Боковая стена полувагона
SIDE WALL OF GONDOLA CAR

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к конструкции кузова полувагона.
Известна конструкция стены боковой цельнометаллического полувагона [И.Ф. Пастухов и др. Вагоны. М.: Транспорт, 1988, стр. 176-180], содержащая каркас и панель обшивы. Каркас состоит из стоек, изготовленных из жестких профилей, соединенных между собой верхней и нижней обвязкой, а панель обшивы состоит из двух жестких листовых профилей с периодическими гофрами и с отгибами по краям профилей, при этом на верхнем листе два ряда гофр, на нижнем листе один ряд гофр и верхний лист по ширине больше, а по толщине меньше нижнего листа.
Недостатком данной конструкции является сложность сборки панели обшивы, заключающаяся в необходимости совмещения гофр верхнего и нижнего листов по длине для обеспечения приварки каркаса, так как длина гофр изменяется в пределах допуска, а также сложность приварки панели обшивы с каркасом, заключающаяся в том, что при формировании периодических гофр, происходит неравномерная утяжка металла, что приводит к образованию микротрещин и остаточных напряжений в углах гофр и увеличению отклонений от плоскостности профилей, которые невозможно устранить в правильных машинах, и после соединения двух профилей в неразъемную сборочную единицу отклонения от плоскостности еще больше увеличиваются, что приводит к возникновению зазоров между обшивой и каркасом, превышающих регламентированные нормативными документами на сварные соединения, при устранении зазоров обшиву деформируют, ухудшая при этом внешний вид нового изделия, а также увеличиваются остаточные напряжения в конструкции боковой стены, к тому же прямой участок между профилями стоек и периодическими гофрами на листах обшивы значительно уступает жесткости гофр и стоек. Вышеперечисленные недостатки приводят в процессе эксплуатации полувагона к возникновению трещин в углах периодических гофр и на прямых участках между стойкой и гофром, а также к отрыву панели обшивы от каркаса по сварным швам.
Известна конструкция боковой стены железнодорожного полувагона, патент РФ на полезную модель №181127 от 22.06.2017 (заявка 2017122013 от 22.06.2017) «Боковая стена железнодорожного полувагона», описывающая боковую стену железнодорожного грузового полувагона, включающую каркас, состоящий из нижней и верхней обвязок, угловых и промежуточных стоек, к которому приварена панель обшивки, состоящая из двух соединенных между собой листов, причем нижний лист обшивки выполнен из гофрированного профиля, а верхний - из плоских листов, при этом высота верхнего плоского листа обшивки составляет 2/3-1/3 от общей высоты боковой стены. Нижний гофрированный лист содержит от одной до трех гофр, а высота нижнего гофрированного листа обшивки составляет 1/3-2/3 от общей высоты боковой стены.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.
Недостатком указанной конструкции является повышенная деформация средней части верхнего листа боковой стены кузова полувагона вследствие выполнения верхнего листа обшивы боковой стены кузова полувагона плоским, без выполнения элементов жесткости (продольных гофр, продольных элементов в виде каркаса), что может привести к развитию в нем изломов, трещин и выпадения кусков обшивы при эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции боковой стены полувагона, позволяющей повысить прочностные характеристики боковой стены кузова полувагона, увеличить эксплуатационную надежность боковой стены и снизить материальные затраты на ремонт полувагона.
Поставленная задача решается путем того, что конструкция боковой стены выполнена таким образом, что отношение расстояния от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки к расстоянию от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижнего листа обшивы составляет диапазон 0,579…0,654. При этом отношение толщины верхнего листа обшивы к расстоянию от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы составляет диапазон 0,007…0,010. Отношение толщины нижнего листа обшивы к расстоянию от верхней кромки нижнего листа до гофры нижнего листа составляет 0,011…0,014. Кроме того, отношение расстояния от оси шкворневой стойки до ближайшей к ней концевой стойки к расстоянию между шкворневой стойкой и ближайшей промежуточной стойкой по осям составляет диапазон 0,92…0,94.
Сущность изобретения заключается в том, что боковая стена полувагона содержит каркас, состоящий из нижней, верхней обвязок и концевых, шкворневых, промежуточных стоек, к которому приварена панель обшивы, состоящая из двух гофрированных листов, соединенных между собой внахлест на отгибке одного из листов, причем верхний лист содержит две продольные гофры, а нижний лист содержит одну продольную гофру, верхний лист по ширине больше, а по толщине меньше нижнего листа, вместе с тем отношение расстояния (a) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки к расстоянию (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижнего листа обшивы составляет диапазон 0,579…0,654, при этом отношение толщины верхнего листа обшивы к расстоянию (с) от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы составляет диапазон 0,007…0,010, а также отношение толщины нижнего листа обшивы к расстоянию (d) от верхней кромки нижнего листа до гофры составляет 0,011…0,014, причем отношение расстояния (L1) от оси шкворневой стойки до ближайшей к ней концевой стойки к расстоянию (L2) между шкворневой стойкой и ближайшей промежуточной стойкой по осям составляет диапазон 0,92…0,94.
