплен металлический лист, соединяющий хребтовую балку, боковые балки, шкворневые балки с пятником и концевые балки.Known frame wagon-platform (Internet source: https://vagon.by/gallery/image/1135), taken as a prototype, containing a longitudinal spinal beam and side beams, including a lower horizontal shelf, an upper horizontal shelf, with fixed on it with fitting stops, and a vertical rib, as well as end beams and transversely located pivot beams, and in each of the end parts of the frame a metal sheet is fixed connecting the main beam, side beams, pivot beams with center plate and end beams.

Недостатком известных технических решений, в том числе прототипа, является высокая масса рамы вагона-платформы, а также ее низкая прочность из-за недостаточной прочности сварного соединения, посредством которого крепится металлический лист к боковым балкам рамы, поскольку длина сварных швов недостаточна для обеспечения усталостной прочности.The disadvantage of the known technical solutions, including the prototype, is the high mass of the platform car frame, as well as its low strength due to the insufficient strength of the welded joint, through which the metal sheet is attached to the side beams of the frame, since the length of the welds is insufficient to ensure fatigue strength .

Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема высокой массы рамы вагона-платформы и ее низкой прочности. The proposed utility model solves the technical problem of the high mass of the platform car frame and its low strength.

Технический результат заключается в снижении массы рамы вагона-платформы за счёт сужения верхних горизонтальных полок боковых балок между участками размещения фитинговых упоров в пределах допустимых значений нагрузок и внутренних напряжений без уменьшения прочности рамы.The technical result consists in reducing the mass of the frame of the platform car due to the narrowing of the upper horizontal shelves of the side beams between the areas for placing the fitting stops within the allowable values of loads and internal stresses without reducing the strength of the frame.

Технический результат достигается тем, что рама вагона-платформы содержит продольную хребтовую балку и боковые балки, включающие в себя нижнюю полку, верхнюю горизонтальную полку, с закрепленными на ней фитинговыми упорами, и вертикальную стенку, а также концевые балки и шкворневые балки, причем в каждой из концевых частей рамы закреплен металлический лист, соединяющий хребтовую балку, боковые балки, шкворневые балки с пятником и концевые балки, причем верхняя горизонтальная полка каждой боковой балки в средней части рамы выполнена шириной A, а в консольных частях выполнена шириной B, причем отношение A/B задано из диапазона 0,5<А/В<1,0, при этом между нижней полкой и верхней горизонтальной полкой закреплены поддерживающие ребра. The technical result is achieved by the fact that the frame of the platform car contains a longitudinal center beam and side beams, including a lower shelf, an upper horizontal shelf, with fitting stops fixed on it, and a vertical wall, as well as end beams and pivot beams, and in each a metal sheet is fixed from the end parts of the frame, connecting the main beam, side beams, pivot beams with center plate and end beams, moreover, the upper horizontal flange of each side beam in the middle part of the frame is made with width A, and in the cantilever parts it is made with width B, and the ratio A / B is set from the range 0.5<А/В<1.0, while supporting ribs are fixed between the lower shelf and the upper horizontal shelf.

В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что поддерживающие ребра закреплены посредством сварки к нижней горизонтальной полке, верхней горизонтальной полке и вертикальной стенке. In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized by the fact that the supporting ribs are fixed by welding to the lower horizontal shelf, the upper horizontal shelf and the vertical wall.

В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что поддерживающие ребра закреплены под фитинговыми упорами. In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized by the fact that the supporting ribs are fixed under the fitting stops.

В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что длина участка с шириной В верхней горизонтальной полки в консольной части рамы задана из диапазона от 0,25L до L, где L – расстояние от центра пятника до концевой балки. In an additional aspect, the proposed technical solution is characterized by the fact that the length of the section with a width B of the upper horizontal flange in the cantilever part of the frame is set from the range from 0.25L to L, where L is the distance from the center of the plate to the end beam.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых показано:The proposed utility model is illustrated by figures that show:

Фиг. 1 – общий вид рамы вагона-платформы, где 1 – хребтовая балка, 2 – боковые балки, 7 – концевая балка, 8 – металлический лист. Fig. 1 is a general view of the frame of the platform car, where 1 is the center beam, 2 is the side beams, 7 is the end beam, 8 is the metal sheet.

