Многофункциональная железнодорожная платформа
Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к универсальной железнодорожной платформе, предназначенной как для перевозки крупнотоннажных контейнеров, устанавливаемых на раму железнодорожной платформы посредством их фиксации, общей погрузочной длиной 60 футов, а также и для перевозки колесной, гусеничной техники, штучных, лесных и других грузов, не требующих защиты от атмосферных воздействий.
В многофункциональной железнодорожной платформе, содержащей ходовые части с установленной на них рамой с настилом и опрокидывающимися упорами для контейнеров, рама включает в себя хребтовую балку, боковые, шкворневые, лобовые, поперечные балки, при этом рама оборудована боковыми и торцевыми бортами, шарнирно соединенными с боковыми и лобовыми балками, хребтовая балка выполнена из двух двутавров переменного сечения сварной конструкции из листового металла, при этом отношение высоты хребтовой балки в средней части к ее высоте в районе шкворневой балки выполнено в пределах, равным 1,5-1,7, а отношение толщин нижних и верхних полок двутавров хребтовой балки выполнено в пределах, равным 1,3-1,5.
Использование предлагаемой конструкции полезной модели позволяет увеличить грузоподъемность по сравнению с существующими моделями платформ при уменьшении металлоемкости, массы тары, повысить безопасность перевозок грузов за счет повышения прочности конструкции платформы, а также улучшить коммерческие свойства железнодорожной платформы за счет расширения функциональных возможностей и эффективности грузооборота.
1 п.ф-лы полезной модели, 2 ил.
Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, а именно к универсальной железнодорожной платформе, предназначенной как для перевозки крупнотоннажных контейнеров, устанавливаемых на раму железнодорожной платформы посредством их фиксации, общей погрузочной длиной 60 футов, а также и для перевозки колесной, гусеничной техники, штучных, лесных и других грузов, не требующих защиты от атмосферных воздействий.
Известны железнодорожные платформы для перевозки контейнеров, включающая ходовую часть, хребтовую балку, несущую раму, на которой смонтированы опрокидывающиеся упоры для контейнера, которые расположены симметрично относительно поперечной и продольной осей платформы и ориентированы вдоль нее, при этом на противоположных боковых сторонах несущей рамы, с двух сторон от поперечной оси упоры смонтированы попарно, а у торцов рамы смонтированы одинарные упоры.
Опрокидывающиеся упоры контейнеров оборудованы шарнирами и выполнены с возможностью их складывания в продольном направлении. [1, 2, 3, 4]
Известна специализированная 60-ти футовая четырехосная платформа модели 13-470, предназначенная для перевозки крупнотоннажных контейнеров, имеет массу 22 т, площадь грузовой рамы 46 м2, базу 14,72 м, длину по осям сцепления автосцепок 19,62, ширину 2,5 м, коэффициент тары 0,36, осевую нагрузку 200 кН, погонную нагрузку 41,8 кН/м, конструктивную скорость 140 км/ч. На платформе можно перевозить шесть контейнеров типа 1Д грузоподъемностью 10 т, три контейнера типа 1C грузоподъемностью 20 т или один контейнер типа 1А грузоподъемность 30 т и один контейнер типа 1C. Платформа снабжена десятью упорами, поворачивающимися поперек платформы на 180°, и четырьмя угловыми неподвижными упорами, которые удерживают контейнеры за нижние угловые фитинги от продольных и поперечных смещений.
При погрузке контейнеров используются только те упоры, которые расположены друг от друга на расстоянии, соответствующем длине перевозимого контейнера, а остальные поворотные упоры приводятся в нерабочее положение. Поворотные упоры укреплены на поворачивающихся панелях попарно на расстоянии 280 мм друг от друга. Хребтовая балка рамы выполнена из двух двутавров переменной по длине высоты сечения, боковые балки - из одного двутавра.
В консольной части рамы установлены два раскоса коробчатого поперечного сечения из швеллеров, через которые передается избыточная часть продольной силы удара от концевой балки на продольные боковые при полном закрытии поглощающих аппаратов автосцепки. Шкворневые балки рамы замкнутого поперечного сечения сварены из двух вертикальных и двух горизонтальных листов. Средние поперечные балки рамы двутаврового поперечного сечения сварены из вертикального листа и двух горизонтальных листов. Тормозная система предназначена одновременно для обеих тележек. [5]
Недостатками известных конструкций являются неэффективное использование грузоподъемности платформ, недостаточная прочность и, соответственно, надежность перевозок, невозможность перевозки всех типоразмеров контейнеров.
Также необходимо отметить, что тормозная система, используемая в известных конструкциях платформ, не обеспечивает достаточной надежности торможения при неравномерном распределении нагрузки на тележки, и, соответственно, безопасности движения железнодорожного транспорта.
