ТОРЦЕВАЯ СТЕНА ПОЛУВАГОНА

Предложенная полезная модель относится к конструкции торцевой стены железнодорожного транспортного средства, а именно полувагона.
Изготовленные грузовые вагоны проходят ряд испытаний, например испытания на соударения, испытания на статическую нагрузку, ходовые динамико-прочностные испытания, чтобы подтвердить их прочность и надежность. Требования к испытаниям раскрыты в ГОСТ 33788-2016. Требования к конструкции, к прочности и динамическим качествам вагона (и обвязок в частности) регламентируются ГОСТ 33211-2014. Кроме того, вагоны, сцепленные вместе, не должны соприкасаться, например, ударяться, своими кузовами при прохождении ими участков рельсового пути малых радиусов, что может привести к повреждению, например, верхних обвязок их торцевых стен. Повреждение верхней обвязки торцевой стены полувагона приводит к выводу его из эксплуатации. Поэтому полувагоны также проектируются с учетом этого требования. Дополнительно конструктивные элементы, например, торцевые стены и их элементы, проектируют таким образом, чтобы обеспечить их минимально допустимую массу, при которой обеспечивается сохранение прочности и надежности этого элемента и вагона в целом.
Из уровня техники известна торцевая стена полувагона, раскрытая в CN 102991515, B61D 17/06, опубл. 18.12.2013, принятая в качестве наиболее близкого аналога и содержащая верхнюю обвязку, имеющую коробчатое сечение и включающую в себя продольный элемент, концы которого загнуты. Загиб концов продольного элемента позволяет полувагону проходить участки рельсового пути малого радиуса (или «кривые малого радиуса»). Выполнение верхней обвязки без дополнительных укрепляющих элементов не обеспечивает достаточной прочности. Кроме того, накопление влаги внутри верхней обвязки может снизить ее прочность и надежность.
Техническая проблема, решаемая при изготовлении предложенного технического решения, заключается в недостаточной прочности торцевой стены полувагона.
Технический результат заключается в повышение прочностных характеристик торцевой стены полувагона, с учетом требований, предъявляемых к ней.
Технический результат достигается за счет того, что торцевая стена полувагона содержит обшивку и верхнюю обвязку, выполненную со скосами в концевых частях и включающую в себя продольный элемент коробчатого сечения, в отличии от наиболее близкого аналога, верхняя обвязка включает в себя дополнительный продольный элемент коробчатого сечения, прикрепленный к упомянутому продольному элементу, накладку, прикрепленную к продольному элементу и дополнительному продольному элементу и расположенную в средней части верхней обвязки, и крышки, расположенные на скосах в концевых частях верхней обвязки.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что продольный элемент и дополнительный продольный элемент выполнены путем соединения между собой стенок двух швеллеров, либо присоединения планок к стенкам швеллеров.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ширина b накладки удовлетворяет условию 500≤b≤3200 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что толщина t накладки удовлетворяет условию 3≤t≤14 мм.
Примерный вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на:
- Фиг. 1 представлен общий вид торцевой стены,
- Фиг. 2 представлена верхняя обвязка,
- Фиг. 3 представлено сечение А-А верхней обвязки торцевой стены на фиг. 1,
- Фиг. 4 представлен вид Б торцевой стены на фиг. 1.
На Фиг. 1 представлена торцевая стена 1 полувагона, содержащая обшивку 2, верхнюю обвязку 3, нижнюю обвязку 4, боковые стойки 5, горизонтальные пояса 6 жесткости, промежуточные полустойки 7 и лестницу 8. Полувагон представляет собой известный из уровня техники полувагон, например, длиннобазный полувагон.
Верхняя обвязка 3 может быть покрыта краской частично или полностью.
На Фиг. 2-3 представлена верхняя обвязки 3 торцовой стены 1. Верхняя обвязка 3 имеет коробчатое сечение, включает в себя продольный элемент 9.1. Верхняя обвязка 3 также содержит дополнительный продольный элемент 9.2, прикрепленный к упомянутому продольному элементу 9.1, накладку 10, прикрепленную к продольному элементу 9.1 и дополнительному продольному элементу 9.2 и расположенную в средней части верхней обвязки 3, две крышки 11, расположенные в концевых частях верхней обвязки 3. Продольный элемент 9.1 и дополнительный продольный элемент 9.2 содержат скосы 12, расположенные в концевых частях верхней обвязки 3 и закрытые упомянутыми крышками 11.
Опыт эксплуатации вагонов показывает, что верхние обвязки 3 торцевых стен 1 подвержены повреждениям от соударений вагонов со средствами разгрузки, поэтому для повышения надежности (как следствие повышения момента сопротивления) введено дополнительное подкрепление по центру верхней обвязки 3 - дополнительный продольный элемент 9.2, прикрепленный к продольному элементу 9.1.
Продольный элемент 9.1 имеет коробчатое сечение и выполнен полым. Коробчатое сечение может быть образовано, например, выполнением продольного элемента 9.1 путем соединения стенок двух швеллеров 9.1.1 и 9.1.2 (фиг. 3), либо присоединения планки к стенкам швеллера, и т.д., а также выполнением продольного элемента 9.1 из трубы.
