ТОРЦЕВАЯ СТЕНА ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожной техники, а именно к конструкции каркаса торцевой стены вагона.
Известен патент № RU 2566829 [Стена торцевая железнодорожного полувагона], содержащая лист обшивки и каркас, состоящий из крайних стоек, средних стоек, верхней обвязки и поясов, при этом пояса и крайние стойки с одной стороны установлены на одной плоскости, при этом с другой стороны по крайней мере один пояс, выполненный составным из основных профилей и соединительных элементов, выступает фронтальными поверхностями основных профилей за фронтальные поверхности крайних стоек. Вместе с тем к торцевой грани составного пояса, выступающего основными профилями за фронтальную поверхность крайней стойки, установлена планка, опирающаяся на фронтальную поверхность крайней стойки, или установлена планка, опирающаяся на фронтальную поверхность крайней стойки под углом, или установлен уголок, который одной полкой прикреплен к торцевой грани пояса, а другой полкой прикреплен к фронтальной поверхности крайней стойки, или переход между фронтальными поверхностями пояса и крайней стойки в узле их соединения выполнен посредством скоса крайней части пояса, плавно переходящей от высоты пояса к высоте стойки.
Недостатком данной конструкции являются:
1)  установка в торцевой стене поясов различной конструкции с учетом конструктивных особенностей кузова полувагона, т.е. в конструкции торцевой стены учтен характер распределения нагрузок на торцевой стене, действующих только в полувагонах, однако различная конструкция поясов также влечет за собой усложнение технологичности изготовления и ремонта и увеличение нормы времени, затрачиваемого на изготовление и ремонт единицы торцевой стены;
2)  наличие по крайней мере одного пояса, выполненного составным из основных профилей и соединительных элементов, что сопровождается усложнением технологичности изготовления и ремонта, увеличением материалоемкости, массы конструкции;
3)  включением дополнительных подкрепляющих элементов.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении и использовании заявляемой полезной модели, является низкая технологичность и высокая трудоемкость ремонта торцевой стены.
Техническим результатом является повышение технологичности, а также снижение трудоемкости изготовления и ремонта торцевой стены при сохранении ее прочности.
Указанный технический результат достигается за счет использования в конструкции торцевой стены вагона цельных негоризонтальных, в частности, вертикальных и пересекающих их горизонтальных подкрепляющих элементов (балок каркаса) П-образного профиля, причем горизонтальные подкрепляющие элементы – разрезной конструкции и привариваются к негоризонтальным в местах пересечения; при этом высота сечения одного негоризонтального подкрепляющего элемента должна быть больше высоты одного горизонтального подкрепляющего элемента на величину в 1,1…1,5 раза, при этом высота сечения горизонтального элемента должна находиться в интервале от 50 до 120 мм.
Благодаря цельному исполнению негоризонтальных и разрезных горизонтальных балок каркаса торцевой стены достигается снижение трудоемкости изготовления и ремонта торцевой стены и уменьшение времени на выполнение операций по подготовке подкрепляющих элементов и их приварке вследствие простоты изготовления отдельных коротких подкрепляющих элементов П-образного профиля. Также снижение трудоемкости изготовления определяет расположение разрезных горизонтальных балок между негоризонтальными балками с использованием боковых стенок негоризонтальных балок каркаса торцевой стены в качестве заглушек для торцов разрезных горизонтальных балок каркаса, использование П-образного, в частности, гнутого, профиля. Указанные решения, в общем, повышают технологичность изготовления торцевой стены.
При этом за счет выполнения цельных негоризонтальных и разрезных горизонтальных балок каркаса торцевой стены достигается повышение технологичности изготовления и ремонта торцевой стены, возможность изготовления коротких элементов из «остатков» сортамента, а также простота установки коротких балок на возможно деформированную торцевую стену.