Известна многофункциональная железнодорожная платформа, содержащая, установленную на ходовые тележки, несущую раму с торцевыми стенками, распределенными по ее длине промежуточными секциями с рабочей поверхностью для укладки труб, опорами для установки контейнеров и опорами для установки листового проката, выполненными с возможностью установки этих опор в рабочее или исходное положения, комплект устройств закрепления труб. Рабочие поверхности опор для контакта с грузом, в их рабочем положении, размещены в одной плоскости, уровень которой выше рабочей поверхности ложементов для укладки труб, а в исходном положении все элементы конструкций опор расположены в промежутках между силовым набором несущей рамы ниже рабочей поверхности ложементов для укладки труб. Опоры для листового проката выполнены плоскими, размещены по длине у края несущей рамы платформы и снабжены ограничивающим выступом, расположенным на стороне опоры, обращенной к краю платформы. [6]
Известна железнодорожная универсальная платформа, которая содержит сварную раму, установленную на ходовые тележки, имеет автосцепные устройства и тормозное оборудование. Рама состоит их хребтовой балки, двух боковых балок и поперечных балок. Платформа имеет комбинированный (деревометаллический) настил пола, для установки которого рама снабжена двумя продольными балками, имеющими S-образное сечение. Балки соединены между собой металлической пластиной, расположенной на хребтовой балке по всей ее длине. Для перевозки насыпных грузов платформа снабжена откидными бортами - боковыми и торцевыми, а для перевозки штабельных грузов - скобами для установки стоек.[7]
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является многофункциональная железнодорожная платформа, в состав которой входят ходовые тележки, с установленной на них рамой с настилом и опрокидывающимися упорами для контейнеров, которые в нерабочем положении располагаются не выше уровня настила. Платформа оборудована девятью парами боковыми и торцевыми бортами, шарнирно соединенными с боковыми, выполненными из швеллера, и лобовыми балками, и фиксирующимися в вертикальном положении клиновыми запорами. С наружной стороны боковых бортов установлены по восемь поворотных стоек, выполненных из двутавра, в верхней части которых закреплены крюки для дополнительной фиксации грузов. Поворотные стойки установлены на боковых балках на валиках с возможностью опрокидывания их вдоль платформы и с фиксацией в вертикальном (рабочем) и горизонтальном положениях. Расстояние между центрами поворотных стоек равно длине боковых бортов и меньше расстояния между осями центральных поворотных стоек, а отношение длины боковых бортов к высоте стойки от центра ее поворота составляет 1,48-1,50. [8]
К недостаткам существующих моделей железнодорожных платформ для перевозки контейнеров относится неравномерная передача напряжений на хребтовую балку, повышенная металлоемкость, соответственно и масса тары, недостаточная усталостная прочность.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача снижение металлоемкости с сохранением прочности платформы при одновременном увеличении грузоподъемности и усталостной прочности, уменьшении массы тары, а также расширения функциональных возможностей платформы путем сочетания различных типов контейнеров, улучшения условий эксплуатации за счет удобства их загрузки и выгрузки.
Поставленная техническая задача достигается тем, в многофункциональной железнодорожной платформе, содержащей ходовые части с установленной на них рамой с настилом и опрокидывающимися упорами для контейнеров, рама включает в себя хребтовую балку, боковые, шкворневые, лобовые, поперечные балки, при этом рама оборудована боковыми и торцевыми бортами, шарнирно соединенными с боковыми и лобовыми балками, хребтовая балка выполнена из двух двутавров переменного сечения сварной конструкции из листового металла, при этом отношение высоты хребтовой балки в средней части к ее высоте в районе шкворневой балки выполнено в пределах, равным 1,5-1,7, а отношение толщин нижних и верхних полок двутавров хребтовой балки выполнено в пределах, равным 1,3-1,5.
Техническим преимуществом предлагаемой многофункциональной железнодорожной платформы является уменьшение массы тары, увеличение прочности, благодаря конструктивным изменениям, внесенным в конструкцию хребтовой балки, а именно выполнение ее из двух двутавров переменного сечения сварной конструкции из листового металла и выбранных оптимальных отношений высот хребтовой балки в районе шкворневой балки и средней части, и толщин нижних и верхних полок двутавров хребтовой балки. Конструктивные изменения позволяют обеспечить надежность и безопасность перевозок на предлагаемой железнодорожной платформе, не только контейнеров, но и труб, металлопроката, насыпных грузов с равномерно распределенной нагрузкой, не требующих защиты от атмосферных осадков,
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
- фиг.1 - показан общий вид многофункциональной железнодорожной платформы;
- фиг.2 - хребтовая балка;
Многофункциональная железнодорожная платформа (фиг.1) содержит ходовые части 1, на которые установлена рама 2 с настилом 3 и опрокидывающимися упорами 4 для установки контейнеров, которые в нерабочем положении располагаются не выше уровня настила 3. Рама 2 включает в себя хребтовую балку 5, боковые 6, шкворневые 7, лобовые 8, поперечные 9 балки.
Рама 2 оборудована боковыми 10 и торцевыми 11 бортами, шарнирно соединенными с боковыми 6 и лобовыми 8 балками.
Хребтовая балка 5 (фиг.2) выполнена из двух двутавров переменного сечения сварной конструкции из листового металла.
Отношение высоты Н хребтовой балки 5 в средней части к ее высоте H1 в районе шкворневой балки 7 выполнено, равным 1,5-1,7.