Фиг. 2 – общий вид узла крепления боковой балки с концевой балкой (без металлического листа 8), где 2 – боковая балка, 3 – нижняя полка, 4 – верхняя горизонтальная полка, 5 – фитинговые упоры, 6 – вертикальное ребро, 9 – поддерживающие ребра, А – ширина верхней горизонтальной полки в средней части рамы, В – ширина верхней горизонтальной полки в консольной части рамы. Fig. 2 - general view of the attachment point of the side beam with the end beam (without metal sheet 8), where 2 - side beam, 3 - lower shelf, 4 - upper horizontal shelf, 5 - fitting stops, 6 - vertical rib, 9 - supporting ribs, A - the width of the upper horizontal shelf in the middle part of the frame, B - the width of the upper horizontal shelf in the cantilever part of the frame.

Фиг. 3 – график зависимости коэффициента запаса усталостной прочности n от отношения ширины А верхней горизонтальной полки в средней части рамы к ширине В верхней горизонтальной полки в консольной части рамы.Fig. 3 is a graph of the dependence of the fatigue safety factor n on the ratio of the width A of the upper horizontal flange in the middle part of the frame to the width B of the upper horizontal flange in the cantilever part of the frame.

Рама вагона-платформы содержит продольную хребтовую балку 1 и боковые балки 2, включающие в себя нижнюю полку 3, верхнюю горизонтальную полку 4, с закрепленными на ней фитинговыми упорами 5, и вертикальную стенку 6, а также концевые балки 7 и шкворневые балки (на фигурах не отмечены) с пятником (на фигурах не показан). В каждой из концевых частей рамы закреплен металлический лист 8, соединяющий хребтовую балку 1, боковые балки 2, шкворневые балки и концевые балки 7, причем верхняя горизонтальная полка 4 каждой боковой балки 2 в средней части рамы выполнена шириной A, а в консольных частях выполнена шириной B, причем отношение A/B задано из диапазона 0,5<А/В<1,0. Между нижней полкой 3 и верхней горизонтальной полкой 4 закреплены поддерживающие ребра 9, причем поддерживающие ребра 9 закреплены посредством сварки к нижней полке 3, верхней горизонтальной полке 4 и вертикальной стенке 6 под фитинговыми упорами 5. Длина участка с шириной В верхней горизонтальной полки 4 в консольной части рамы задана из диапазона от 0,25L до L, где L – расстояние от центра пятника (на фигурах не показано) до концевой балки 7. The platform car frame contains a longitudinal center beam 1 and side beams 2, including a lower shelf 3, an upper horizontal shelf 4, with fitting stops 5 fixed on it, and a vertical wall 6, as well as end beams 7 and pivot beams (in the figures not marked) with Friday (not shown in the figures). In each of the end parts of the frame, a metal sheet 8 is fixed, connecting the main beam 1, side beams 2, pivot beams and end beams 7, and the upper horizontal shelf 4 of each side beam 2 in the middle part of the frame is made with a width A, and in the cantilever parts it is made with a width B, and the ratio A/B is set from the range 0.5<A/B<1.0. Between the lower shelf 3 and the upper horizontal shelf 4, supporting ribs 9 are fixed, and the supporting ribs 9 are fixed by welding to the lower shelf 3, the upper horizontal shelf 4 and the vertical wall 6 under the fitting stops 5. The length of the section with a width B of the upper horizontal shelf 4 in the cantilever part of the frame is specified from the range from 0.25L to L, where L is the distance from the center of the center plate (not shown in the figures) to the end beam 7.

