Кузов вагона-хоппера

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции бункерных вагонов типа хоппер, и может быть использована для перевозки сыпучих грузов, преимущественно для перевозки зерна.
Известен кузов вагона-хоппера, содержащий раму с хребтовой и поперечными балками, крышу с загрузочными люками, боковые стены с ребрами жесткости, выполненные с наклоном торцевые стены с ребрами жесткости и с опорными стойками, днище с бункерами и разгрузочными люками, причем каркас крыши кузова выполнен из шпангоутов таврового сечения, а обвязка крыши выполнена из уголка, стойки боковых стен установлены внутри кузова и выполнены также из шпангоутов таврового сечения, средние стойки боковых стен кузова, жестко связанные с поперечными коньками, выполнены из шпангоутов таврового сечения с переменным радиусом кривизны, при этом обвязка боковых и торцевых стен выполнена посредством пластины, а крыша и боковые стены жестко соединены между собой через упомянутые уголок и пластину, при этом шпангоуты крыши и боковых стен замкнуты по контуру в поперечном сечении кузова, в консольную часть рамы вагона введены две средние продольные балки, соединяющие, соответственно, лобовую, шкворневую и поперечную балки (см. патент на полезную модель №62877 по МПК B61D 7/00, опубл. 10.05.2007 г.).
Недостатками известного кузова вагона-хоппера являются: сложность конструктивного исполнения и нетехнологичность его изготовления, что обусловлено криволинейной формой стоек боковых стен, изготовление их из сварного тавра, сочленение шпангоутов крыши со стойками боковых стен в поперечном сечении кузова, а также недостаточная надежность и долговечность крыши.
Наиболее близким по технической сущности является кузов вагона-хоппера, содержащий раму с хребтовой и поперечными балками, крышу с загрузочными люками, боковые стены с ребрами жесткости, выполненные с наклонными частями торцевые стены с ребрами жесткости, с раскосами и с опорными стойками, днище с бункерами и разгрузочными люками, причем каркас крыши кузова выполнен из шпангоутов гнутого U-образного сечения, стойки боковых стен из горячекатаного швеллера установлены внутри кузова не симметрично относительно вертикальных ребер промежуточных балок рамы, в раму введены четыре раскоса между концами шкворневых балок и хребтовой балкой в зоне соединения ее с торцевой стеной кузова, а косынки, установленные между хребтовой и шкворневой балками по направлению к кузову, выполнены из уголкового профиля, причем одна из его полок направлена вниз (см. патент на полезную модель №93761 по МПК B61D 7/00, опубл. 10.05.2010 г.).
К недостаткам известного кузова вагона-хоппера можно отнести наличие избыточных поперечных помостов на крыше, боковую обшивку из профильного листа, которая в совокупности с внутренними опорными стойками создаёт труднодоступные паразитные объёмы, предрасположенные к залежалости груза, которые могут служить очагами распространения порчи грузов. Профильный лист наклонных стенок крыши препятствует свободному стоку воды, что создаёт тенденции к застою жидкости, вызывающему микротрещины покрытия и окисление металла. Профильный лист также, снижает полезный объём в условиях регламентированных габаритов. Большое количество стоек торцевой стены загромождает проход и снижает монтажную доступность. Недостаточная надежность и долговечность крыши известного вагона-хоппера приводят к длительному простою и значительным затратам на ремонт вагона.
Технический результат заключается в повышении технологичности конструкции при одновременном повышении её прочности и надёжности.