Отношение толщины нижних полок t к толщине t 1 верхних полок двутавров хребтовой балки 5 выполнено, равным 1,3-1,5. Усиление нижней полки вызвано тем, что сварные швы на растяжение работают хуже, чем на сжатие.
Указанные отношения высот хребтовой балки (H/H1) и толщин нижних и верхних полок (t/t1) является оптимальным и определены расчетным и экспериментальным путем.
Необходимо отметить, что выполнение отношения высоты Н хребтовой балки 5 в средней части к ее высоте H1 в районе шкворневой балки 7, т.е. H/H1 меньше чем 1,5, не обеспечивается необходимая прочность железнодорожной платформы, приводит к снижению запаса прочности, в том числе усталостной прочности, уменьшению срока службы, а при выполнении отношения H/H1 больше, чем 1,7 происходит неоправданное увеличение металлоемкости, соответственно, массы тары, а в целом приводит к повышению себестоимости железнодорожной платформы.
Следует отметить, что выполнение отношения толщин нижних полок t к толщине t1 верхних полок (t/t 1) двутавров хребтовой балки 5 меньше 1,3 не обеспечивается необходимая прочность платформы, а если выполнения указанного отношения более 1,5 происходит неоправданное увеличение металлоемкости. К этому следует добавить усиление нижней полки вызвано тем, что сварные швы на растяжение работают хуже, чем на сжатие.
Хребтовая балка 5 является основным несущим элементом, воспринимающим нагрузки как динамические при движении состава, так и статические от массы груза.
Благодаря плавным переходам по сечению в хребтовой балке 5 от концевых к средней части двутавра происходит уменьшение напряжений, возникающих в хребтовой балке 5, как в одном из основных несущих элементов платформы.
Все несущие элементы рамы 2 многофункциональной железнодорожной платформы жестко соединены между собой посредством сварки. Боковые 6 балки соединены с хребтовой 5 балкой лобовыми 8, шкворневыми 7, поперечными 9 балками.
Опрокидывающиеся упоры 4 для установки контейнеров установлены на поперечных балках 9 для обеспечения равномерной передачи напряжений на хребтовую балку 5 и уменьшения влияния концентраторов напряжений. С целью повышения дальнейшей универсализации платформа снабжена лесными скобами 12.
Вся совокупность конструктивных признаков, использованных в многофункциональной железнодорожной платформе, позволило снизить металлоемкость за счет конструктивного изменения хребтовой балки, сварной конструкции из листового металла при одновременном сохранении прочности и, соответственно, обеспечения безопасности перевозок, увеличить полезную нагрузку на раму платформы, что дало возможность увеличить ее грузоподъемность и расширить функциональные возможности по перевозке различных типов грузов, включая и крупнотоннажные контейнеры с их различными комбинациями.
Использование предлагаемой конструкции полезной модели позволяет увеличить грузоподъемность по сравнению с существующими моделями платформ при уменьшении металлоемкости, массы тары, повысить безопасность перевозок грузов за счет повышения прочности конструкции платформы, а также улучшить коммерческие свойства железнодорожной платформы за счет расширения функциональных возможностей и эффективности грузооборота.
Источники информации:
1. Свидетельство на полезную модель РФ 
23846 «Железнодорожная платформа для перевозки контейнеров», МПК B61D 3/20, Бюл. 20, 2002 г.
2. Свидетельство РФ на полезную модель 23847 «Железнодорожная платформа для перевозки контейнеров», МПК B61D 3/20, Бюл. 20, 2002 г.
3. Свидетельство РФ на полезную модель 25305 «Железнодорожная платформа для перевозки контейнеров», МПК B61D 3/20, Бюл. 27, 2002 г.
4. Патент РФ на полезную модель 39555 «Железнодорожная платформа», МПК B61D 3/08, Бюл. 22, 2004 г.
5. Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс. Москва 2004 г. с.145-146, 155.
6. Патент РФ 2270114 «Многофункциональная железнодорожная платформа», МПК В61D 3/08, опубл. 2006.02.20
7. Авторское свидетельство 977244 «Железнодорожная универсальная платформа», МПК B61D 3/00, опубл. 30.11.1982, БИ 44
8. Патент РФ 62073 «Многофункциональная железнодорожная платформа, МПК В61D 3/08 oпубл. 2007.03.27 (прототип).
Многофункциональная железнодорожная платформа, содержащая ходовые части с установленной на них рамой с настилом и опрокидывающимися упорами для контейнеров, рама включает в себя хребтовую балку, боковые, шкворневые, лобовые, поперечные балки, при этом рама оборудована боковыми и торцевыми бортами, шарнирно соединенными с боковыми и лобовыми балками, отличающаяся тем, что хребтовая балка выполнена из двух двутавров переменного сечения сварной конструкции из листового металла, при этом отношение высоты хребтовой балки в средней части к ее высоте в районе шкворневой балки выполнено равным 1,5-1,7, а отношение толщин нижних и верхних полок двутавров хребтовой балки выполнено равным 1,3-1,5.