За счет уширения верхней горизонтальной полки 4 каждой боковой балки 2 в консольных частях рамы вагона-платформы увеличивается длина сварных швов, посредством которых закреплен металлический лист 8 к боковым балкам 2, а также длина сварного шва, посредством которого верхняя горизонтальная полка 4 закреплена к концевой балке 7, в результате чего повышается усталостная прочность узла, вследствие чего повышается прочность и надежности рамы вагона-платформы. Также площадка шириной В необходима для установки на ней фитинговых упоров 5, основание которых имеет большие габаритные размеры, поэтому указанная площадка шириной В сделана увеличенной ширины также с учетом габаритов оснований фитинговых упоров 5. Выполнение верхней горизонтальной полки 4 боковых балок 2 шириной, равной ширине В, по всей ее длине не обоснованно приводит к увеличению массы рамы вагона-платформы, что отрицательно сказывается на грузоподъёмности вагона-платформы, поэтому в средней своей части верхние горизонтальные полки 4 боковых балок 2 выполнены с заужением, в пределах допустимых значений внутренних напряжений, что не сказывается на прочности рамы и не приводит к увеличению её массы. Заданный диапазон отношения ширины А верхней горизонтальной полки 4 в средней части рамы к ширине В верхней горизонтальной полки 4 в консольной части рамы выбран, исходя из полученной зависимости коэффициента запаса усталостной прочности n от отношения А/В (Фиг.3), и является оптимальным для достижения технического результата. Из графика видно, что при увеличении отношения А/В коэффициент запаса усталостной прочности n для шва приварки металлического листа 8 к боковым балкам 2 стремится к минимально допускаемому значению 1,5, что свидетельствует о том, что повышение отношения до 1,0 и более 1,0 не целесообразно. Также повышение отношения до 1,0 и более 1,0 не целесообразно, так как в этом случае необоснованно повышается масса рамы вагона-платформы. При уменьшении отношения А/В коэффициент запаса усталостной прочности n для шва приварки металлического листа 8 к боковым балкам 2 растет. При этом, при выполнении отношения А/В менее 0,5 ширина А верхних горизонтальных полок 4 будет слишком узкой, и в этом случае не обеспечивается необходимая прочность боковых балок 2. Исходя их полученных зависимостей, наиболее рациональное отношение задано из диапазона 0,5<А/В<1,0, что позволяет достичь технический результат, а именно, снизить массу рамы вагона-платформы без уменьшения прочности рамы.Due to the broadening of the upper horizontal shelf 4 of each side beam 2 in the cantilever parts of the platform car frame, the length of the welds increases, through which the metal sheet 8 is fixed to the side beams 2, as well as the length of the weld, through which the upper horizontal shelf 4 is fixed to the end beam 7, as a result of which the fatigue strength of the assembly is increased, thereby increasing the strength and reliability of the platform car frame. Also, a platform with a width B is necessary for installing fitting stops 5 on it, the base of which has large overall dimensions, therefore the indicated platform with a width B is made of an increased width, also taking into account the dimensions of the bases of the fitting stops 5. Making the upper horizontal shelf 4 of the side beams 2 with a width equal to the width B , along its entire length unreasonably leads to an increase in the mass of the frame of the platform car, which adversely affects the carrying capacity of the platform car, therefore, in its middle part, the upper horizontal shelves 4 of the side beams 2 are made narrower, within the allowable values of internal stresses, which is not affects the strength of the frame and does not lead to an increase in its mass. The specified range of the ratio of the width A of the upper horizontal shelf 4 in the middle part of the frame to the width B of the upper horizontal shelf 4 in the cantilever part of the frame is selected based on the obtained dependence of the fatigue safety factor n on the ratio A / B (Fig.3), and is optimal for achieving a technical result. It can be seen from the graph that with an increase in the A / B ratio, the fatigue safety factor n for the weld of a metal sheet 8 to side beams 2 tends to the minimum allowable value of 1.5, which indicates that an increase in the ratio to 1.0 and more than 1 ,0 is not appropriate. Also, increasing the ratio to 1.0 and more than 1.0 is not advisable, since in this case the weight of the frame of the platform car is unreasonably increased. As the A/B ratio decreases, the fatigue safety factor n for the welding seam of the metal sheet 8 to the side beams 2 increases. At the same time, when the ratio A / B is less than 0.5, the width A of the upper horizontal shelves 4 will be too narrow, and in this case the necessary strength of the side beams 2 is not provided. Based on the obtained dependencies, the most rational ratio is set from the range 0.5< A/B<1.0, which allows to achieve a technical result, namely, to reduce the weight of the frame of the platform car without reducing the strength of the frame.

Длина участка с шириной В верхней горизонтальной полки 4 в консольной части рамы задана из диапазона от 0,25L до L, где L – расстояние от центра пятника до концевой балки 7 установлена исходя из расчета массы рамы вагона-платформы, и исходя из значения критерия по усталостной прочности для нижнего предела, поскольку согласно ГОСТ 33211-2014, минимальное значение коэффициента запаса сопротивления усталости равен 1,5, В связи с этим при длине участка с шириной В верхней горизонтальной полки 4 в консольной части рамы менее 0,25L значения коэффициента запаса сопротивления усталости менее 1,5. Длина участка с шириной В верхней горизонтальной полки 4 в консольной части рамы более значения L не целесообразна, поскольку в этом случае существенно повышается металлоемкость конструкции рамы и, следовательно, его масса.The length of the section with the width B of the upper horizontal flange 4 in the cantilever part of the frame is set from the range from 0.25L to L, where L is the distance from the center of the center plate to the end beam 7 is set based on the calculation of the weight of the frame of the flat car, and based on the value of the criterion for fatigue strength for the lower limit, since according to GOST 33211-2014, the minimum value of the fatigue resistance factor is 1.5, In this regard, with the length of the section with a width B of the upper horizontal shelf 4 in the cantilever part of the frame less than 0.25L, the value of the resistance factor fatigue less than 1.5. The length of the section with a width B of the upper horizontal shelf 4 in the cantilever part of the frame more than the value L is not appropriate, since in this case the metal consumption of the frame structure and, consequently, its weight increase significantly.