Расстояние (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижнего листа обшивы составляет диапазон 1280…1390 мм, а расстояние (a) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхнего края нижней обвязки составляет диапазон 780…850 мм.
Толщина верхнего гофрированного листа составляет 3,6 мм, а толщина нижнего гофрированного листа равна 4 мм, причем расстояние (с) от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы составляет диапазон 360…490 мм, а расстояние (d) от верхней кромки нижнего листа обшивы до гофры - диапазон 280…350 мм.
Расстояние нахлеста (е) верхнего листа обшивы и нижнего листа обшивы составляет диапазон 10…52 мм, а размер верхнего листа составляет диапазон1310…1410 мм.
Расстояние (L1) от оси шкворневой стойки до ближайшей к ней концевой стойки составляет диапазон 1630…1670 мм, а расстояние (L2) между шкворневой стойкой и ближайшей промежуточной стойкой по осям составляет диапазон 1750…1770 мм.
Гофрированные листы обшивы содержат горизонтальную отбортовку, располагающуюся по всей длине обшивы боковой стены кузова полувагона.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:
Фиг. 1 - боковая стена полувагона (общий вид);
Фиг. 2 - боковая стена полувагона (разрез А-А);
Фиг. 3 - нахлест верхнего и нижнего листов боковой стены полувагона (выносной элемент Б);
Фиг. 4 - верхняя обвязка боковой стены полувагона (выносной элемент В);
Фиг. 5 - нижняя обвязка боковой стены полувагона (выносной элемент Г).
Боковая стена полувагона (1) содержит каркас (2), состоящий из нижней (3), верхней (4) обвязок и концевых (5), шкворневых (6), промежуточных стоек (7), к которому приварена панель обшивы (8), состоящая из двух гофрированных листов (9), (10), соединенных между собой внахлест на отгибке одного из листов. Верхний лист (9) обшивы (8) содержит две продольные гофры (9.1), а нижний лист (10) обшивы (8) содержит одну продольную гофру (10.1), причем верхний лист (9) по ширине больше, а по толщине меньше нижнего листа (10). Отношение расстояния (a) от верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы (8) до верхней кромки (12) нижней обвязки (3) к расстоянию (b) от верхней кромки (13) верхнего листа (9) обшивы (8) до верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы (8) составляет диапазон 0,579….0,654. Вместе с этим, отношение толщины верхнего листа (9) обшивы (8) к расстоянию (с) от верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы (8) до ближайшей гофры (9.1) верхнего листа (9) обшивы (8) составляет диапазон 0,007….0,010, а также отношение толщины нижнего листа (10) обшивы (8) к расстоянию (d) от верхней кромки (11) нижнего листа (10) до гофры (10.1) составляет 0,011…0,014. Также отношение расстояния (L1) от оси шкворневой стойки (6) до ближайшей к ней концевой стойки (5) к расстоянию (L2) между шкворневой стойкой (6) и ближайшей промежуточной стойкой (7) по осям составляет диапазон 0,92…0,94.
Расстояние (b) от верхней кромки (13) верхнего листа (9) обшивы (8) до верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы (8) составляет диапазон 1280…1390 мм, а расстояние (a) от верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы (8) до верхней кромки (12) нижней обвязки (3) составляет диапазон 780…850 мм.
Толщина верхнего гофрированного листа (9) составляет 3,6 мм, а толщина нижнего гофрированного листа (10) равна 4 мм, причем расстояние (с) от верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы (8) до ближайшей гофры (9.1) верхнего листа (9) обшивы (8) составляет диапазон 360…490 мм, а расстояние (d) от верхней кромки (11) нижнего листа (10) обшивы до гофры (10.1) - диапазон 280…350 мм.
Расстояние (е) нахлеста (14) верхнего листа (9) обшивы (8) и нижнего листа (10) обшивы (8) составляет диапазон 10….52 мм, а размер верхнего листа (9) составляет диапазон 1310…1410 мм.
Расстояние (L1) от оси шкворневой стойки (6) до ближайшей к ней концевой стойки (5) составляет диапазон 1630…1670 мм, а расстояние (L2) между шкворневой стойкой (6) и ближайшей промежуточной стойкой (7) по осям составляет диапазон 1750…1770 мм.
Гофрированные листы обшивы (8) содержат горизонтальную отбортовку (15), располагающуюся по всей длине обшивы боковой стены кузова полувагона (1).
