Крыша крытого грузового вагона

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции крыши крытого железнодорожного грузового вагона.
Из уровня техники известна конструкция крытого грузового железнодорожного вагона [Патент РФ №141366 опубликован 27.05.2014 г.], содержащая крышу эллиптической формы, выполненную в виде металлического каркаса, образованного набором дуг, объединенных продольными балочками, и обшитого снаружи гофрированными листами, сваренными между собой внахлест и закрепленными к швеллерообразным элементам единого каркаса.
Недостатком данной конструкции является необходимость использования, для обеспечения требуемой жесткости, в качестве обшивы гофрированных листов, а в качестве поперечных балок каркаса набор дуг, выполненных из швеллерообразных профилей. Данные элементы в значительной степени снижают технологичность изготовления крыши крытого вагона ввиду необходимости наличия на производстве специализированного вальцовочного оборудования. Также создание эллиптической формы гофрированных листов обшивы с поперечной ориентацией гофров, является весьма трудоемким процессом, увеличивающим производственный цикл.
Также из уровня техники известна конструкция изотермического грузового вагона модели 16-1807-04, крыша которого имеет каркас, содержащий центральную продольную балку и поперечные балки. Сверху на каркасе закреплена обшива, выполненная из плоского листового проката с отгибкой, образуя поверхность с двумя наклонными участками с каждой стороны от продольной оси вагона.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком данной конструкции является низкая жесткость обшивы, выполненной из плоского листового проката, в которой, под действием вибрационных нагрузок в процессе эксплуатации вагона, между поперечными балками каркаса возникают напряжения, превышающие допустимые значения. Данные напряжения способствуют образованию трещин в листах обшивы и попаданию внутрь кузова атмосферных осадков, приводя в негодность перевозимый груз.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание конструкции крыши крытого грузового вагона с обшивой из плоского листового проката, обеспечивающей требуемую жесткость.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемой конструкции крыши сварные швы, соединяющие листы обшивы между собой, расположены под балками каркаса, а на наружной поверхности листов обшивы, перпендикулярно центральной продольной балке, приварена накладка повторяющая форму отгибки листа обшивы.
Расположение сварных швов, соединяющих листы обшивы между собой, под балками каркаса способствует снижению, возникающих в них в процессе эксплуатации, напряжений и равномерному распределению данных напряжений по каркасу. Установка на листы обшивы усиливающих накладок и расположение их перпендикулярно центральной продольной балке, позволяет повысить жесткость листов обшивы и служит гасителем колебаний в зонах наиболее подверженных им в процессе эксплуатации вагона, снижая тем самым возможность возникновения в листах обшивы напряжений превышающих допустимые значения. Выполнение накладки формой повторяющей отгибку листа обшивы, также способствует повышению жесткости конструкции, усиливая зону перегиба листа обшивы, являющуюся концентратором напряжений в конструкции крыши.
Выполнение накладок из листа толщиной в диапазоне от 2 мм до 4 мм и шириной в диапазоне от 80 мм до 120 мм позволяет достичь наилучшего соотношения жесткости конструкции к ее массе, так как при использовании накладок с меньшими значениями указанных характеристик в значительной степени понижаются показатели жесткости, а при использовании листа со значениями указанных характеристик больше представленных происходит излишнее увеличение массы конструкции.
По результатам проведенных расчетов предлагаемой конструкции крыши крытого грузового вагона установлено, что для снижения нагрузок, возникающих в листах обшивы в процессе эксплуатации до допустимых значений, достаточно установки усиливающих накладок на листах обшивы, расположенных в консольных частях крыши вагона. В свою очередь установка усиливающих накладок на все листы обшивы крыши позволяет в разы снизить значения возникающих напряжений, но приводит к увеличению массы конструкции крыши.
Техническим результатом от применения предлагаемой полезной модели является повышение жесткости конструкции крыши крытого грузового вагона.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что крыша крытого грузового вагона выполнена в виде металлического каркаса, содержащего центральную продольную балку, торцевые фрамуги и поперечные балки, снизу каркаса закреплена обшива, состоящая из сваренных между собой плоских листов, выполненных с отгибкой, образуя по два наклонных участка в стороны от продольной оси крыши, при этом сварные соединения листов обшивы между собой расположены под балками каркаса, а на наружной поверхности листов обшивы, перпендикулярно центральной продольной балке, приварена накладка повторяющая форму отгибки листа обшивы.
Возможно выполнение накладок из листа толщиной в диапазоне от 2 мм до 4 мм и шириной в диапазоне от 80 мм до 120 мм.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется иллюстрациями:
фиг. 1 - Крыша крытого грузового вагона (изометрия);
фиг. 2 - Крыша крытого грузового вагона (вид сверху);
фиг. 3 - Крыша крытого грузового вагона (вид А).
Крыша крытого грузового вагона выполнена в виде металлического каркаса. Каркас содержит центральную продольную 1 балку, торцевые фрамуги 2 и поперечные балки 3. Снизу каркаса закреплена обшива, состоящая из сваренных между собой плоских листов 4. Листы 4 обшивы выполнены с отгибкой 5, образуя поверхность крыши, содержащую по два наклонных участка 4.1 и 4.2 в стороны от продольной оси крыши и центральной продольной балки 1 каркаса. Сварные соединения 7 и 8, соединяющие листы 4 обшивы между собой, расположены под продольной 1 и поперечными балками 3 каркаса. Поперечные сварные соединения 8 выполнены посредством стыкового сварного шва с использованием остающейся подкладки 9, расположенной между листами 4 обшивы и поперечной балкой 3. Снаружи на каждый лист 4 обшивы приварена накладка 6. Накладка 6 имеет форму полосы шириной 100 мм, выполнена из листового проката толщиной 2,5 мм и располагается в центральной части листа 4 обшивы, перпендикулярно центральной продольной балке 1. Накладка 6 большей своей частью расположена на первом наклонном участке 4.1 крыши, от продольной балки 1 до отгибки 5 листа 4 и, повторяя форму отгибки 5 листа 4 обшивы, переходит оставшейся частью на второй наклонный участок 4.2 крыши.
В настоящее время по заявляемому техническому решению разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания опытных образцов.