КУЗОВ ВАГОНА-ЦИСТЕРНЫ

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям кузовов железнодорожных вагонов-цистерн.
Из уровня техники известен кузов вагона-цистерны, содержащий котёл, опирающийся на полурамы, при этом каждая полурама содержит опору котла в виде ложемента, концевую балку, хребтовую балку, на вертикальных стенках которой закреплены концевые и внутренние лапы, закрепленные своими верхними гранями на поверхности котла, при этом концевые лапы охватывают днища котла на высоту, не меньшую 1/3 радиуса котла, и дополнительно закреплены на концевых балках полурам, внутренние лапы выполнены с плавным радиусным переходом от хребтовой балки полурамы к обечайке (см. RU 2257305, МПК B61D 5/06, опубл. 27.05.2005).
Технической проблемой наиболее близкого аналога является сложность конструкции кузова вагона-цистерны и большая трудоемкость его изготовления. Обусловлена данная техническая проблема наличием внутренних лап и концевых лап, изготовлением концевых лап фасонными, необходимостью их подгонки при сборке по форме днищ котла, большой протяженностью сварных швов приварки внутренних и концевых лап к хребтовой балке и котлу. Большая протяженность сварных швов увеличивает количество зон концентрации напряжений, что может привести к трещинам в сварных швах и основном металле при воздействии экстремальных продольных нагрузок.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в упрощении конструкции кузова вагона-цистерны и снижении трудоёмкости его изготовления при обеспечении прочности конструкции.
Достигается заявленный технический результат тем, что кузов вагона-цистерны, так же, как и наиболее близкий аналог, содержит котёл, состоящий из обечайки и днищ и опирающийся на полурамы, при этом каждая полурама содержит соединённые между собой хребтовую балку, включающую в себя вертикальные стенки и верхнюю полку, концевую балку, боковые балки, опору котла, при этом на вертикальных стенках хребтовых балок полурам установлены внутренние и концевые элементы крепления котла к полурамам. В отличие от наиболее близкого аналога, внутренние элементы крепления котла к полурамам выполнены в виде опорных накладок, соединённых с обечайкой котла и соответствующих форме обечайки, концевые элементы крепления котла к полурамам выполнены в виде опорных рёбер, соединённых своими верхними гранями с днищами котла, при этом верхняя полка хребтовой балки каждой полурамы установлена между вертикальными стенками хребтовой балки ниже уровня нижней поверхности опорной накладки. Опорные накладки выполнены длиной, не менее расстояния между торцом обечайки котла и внутренним концом хребтовой балки полурамы, измеренного в сборке кузова вагона-цистерны. Между опорными рёбрами установлены поперечные пластины, верхние грани которых расположены ниже уровня верхних граней опорных рёбер. Внутри хребтовых балок полурам установлены диафрагмы, соединённые с вертикальными стенками и полками хребтовых балок.
Упрощение конструкции кузова вагона-цистерны достигается за счёт того, что передача нагрузки от хребтовой балки на нижнюю часть котла осуществляется без установки внутренних и концевых лап, сложных в изготовлении и монтаже на кузове. Функции внутренних и концевых лап, как внутренних и концевых элементов крепления котла к полурамам, выполняют, соответственно, опорные накладки и опорные рёбра, установленные на вертикальных стенках хребтовых балок. При этом опорные накладки соединены своими верхними поверхностями с котлом в зоне обечайки, опорные рёбра соединены с котлом в зонах днищ. Опорные накладки и опорные рёбра выполнены в виде односоставных деталей, простых в изготовлении и нетрудоёмких при их монтаже. Предлагаемые опорные накладки и опорные рёбра позволяют равномерно распределить внутренние напряжения в конструкции кузова вагона-цистерны, опирающегося концевыми частями на полурамы.
Выполнение опорных накладок длиной, не менее расстояния между торцом обечайки котла и внутренним концом хребтовой балки полурамы при измерении его в собранном кузове, способствует обеспечению прочности конструкции, поскольку максимально использует длину хребтовой балки, доступную для сварного соединения с ней опорной накладки.