Дополнительный продольный элемент 9.2 соединен с продольным элементом 9.1 предпочтительно посредством сварки. Дополнительный продольный элемент 9.2 имеет коробчатое сечение и выполнен полым. Коробчатое сечение может быть образовано, например, выполнением продольного элемента 9.2 путем соединения стенок двух швеллеров 9.2.1 и 9.2.2 (фиг. 3), либо присоединения планки к стенкам швеллера, и т.д., а также выполнением продольного элемента 9.2 из трубы.
Выполнение продольных элементов 9.1, 9.2 коробчатого сечения позволяет повысить их моменты сопротивления, что уменьшит напряжение в верхней обвязке 3 торцевой стены и повысит прочность верхней обвязки. Коробчатое сечение может представлять собой, например, квадрат, прямоугольник и т.п.и может быть образовано путем соединения между собой стенок двух швеллеров, либо присоединения планок к стенкам швеллеров.
Продольные элементы 9.1 и 9.2 предпочтительно выполнены металлическими, например, стальными, и прикреплены друг к другу посредством, например, сварки.
Накладка 10 представляет собой прямоугольный лист, например, металлический, в частности стальной, и соединена с продольными элементами 9.1, 9.2 предпочтительно посредством сварки. Накладка 10 обеспечивает необходимые прочностные характеристики верхней обвязки 3 при соударении соседних вагонов в центральной части. Ширина b накладки 10 меньше длины продольного элемента 9.1 или 9.2 и предпочтительно удовлетворяет условию 500≤b≤3200 мм. Нижнее граничное значение (500 мм) диапазона ширины b является минимальной эффективной шириной накладки 10, обеспечивающей прочность верхней обвязки 3 при соударении вагонов. Выполнение верхнего граничного значения диапазона ширины b накладки 10 больше 3200 мм приводит к излишнему увеличению массы. Толщина t накладки 10 предпочтительно удовлетворяет условию 3≤t≤14 мм. При толщине t накладки 10 меньше 3 мм не будет обеспечиваться необходимая прочность накладки, что снизит прочность и надежность верхней обвязки 3, торцевой стены 1, кузова вагона и вагона в целом. При толщине t накладки больше 14 мм накладка 10 будет обладать избыточной массой, что приведет к увеличению массы верхней обвязки 3, торцевой стены 1, кузова вагона и вагона в целом.
Каждая крышка 11 представляет собой лист (или пластину), например, металлический, и соединена с продольным элементом 9.1 и дополнительным продольным элементом 9.2, например, посредством сварки.
На Фиг. 4 представлен вид сверху верхней обвязки 3. Каждый продольный элемент 9.1 и 9.2 содержит два скоса 12. Скосы 12 расположены в концевых частях продольных элементов 9.1, 9.2 и сформированы, например, посредством удаления части продольного элемента 9.1 или 9.2 путем, например, срезания ребра, края. Другими словами, толщина каждого продольного элемента 9.1 и 9.2 уменьшается к концевым частям верхней обвязки 3, происходит сужение продольных элементов 9.1, 9.2 к концевым частям верхней обвязки 3. При использовании торцевой стены 1 в составе кузова полувагона скосы 12 продольных элементов 9.1, 9.2 располагают с внешней стороны кузова полувагона, что позволяет ему беспрепятственно, например, без контакта с соседним вагоном, проходить участки рельсового пути с малыми радиусами (т.н. «вписывание в габарит при прохождении кривых»). Каждый скос 12 представляет собой плоскую поверхность, расположенную под острым углом а к продольной плоскости 13 торцевой стены 1 или поперечной плоскости полувагона.
В других вариантах выполнения предложенного технического решения по меньшей мере один скос 12 может представлять собой, например, выпуклую или вогнутую поверхность, или по меньшей мере две сопряженные друг с другом поверхности. Параметры скоса 12, в частности длину, угол α, определяют на этапе проектирования торцевой стены при оценке вписывания в габарит.
Каждая крышка 11 обеспечивает защиту от попадания во внутреннюю полость продольного элемента 9.1 и/или 9.2 инородных предметов, например, влаги, через концевую часть продольного элемента 9.1 и/или 9.2, при этом крышка 11 должна полностью закрывать по меньшей мере скос 12. Очевидно, что по меньшей мере одна крышка может представлять собой деталь или по меньшей мере две детали, соединенные вместе. Также очевидно, что форма и размеры по меньшей мере одной крышки могут отличаться от представленных на чертежах. По меньшей мере одна крышка 11 может повторять полностью повторять форму по меньшей мере одного скоса 12 и полностью прилегать к его поверхности.
Предложенное техническое решение может быть изготовлено без применения упомянутого выше дорогостоящего оборудования. Конструкция предложенного технического решения обладает новой конструкцией, отличной от известных из уровня техники, при этом выполняются все требования, предъявляемые к торцевым стенам. В частности, конструкция верхней обвязки позволяет существенно снизить уровень напряжений в верхней обвязке 3, что было подтверждено экспериментально.