Технический результат от заявляемого изобретения заключается в том, что выполнение конструкции боковой стены кузова полувагона построено таким образом, что отношение расстояния (а) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки к расстоянию (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижнего листа обшивы составляет диапазон 0,579…0,654, при этом отношение толщины верхнего листа обшивы к расстоянию (с) от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы составляет диапазон 0,007…0,010, а также отношение толщины нижнего листа обшивы к расстоянию (d) от верхней кромки нижнего листа до гофры составляет 0,011…0,014, причем отношение расстояния (L1) от оси шкворневой стойки до ближайшей к ней концевой стойки к расстоянию (L2) между шкворневой стойкой и ближайшей промежуточной стойкой по осям составляет диапазон 0,92…0,94, что позволяет обеспечить жесткость конструкции боковой стены кузова полувагона в средней зоне, а также уменьшить деформацию, возникающую на прямых участках, расположенных в центральной части обшивы боковой стены, тем самым повышая прочность конструкции боковой стены, увеличивая эксплуатационную надежность и, тем самым, снижая материальные затраты на ремонт полувагона.
Выполнение в конструкции боковой стены кузова полувагона расстояния (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижнего листа обшивы составляет диапазон 1280…1390 мм., расстояния (a) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки составляет диапазон 780…850 мм., что позволяет достичь сочетания прочности и долговечности конструкции боковой стены полувагона с минимальным применением дорогостоящего металлопроката, из которого изготавливается боковая стена для полувагона, высотой более 3700 мм.
Выполнение конструкции боковой стены кузова полувагона таким образом, что толщина верхнего гофрированного листа составляет 3,6 мм, а толщина нижнего гофрированного листа равна 4 мм, причем расстояние (с) от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы составляет диапазон 360…490 мм, а расстояние (d) от верхней кромки нижнего листа обшивы до гофры - диапазон 280…350 мм, позволяет повысить жесткость конструкции в более нагруженной нижней и средней части боковой стены.
Выполнение обшивы боковой стены кузова полувагона из двух гофрированных листов таким образом, что они образуют нахлест, при этом расстояние нахлеста (е) верхнего листа обшивы и нижнего листа обшивы составляет диапазон 10…52 мм, а размер верхнего листа составляет диапазон 1310…1410 мм, что способствует повышению прочности конструкции боковой стены кузова за счет увеличения жесткости обшивы средней зоны боковой стены и, как следствие, повышения ее устойчивости к действию распирающей нагрузки от груза.
Выполнение расстояния (L1) от оси шкворневой стойки до ближайшей к ней концевой стойки в диапазоне 1630…1670 мм, а также расстояния (L2) между шкворневой стойкой и ближайшей промежуточной стойкой по осям в диапазоне 1750…1770 мм. позволяет применить оптимально необходимое количество вертикальных стоек, которые обеспечивают прочность конструкции без превышения металлоемкости.
Выполнение на боковой стене кузова полувагона гофрированных листов обшивы, содержащих горизонтальную отбортовку, располагающуюся по всей длине обшивы боковой стены кузова полувагона, что позволяет повысить прочность конструкции боковой стены кузова за счет увеличения жесткости обшивы средней зоны боковой стены и, как следствие, повышения ее устойчивости к действию распирающей нагрузки от груза.
2
2
Вариант изготовления, при котором расстояние (L1) от оси шкворневой стойки до ближайшей к ней концевой стойки составляет не менее 1630 мм, при условии выполнения толщины верхнего листа, не превышающей 3,6 мм, и расстояния от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы не более 490 мм, позволяет получить площадь прямого участка средней части обшивы боковой стены кузова полувагона, не более 0,80 м. Вариант изготовления, при котором расстояние (L2) между шкворневой стойкой и ближайшей промежуточной стойкой по осям составляет не более 1770 мм, при условии выполнения толщины верхнего листа не превышающей 3,6 мм, и расстояния от верхней кромки нижнего листа обшивы до ближайшей гофры верхнего листа обшивы не более 490 мм, позволяет получить площадь прямого участка средней части обшивы боковой стены кузова полувагона, не более 0,87 м.
2
Предложенные варианты изготовления обшивы боковой стены кузова полувагона позволят выдержать большую нагрузку, возникающую при эксплуатации полувагона на путях общего следования, при погрузочно-разгрузочных работах полувагона, в состоянии нагруженного кузова, а также позволят снизить деформацию средней части боковой стены кузова полувагона за счет выполнения на обшиве прямых участков размером не более 1 м, тем самым уменьшая количество изломов в средней части боковой стены кузова полувагона, а значит, сократить материальные затраты на проведение капитального и деповского ремонта.
В настоящее время на заявляемое изобретение разработана конструкторская документация и ведется подготовка к изготовлению опытных образцов.