В данном пункте приводится конструктивная схема рамы вагона-аналога с указанием габаритных размеров и размеров между отдельными элементами.
В связи с отсутствием сведений о конструкции рамы вагона-аналога, в качестве рам-аналогов принимаются две рамы: рама универсального полувагона с глухой торцевой стеной и рама крытого вагона. Принципиальные схемы рам универсального полувагона и крытого вагона представлены соответственно на рисунке 3.5 и 3.6.
По аналогии с конструкцией рамы универсального полувагона принимается размещение поперечных балок рамы – концевых, шкворневых и промежуточных. Рама крытого вагона используется как прототип при выборе хребтовой балки и продольных балок для поддержания настила пола.
Хребтовая балка является наиболее нагруженным элементом рамы вагона. Она предназначена для размещения автосцепного оборудования, расположенного в консольных её частях, и передачи продольных сил на кузов. В соответствии с рамой крытого вагона принимается балка сваренная из двух типовых зетов № 31, постоянных по высоте. Хребтовая балка рамы универсального полувагона не подходит, т.к. при её проектировании учитывалось размещение крышек разгрузочных люков, которые у проектируемого вагона отсутствуют.
Шкворневые балки предназначены для опирания кузова на ходовые части. К нижним листам этих балок приклепаны пятник и скользуны. Шкворневые балки воспринимают большие по величине сосредоточенные силы – вертикальные реакции со стороны тележек, тяговые, тормозные и инерционные нагрузки. Шкворневые балки принимаются как у крытого вагона: переменные по высоте, имеют мощное коробчатое сечение, состоящее из двух вертикальных и двух горизонтальных листов.
В местах пересечения шкворневых балок с хребтовой устанавливаются стальные надпятниковые коробки, связывающие вертикальные стенки хребтовой балки, а также усиливающие пятниковый узел рамы.
Концевые балки предназначены для передачи части вертикальной нагрузки на боковые стены, для восприятия и передачи продольных нагрузок от автосцепного устройства, а также для поддержания элементов настила пола. Они взаимодействуют с нижней обвязкой торцевой стены, и на них устанавливается уголок, в который укладывается настил пола. Концевые балки для проектируемого полувагона принимаются по аналогии с универсальным полувагоном. У них коробчатое сечение, образуемое из вертикального лобового, верхнего и нижнего горизонтальных и второго вертикального листов. С наружной стороны на лобовом листе укреплены поручень, кронштейн стояночного тормоза, а также кронштейны для крепления рычага расцепного привода и тормозной магистрали.
Поперечные балки рам предназначены для передачи части вертикальной нагрузки, обусловленной массами перевозимого груза и рамы, на боковые стены, а также поддержания элементов настила пола. Поперечные балки принимаются сварными таврового сечения переменной высоты по длине, состоящими из вертикального и нижнего листа.
Количество поперечных балок, обеспечивающих прочность и надёжность рамы, необходимо рассчитать, отталкиваясь от стандартного расстояния между ними в универсальных полувагонах с люками в полу, равного 1710 мм. Разделив базу полувагона 2l = 7378 мм на данное расстояние, получаем 4 пролётов между шкворневыми балками рамы, т.е. 3 поперечные балки. Расстояние между концевой и шкворневой балками получается достаточно большим, но не настолько, чтобы обеспечить постановку дополнительных поперечных балок, поскольку основную часть занимает автосцепное оборудование.
Наличие длинных пролетов (расстояний между основными поперечными балками) делает необходимым постановку вспомогательных балок для поддержания продольных балок настила пола. Вспомогательные балки располагаются посередине между каждыми двумя основными поперечными балками, а также между шкворневыми и основными поперечными балками. Вспомогательные поперечные балки принимаются таврового сечения переменной высоты по длине.
Продольные балки необходимы для поддержания настила пола и исключения его прогиба в пролётах. Они принимаются аналогичными балкам крытого вагона, т.е. выполненных из двутавров № 10. Проанализировав схему крытого вагона, делается вывод о том, что продольные балки должны располагаться равномерно, что видно из рисунка 3.7.
Рисунок 3.7 – Поперечное сечение рамы крытого вагона: 1 – хребтовая балка; 2 – продольная балка; 3 – боковая балка