КУЗОВ ГРУЗОВОГО ВАГОНА С РАЗГРУЗОЧНЫМИ ЛЮКАМИ

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструктивным элементам рамной конструкции грузового вагона.
Из уровня техники известен железнодорожный полувагон (RU 130565, опубл. 27.07.2013), содержащий кузов и ходовую часть, причем кузов включает раму, которая содержит хребтовую балку и шкворневые балки. Шкворневые балки рамы выполнены из листов, при этом верхний лист выполнен прямоугольной формы.
Известен кузов полувагона с разгрузочными люками (RU 174414, опубл. 12.10.2017), который включает в себя боковые и торцевые стены с нижними обвязками, раму, которая содержит продольные элементы рамы и поперечные балки, между которыми выполнены проемы разгрузочных люков. Углы проемов разгрузочных люков имеют скругления.
Технической проблемой, присущей указанным техническим решениям, является недостаточная прочность соединения верхнего листа шкворневой балки с настилом пола в области люковых проемов и в центральной части, а также наличие зон концентрации напряжений в зоне перехода от люкового проема к настилу пола.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочностных характеристик конструкции кузова грузового вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в кузове грузового вагона с разгрузочными люками, включающем раму, выполненную в виде балочного каркаса и содержащую хребтовую балку, шкворневые балки, каждая их которых выполнена с верхним листом, и настил пола с люковыми проемами, согласно настоящей полезной модели, верхний лист каждой шкворневой балки выполнен с расширением, расположенным симметрично относительно продольной оси кузова и сопряженным с люковыми проемами. Расширение верхнего листа шкворневой балки может быть выполнено с углублением в центральной части с образованием локальных участков расширения верхнего листа в зоне люковых проемов. Верхний лист шкворневой балки может быть выполнен составным. Верхний лист шкворневой балки в местах сопряжения расширения с люковыми проемами может быть выполнен со скруглениями по радиусу R в диапазоне размеров от 100 до 600 мм. Верхний лист шкворневой балки может быть выполнен встык с настилом пола.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что верхний лист шкворневой балки выполнен увеличенного поперечного сечения в центральной части, то есть с расширением от люковых проемов к центру – продольной оси кузова грузового вагона. Такое отличие дает основание утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 – грузовой вагон с разгрузочными люками, фиг. 2 – вид на шкворневую балку сверху, фиг. 3 – вариант исполнения.
Кузов грузового вагона с разгрузочными люками включает раму 1, боковые стены 2, торцевые стены 3, настил пола 4, люковые проемы 5 и разгрузочные люки 6. Рама 1 кузова содержит хребтовую балку 7 и шкворневые балки 8, каждая из которых выполнена с верхним листом 8.1, который соединен встык с настилом пола 4. Верхний лист 8.1 шкворневой балки 8 выполнен с расширением 8.2 в центральной части, то есть от люкового проема 5 к продольной оси 9 кузова грузового вагона. На фиг. 3 представлен вариант реализации, где расширение 8.2 верхнего листа 8.1 выполнено с углублением с образованием локальных участков расширения 8.5 верхнего листа 8.1 в зоне люковых проемов 5, при этом внутренняя кромка 8.3 верхнего листа 8.1 шкворневой балки 8 в центральной части находится на одной линии с кромкой 8.4 верхнего листа 8.1 шкворневой балки 8 у его края. Места сопряжения расширения 8.2 верхнего листа 8.1 шкворневой балки 8 с люковыми проемами 5 выполнены со скруглением по радиусу R.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочностных характеристик конструкции кузова грузового вагона, достигается следующим образом.
Выполнение верхнего листа шкворневой балки с расширением в центральной части (от люкового проема до продольной оси кузова грузового), расположенным симметрично относительно продольной оси кузова и сопряженным с люковыми проемами, обеспечивает увеличение ширины верхнего листа и длину сварных швов соединения верхнего листа с настилом пола, что повышает прочность соединения и приводит к увеличению прочностных характеристик конструкции кузова грузового вагона. Симметричное выполнение верхнего листа шкворневой балки относительно продольной оси кузова грузового вагона обеспечивает повышение прочности соединения верхнего листа с настилом пола кузова грузового вагона за счет увеличения длины сварного шва по краю соединения, что приводит к повышению прочностных характеристик конструкции кузова грузового вагона.
За счет выполнения расширения верхнего листа шкворневой балки с углублением в центральной части, так что внутренняя кромки верхнего листа шкворневой балки в центральной части на одной линии с кромкой верхнего листа шкворневой балки у края, образует локальные участки расширения верхнего листа в зоне люковых проемов обеспечивает локальное упрочнение зон повышенной концентрации напряжений в области сопряжения люковых проемов с настилом пола, а также обеспечивает увеличение длины сварного шва соединения верхнего листа шкворневой балки с настилом пола, что позволяет повысить прочностные характеристики конструкции рамы кузова грузового вагона.
Выполнение верхнего листа шкворневой балки составным обеспечивает повышение прочностных характеристик конструкции рамы кузова грузового вагона за счет более плотного соединения верхнего листа шкворневой балки к балкам рамы и настилу пола.
Скругление, выполненное в верхнем листе шкворневой балки в местах сопряжения расширения с люковыми проемами обеспечивает повышение прочности в зонах повышенной концентрации напряжений за счет сглаженных углов и плавного равномерного распределения действующих напряжений по поверхности верхнего листа шкворневой балки, что повышает прочностные характеристики конструкции рамы и кузова грузового вагона в целом. Диапазон значений радиуса R скругления от 100 до 600 мм обусловлен с меньшей стороны минимальным снижением значений напряжений в зонах концентрации, а с большей стороны максимально возможным снижением напряжений, так как при выполнении радиуса R более, чем 600 мм, прочность повышается незначительно.
Соединение верхнего листа шкворневой балки с настилом пола встык обеспечивает повышение прочностных характеристик конструкции рамы кузова грузового вагона за счет прямой передачи действующих нагрузок.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочностные характеристики конструкции рамы кузова грузового вагона за счет верхнего листа шкворневой балки увеличенного поперечного сечения в наиболее нагруженных зонах и увеличения длины сварных швов.