Установка поперечных пластин между опорными рёбрами повышает прочность конструкции, при этом расположение верхних граней поперечных пластин ниже уровня верхних граней опорных рёбер исключает их контакт с криволинейной поверхностью днищ котла, что упрощает их конструкцию и снижает трудоёмкость приваривания опорных рёбер к кузову.
Установка внутри хребтовых балок полурам диафрагм, соединённых с вертикальными стенками и полками хребтовых балок, способствует обеспечению прочности хребтовой балки и конструкции кузова вагона-цистерны.
При реализации данного технического решения также достигается снижение протяжённости сварных швов в сравнении с известной конструкцией, что снижает количество зон концентраций напряжений, что позволяет обеспечить прочность конструкции.
Заявляемая полезная модель поясняется иллюстративным материалом где:
на фиг. 1 представлен общий вид кузова вагона-цистерны; на фиг. 2 представлен общий вид полурамы; на фиг. 3 представлен разрез А-А на фиг. 1.
Кузов вагона-цистерны содержит котёл 1, состоящий из обечайки и днищ и опирающийся концевыми частями на две полурамы 2. Каждая полурама 2 содержит жёстко соединённые между собой хребтовую балку 3, концевую балку 4, боковые балки 5, опоры 6.
Хребтовые балки 3 содержат вертикальные стенки 7, верхние 8 и нижние 9 полки, а также диафрагмы 10, соединённые с вертикальными стенками 7 и полками 8, 9.
Опоры 6 котла включают в себя вертикальные стенки 11, нижнюю полку 12, торцевые стенки 13, усиливающие рёбра 14, установленные между вертикальными стенками 11 на уровне расположения боковых балок 5 полурамы. Вертикальные стенки 11 опор 6 имеют верхние грани, выполненные по радиусу, соответствующему радиусу обечайки котла 1. К нижней полке 12 снизу присоединены элементы опирания полурамы на тележки – пятник 15 и скользуны 16. В одной плоскости с вертикальными стенками 11 установлены диафрагмы 10 хребтовых балок 3.
Котел 1 опирается на полурамы 2 своей обечайкой и своими днищами посредством соответственно внутренних и концевых элементов крепления, расположенных на вертикальных стенках 7 хребтовых балок 3 полурам 2.
Внутренние элементы крепления котла к полурамам выполнены в виде опорных накладок 17, соединённых нижней поверхностью с вертикальными стенками 7 хребтовых балок 3 и верхней поверхностью с обечайкой котла 1 вдоль его нижней части. Каждая опорная накладка 17 выполнена изогнутой в поперечном сечении по радиусу, соответствующему радиусу обечайки котла 1, что обеспечивает плотное взаимное прилегание за счёт соответствия формы опорной накладки форме обечайки котла. Для обеспечения наибольшей контактной площади опорные накладки 17 выполнены длиной, не менее расстояния между торцом обечайки котла 1, с которой она соединена, и внутренним концом хребтовой балки 3 полурамы 2. При этом указанное расстояние измеряется в сборке кузова 1 вагона-цистерны.
С целью исключения касания с опорной накладкой 17 верхняя полка 8 хребтовой балки 3 каждой полурамы 2 установлена между вертикальными стенками 7 ниже их верхних граней с учётом того, чтобы в конструкции кузова вагона-хоппера верхняя полка 8 располагалась ниже уровня нижней поверхности опорной накладки 17, прикреплённой снизу к котлу 1. Тем самым обеспечивается опирание обечайки кузова 1 на вертикальные стенки 8 хребтовой балки через опорную накладку 17.
Концевые элементы крепления котла к полурамам выполнены каждый в виде пары опорных рёбер 18, соединённых нижними гранями с вертикальными стенками 7 хребтовых балок 3 и верхними гранями с криволинейными поверхностями днищ котла 1. Верхние грани опорных рёбер 18 выполнены с изгибом, по форме соответствующим криволинейной наружной поверхности днищ котла 1. Между опорными рёбрами 18 установлены поперечные пластины 19. Верхние грани поперечных пластин 19 расположены ниже уровня верхних граней опорных рёбер 18 с целью исключения касания поперечных пластин 19 с днищами котла 1.