СТЕНА ТОРЦЕВАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛУВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов полувагонов, в частности, конструкции торцевой стены.
Известна конструкция железнодорожного полувагона, в котором установлена стена торцевая [Патент РФ на полезную модель №74610 от 31.03.2008], содержащая металлический каркас, обшитый гладкой листовой сталью с отгибами. Каркас торцевой стены состоит из верхней и нижней обвязок, двух угловых (крайних) стоек, двух горизонтальных одинаковых поясов из омегообразного профиля, не выходящих фронтальными поверхностями за фронтальные поверхности боковых стоек, и двух промежуточных стоек.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком данной конструкции является то, что в конструкции торцевой стены не учтены характер, направление, место воздействия и величина возникающих нагрузок. В конструкции торцевой стены два пояса одинакового сечения, не выходящие фронтальными поверхностями за фронтальные поверхности боковых стоек, не позволяют достичь максимальных прочностных качеств торцевой стены в сочетании с уменьшением материалоемкости.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции торцевой стены полувагона, обладающей повышенной жесткостью, прочностью и оптимальным распределением возникающих напряжений, повышающих долговечность кузова полувагона, в сочетании с уменьшением трудозатрат и материалоемкости при изготовлении торцевой стены.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции торцевой стены полувагона, с учетом конструктивных особенностей кузова полувагона, устанавливаются пояса из цельных профилей различной конфигурации в поперечном сечении, каркас торцевой стены выполнен так, что пояса, крайние стойки и верхняя обвязка с одной стороны установлены на одной плоскости, при этом пояса, выступающие фронтальными поверхностями за фронтальные поверхности крайних стоек, имеют прочную заделку с крайними (угловым) стойками.
Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что стена торцевая железнодорожного полувагона, содержит лист обшивки и каркас, состоящий из крайних стоек, средних стоек, верхней обвязки и поясов из цельных профилей, при этом пояса и крайние стойки с одной стороны установлены на одной плоскости, а с другой стороны по крайней мере один пояс выступает фронтальной поверхностью за фронтальные поверхности крайних стоек, вместе с тем, переход между фронтальной поверхностью пояса и фронтальной поверхностью крайней стойки в узле их соединения, выполнен посредством скоса крайней части пояса, плавно переходящей от высоты пояса к высоте стойки.
Также все пояса, установленные в торцевую стену, отличны друг от друга по конфигурации в поперечном сечении.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид стены торцевой железнодорожного полувагона;
Фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1;
Фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1;
Стена торцевая железнодорожного полувагона содержит лист обшивки 1 и каркас 2, состоящий из крайних стоек 3, средних стоек 4, верхней обвязки 5 и поясов 6 из цельных профилей. Пояса 6 и крайние стойки 3 с одной стороны установлены на одной плоскости 7, а с другой стороны по крайней мере один пояс 6 выступает фронтальной поверхностью 8 за фронтальные поверхности 9 крайних стоек 3. Кроме того, переход между фронтальной поверхностью 8 пояса 6 и фронтальной поверхностью 9 крайней стойки 3 в узле их соединения выполнен посредством скоса крайней части пояса 6, плавно переходящей от высоты пояса 6 к высоте стойки 3. Пояса 6 торцевой стены выполнены из разных цельных профилей и отличаются друг от друга в поперечном сечении по высоте и (или) ширине, по конфигурации.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что установка крайних стоек и поясов из цельных профилей, выполненных различной высоты, ширины и конфигурации в поперечном сечении, с одной стороны торцевой стены на одной плоскости, при которой с другой стороны имеется выступание фронтальной поверхности по крайней мере одного пояса, который прочно (качественно) соединен с профилями крайних стоек, позволяет спроектировать конструкцию торцевой стены, оптимизированную под воздействующие нагрузки в сочетании с минимальной материалоемкостью.
Пояса торцевой стены выполняют важную роль несущих элементов сварной конструкции, которые испытывают различные виды нагрузок: изгибающие, растягивающие, сжимающие, крутящие. В каждом поясе возникают свои нагрузки в зависимости от его расположения в конструкции торцевой стены. Для достижения прочностных качеств торцевой стены каждый пояс может быть различным в поперечном сечении, то есть отличаться высотой и (или) шириной, конфигурацией (швеллер, двутавр, прямоугольная труба, уголок, омегообразный профиль и т.д.) в зависимости от нагрузок и их значений.
Также для обеспечения прочностных качеств торцевой стены, необходимо обеспечить равнопрочную заделку поясов и крайних стоек. Если пояс имеет высоту в поперечном сечении, меньше или равную высоте крайних стоек в поперечном сечении, и с одной стороны пояс и крайние стойки установлены на одной плоскости, направленной во внутрь вагона, то фронтальная поверхность пояса не выступает за фронтальные поверхности крайних стоек, что обеспечивает прочное сварное соединение между поясом и крайней стойкой.
Однако, при максимальных продольных нагрузках в средней части торцевой стены необходимо увеличить высоту пояса в поперечном сечении, при этом увеличение высоты крайних стоек в поперечном сечении, до высоты профиля пояса, является неэффективным решением, так как приводит к увеличению веса конструкции при незначительном увеличении прочности. Для обеспечения равнопрочного соединения пояса и крайней стойки, переход между фронтальной поверхностью пояса и фронтальной поверхностью крайней стойки в узле их соединения выполнен посредством скоса крайней части пояса, плавно переходящей от высоты пояса к высоте стойки.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.