Технический результат достигается тем, что в кузове вагона-хоппера, содержащем раму с хребтовой и поперечными балками, крышу с загрузочными люками, боковые стены с ребрами жесткости, выполненные с наклонными частями торцевые стены с ребрами жесткости и с опорными стойками, днище с бункерами и разгрузочными люками, согласно полезной модели поперечное сечение крыши выполнено по ломаной лини в виде пяти отрезков многоугольника, крыша дополнительно снабжена поперечными ребрами жесткости, поочередно приваренными к листам обшивки крыши, ребра жесткости боковых стен расположены снаружи, обшивка крыши и боковых стен выполнена из гладкого листа толщиной 2,5-3 мм, а торцевая стена выполнена из гладкого листа толщиной 4 мм. Ребра жесткости боковых стен и поперечные ребра жесткости крыши выполнены из П-образного профиля. Угол наклона наклонных частей торцевых стен составляет 39-41° к горизонту. Угол наклона наклонных частей стенок бункеров составляет 49-51° к горизонту.
Сущность полезной модели поясняется схематичными чертежами.
На фиг. 1 изображена боковая проекция вагона-хоппера с предлагаемым кузовом; на фиг. 2 изображена боковая проекция кузова; на фиг. 3 изображен кузов, вид сверху; на фиг. 4 - вид на торец кузова; на фиг. 5 – фрагмент соединения поперечной балки с хребтовой балкой.
Кузов вагона-хоппера содержит раму, установленную на двухосные тележки вагона-хоппера 1 и 2, хребтовую 3 и поперечные балки 4,  крышу 5 с загрузочными люками 6, боковые стены 7 с ребрами  жесткости 8 и торцевые стены 9 с ребрами жесткости 10 и опорными стойками 11, днище с бункерами 12 и разгрузочными люками 13.
Поперечное сечение крыши 5 выполнено по ломаной линии в виде пяти отрезков многоугольника. Крыша 5 дополнительно снабжена поперечными ребрами жесткости 14 с П-образным профилем, поочередно приваренными к листам обшивки крыши 5.
Ребра жесткости 8 расположены снаружи боковых стен 7. Обшивка крыши 5 боковых 7 и торцевых стен 9 выполнена из гладкого листа.
Угол наклона наклонных частей торцевых стен составляет 39-41° к горизонту.
Угол наклона наклонной части бункеров 12 составляет 49-51° к горизонту.
Указанный диапазон углов является оптимальным, так как при этом обеспечивается необходимая прочность конструкции кузова вагона-хоппера.
Выполнение крыши 5 с поперечным сечением по ломаной линии в виде пяти отрезков многоугольника проще в изготовлении, обеспечивается хорошая ее устойчивость к деформации, что повышает прочность и надежность крыши 5.
Для обшивки кузова применён гладкий лист с учётом технологичности сборки листов внахлёст. Нижний ряд обшивки стен кузова из листа толщины - 3 мм, два верхних - 2,5 мм.
Ребра жесткости 8 боковых стен 7 изготовлены из предварительно согнутого из листа швеллера, привариваемого к боковым стенам 7 с образованием замкнутого коробчатого сечения, что даёт защиту от распора при эксплуатации, повышая надежность конструкции.
Выполнение торцевой стены 9 из гладкого листа толщиной 4 мм позволило увеличить нависание наклонной части кузова и увеличить длину кузова, более рационально использовать ограниченные габариты, что позволило повысить надежность конструкции, эксплуатационные характеристики и обеспечить прирост полезного объёма
Использование предлагаемого кузова осуществляется аналогично с известными кузовами для вагона-хоппера.
Загрузка вагона-хоппера с предлагаемым кузовом осуществляется обычным способом через загрузочные люки 6, а разгрузка осуществляется через разгрузочные люки 13 бункеров 12.
В процессе эксплуатации вагона-хоппера боковая стена 7 кузова испытывает разнообразные знакопеременные как продольные так вертикальные нагрузки.
Предлагаемая конструкция кузова вагона-хоппера позволяет оптимизировать передачу нагрузок и снизить уровень напряжений, позволяет обеспечить необходимую прочность и надежность, уменьшить металлоемкость, улучшить условия и упростить техническое обслуживание, повысить эксплуатационную надежность, увеличить полезный объём и грузоподъемность, а также оптимизировать технологичность изготовления кузова.