Поддерживающие ребра 9, закрепленные между нижней полкой 3 и верхней горизонтальной полкой 4, выполняют подкрепляющую, усиливающую функцию в месте их крепления.Supporting ribs 9, fixed between the lower shelf 3 and the upper horizontal shelf 4, perform a reinforcing, reinforcing function at the place of their attachment.

В конкретном примере реализации рамы грузового вагона содержит продольную хребтовую балку 1 и боковые балки 2, включающие в себя нижнюю полку 3, верхнюю горизонтальную полку 4 с закрепленными на ней фитинговыми упорами 5, и вертикальную стенку 6, а также концевые балки 7 и поперечно расположенные шкворневые балки. В каждой из концевых частей рамы закреплен металлический лист 8, соединяющий хребтовую балку 1, боковые балки 2, шкворневые балки и концевые балки 7, причем верхняя горизонтальная полка 3 каждой боковой балки 2 в средней части рамы выполнена шириной A, равной 165 мм, а в консольных частях выполнена шириной B, равной 225 мм, причем отношение A/B равно 0,73. Между нижней горизонтальной полкой 3 и верхней горизонтальной полкой 4 закреплены поддерживающие ребра 9, причем поддерживающие ребра 9 закреплены посредством сварки к нижней полке 3, верхней горизонтальной полке 4 и вертикальной стенке 6 под фитинговыми упорами 5. In a specific example of the implementation of the frame of a freight car, it contains a longitudinal center beam 1 and side beams 2, including a lower shelf 3, an upper horizontal shelf 4 with fitting stops 5 fixed on it, and a vertical wall 6, as well as end beams 7 and transversely located pivot beams. A metal sheet 8 is fixed in each of the end parts of the frame, connecting the main beam 1, side beams 2, pivot beams and end beams 7, and the upper horizontal shelf 3 of each side beam 2 in the middle part of the frame is made with a width A equal to 165 mm, and in console parts is made with a width B equal to 225 mm, and the ratio A/B is equal to 0.73. Between the lower horizontal shelf 3 and the upper horizontal shelf 4, supporting ribs 9 are fixed, and the supporting ribs 9 are fixed by welding to the lower shelf 3, the upper horizontal shelf 4 and the vertical wall 6 under the fitting stops 5.

Таким образом, как показано в вышеприведённом описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в снижении массы рамы вагона-платформы без уменьшения ее прочности.Thus, as shown in the above description of the utility model, a technical result is achieved, which consists in reducing the mass of the frame of the flat car without reducing its strength.

Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники грузовых вагонах, в частности в вагонах-платформах.The proposed technical solution can be used in freight cars known from the prior art, in particular in platform cars.

Claims

1. The frame of the platform car, containing a longitudinal center beam and side beams, including a lower shelf, an upper horizontal shelf with fitting stops fixed to it and a vertical wall, as well as end beams and pivot beams with a center plate, moreover, in each of the end parts frame, a metal sheet is fixed connecting the main beam, side beams, pivot beams and end beams, characterized in that the upper horizontal flange of each side beam in the middle part of the frame is made with width A, and in the cantilever parts it is made with width B, and the ratio A / B is given from the range 0.5<A/B<1.0, while between the lower shelf and the upper horizontal shelf, supporting ribs are fixed.

2. The frame of the platform car according to claim 1, characterized in that the supporting ribs are fixed by welding to the lower horizontal shelf, the upper horizontal shelf and the vertical wall.

3. The frame of the platform car according to claim 1, characterized in that the supporting ribs are fixed under the fitting stops.

4. The frame of the platform car according to claim 1, characterized in that the length of the section with a width B of the upper horizontal shelf in the cantilever part of the frame is set from the range from 0.25L to L, where L is the distance from the center of the Friday to the end beam.