При использовании цельных горизонтальных подкрепляющих элементов, имеющих вырезы в стенках для прохождения пересекающих их негоризонтальных подкрепляющих элементов, увеличивается время и возможно усложнение процесса установки элементов, имеющих вырезы, на деформированную стену вагона, снижение трудоемкости ремонта торцевой стены перестает достигаться, возможно появление зазоров между элементами и листом торцевой стены в следствии непроваров, снижается жесткость конструкции торцевой стены.
Диапазон высоты сечения горизонтального элемента от 50 до 120 мм является оптимальным с точки зрения баланса прочности конструкции торцевой стены и массы торцевой стены.
В противном случае:
1)  высота сечения одного горизонтального элемента менее 50 мм влечет за собой необходимость выполнения каждого негоризонтального подкрепляющего элемента с меньшей высотой сечения, что негативно скажется на прочности конструкции торцевой стены;
2)  высота сечения каждого горизонтального элемента более 120 мм влечет за собой резкое увеличение массы всей торцевой стены без пропорционального улучшения прочности конструкции.
Диапазон разности высоты сечения горизонтального подкрепляющего элемента и негоризонтального подкрепляющего элемента в 1,1…1,5 раз обусловлен технологичностью и качеством приварки подкрепляющих элементов, а также обеспечением прочности конструкции торцевой стены.
В противном случае:
1)  при высоте сечения негоризонтального подкрепляющего элемента больше высоты сечения горизонтального подкрепляющего элемента на величину менее чем в 1,1 раза, появится вероятность приварки торцевой части стенки П-образного профиля горизонтального элемента на сгиб между стенкой и полкой П-образного профиля негоризонтального подкрепляющего элемента, что негативно скажется на качестве приварки горизонтального подкрепляющего элемента к негоризонтальному подкрепляющему элементу в этой зоне, что может привести к образованию трещин в подкрепляющих элементах вокруг сварного шва;
2)  при высоте сечения негоризонтального подкрепляющего элемента больше высоты сечения горизонтального подкрепляющего элемента на величину более чем в 1,5 раз, каркас торцевой стены в целом перестанет работать как единая конструкция из-за большой разницы в высоте сечений, и все нагрузки будут воспринимать только негоризонтальные элементы, что значительно снизит прочность конструкции торцевой стены.
Использование П-образного профиля обосновывает простоту изготовления и ремонта, возможность использования гнутых накладок при ремонте подкрепляющих элементов.
Использование профилей, отличных от П-образного значительно усложняет процесс ремонта подкрепляющей балки.
Каркас торцевой стены, как и каркас торцевой стены прототипа, представляет собой подкрепляющие горизонтальные и негоризонтальные элементы. Отличительный признак: Негоризонтальные элементы – цельные, горизонтальные элементы – разрезные, привариваются к негоризонтальным в местах пересечения, причем и горизонтальные элементы, и негоризонтальные выполнены из балок одного П-образного профиля, все балки – несоставные; при этом высота сечения одного негоризонтального подкрепляющего элемента должна быть больше высоты одного горизонтального подкрепляющего элемента на величину в 1,1…1,5 раза, при этом высота сечения горизонтального элемента должна находиться в интервале от 50 до 120 мм.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 показан общий вид торцевой стены; на фиг. 2 – выноска А с фиг. 1, общий вид негоризонтального элемента (балки), на фиг. 3 – выноска Б с фиг. 1, общий вид горизонтального элемента (балки).
К металлической обшивке торцевой стены сначала привариваются негоризонтальные цельные подкрепляющие элементы, затем устанавливаются и привариваются разрезные горизонтальные подкрепляющие элементы. При этом выполнение негоризонтальной балки высотой сечения больше высоты сечения горизонтального подкрепляющего элемента на величину в 1,1…1,5 раза обеспечивает исключение необходимости постановки заглушек торцов горизонтальных подкрепляющих элементов с заваркой зазора между ними. Также такое соотношение высот балок каркаса торцевой стены обеспечивает ее работу как единой конструкции при восприятии эксплуатационных нагрузок.