БОКОВАЯ СТЕНА ПОЛУВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкции кузова полувагона.
Известна конструкция стены боковой цельнометаллического полувагона [И.Ф. Пастухов и др. Вагоны. М.: Транспорт, 1988, стр. 176-180], содержащая каркас и панель обшивы. Каркас состоит из стоек, изготовленных из жестких профилей, соединенных между собой верхней и нижней обвязкой, а панель обшивы состоит из двух жестких листовых профилей с периодическими гофрами и с отгибами по краями профилей, при этом на верхнем листе два ряда гофр, на нижнем листе один ряд гофр и верхний лист по ширине больше, а по толщине меньше нижнего листа.
Недостатком данной конструкции является сложность сборки панели обшивы, заключающаяся в необходимости совмещения гофр верхнего и нижнего листов по длине для обеспечения приварки каркаса, так как длина гофр изменяется в пределах допуска, а также сложность приварки панели обшивы с каркасом, заключающаяся в том, что при формировании периодических гофр, происходит неравномерная утяжка металла, что приводит к образованию остаточных напряжений в углах гофр и увеличению отклонений от плоскостности профилей, которые невозможно устранить в правильных машинах, и после соединения двух профилей в неразъемную сборочную единицу отклонения от плоскостности еще больше увеличиваются, что приводит к возникновению зазоров между обшивой и каркасом, нерегламентированных нормативными документами на сварные соединения, при устранении зазоров обшиву деформируют, ухудшая при этом внешний вид нового изделия, а также увеличиваются остаточные напряжения в конструкции боковой стены, к тому же прямой участок между профилями стоек и периодическими гофрами на листах обшивы значительно уступает жесткости гофр и стоек. Вышеперечисленные недостатки приводят в процессе эксплуатации полувагона к возникновению трещин в углах периодических гофр и на прямых участках между стойкой и гофром, а также к отрыву панели обшивы от каркаса по сварным швам.
Известна конструкция боковой стены железнодорожного полувагона, патент РФ на полезную модель №177634 от 23.01.2017 (заявка 2017101986 от 23.01.2017) «Боковая стена кузова полувагона», описывающая боковую стену полувагона, включающую верхнюю и нижнюю обвязки, стойки и обшивку, включающую листы верхнего и нижнего уровней, отличающуюся тем, что введен промежуточный лист обшивки, скрепленный с нижней частью листа обшивки верхнего уровня и с верхней частью листа обшивки нижнего уровня, при этом высота промежуточного листа обшивки составляет 0,1-0,3 от высоты листа обшивки нижнего уровня.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком указанной конструкции является отсутствие достаточного уровня жесткости конструкции боковой стены и повышенная деформация листа обшивки, который приваривается к верхнему и нижнему листу обшивки сварными швами, в связи с чем возникают напряжения в сварных швах, что может привести к возникновению усталостных трещин в процессе эксплуатации полувагона как на самом листе обшивки, так и на листах верхнего и нижнего уровней.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание конструкции боковой стены полувагона, позволяющей повысить прочностные характеристики боковой стены кузова полувагона, увеличить эксплуатационную надежность боковой стены и снизить материальные затраты на ремонт полувагона.
Поставленная задача решается путём того, что верхний и нижний листы обшивы соединены между собой посредством элемента жесткости, причем отношение расстояния (а) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки к расстоянию (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки составляет диапазон 0,37-0,39, вместе с этим элемент жесткости выполнен профильным, а именно зетообразного или омегообразного сечения, и соединен с верхним и нижним листами обшивы внахлест, при этом отношение толщины элемента жесткости к расстоянию (c) от верхней кромки элемента жесткости до нижней кромки верхнего листа составляет диапазон 0,1-0,4, а также отношение толщины элемента жесткости к расстоянию (d) от нижней кромки элемента жесткости до верхней кромки нижнего листа также составляет диапазон 0,1-0,4.
Сущность полезной модели заключается в том, что боковая стена полувагона содержит каркас, состоящий из нижней, верхней обвязок и концевых, шкворневых, промежуточных стоек, к которому приварена панель обшивы, состоящая из двух гофрированных листов, при этом верхний лист содержит две продольные гофры, а нижний лист содержит одну продольную гофру, вместе с тем, верхний и нижний листы обшивы соединены между собой посредством элемента жесткости, причем отношение расстояния (а) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки к расстоянию (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки составляет диапазон 0,37-0,39, при этом элемент жесткости выполнен профильным и соединен с верхним и нижним листами обшивы внахлест, и отношение толщины элемента жесткости к расстоянию (c) от верхней кромки элемента жесткости до нижней кромки верхнего листа составляет диапазон 0,1-0,4, а также отношение толщины элемента жесткости к расстоянию (d) от нижней кромки элемента жесткости до верхней кромки нижнего листа также составляет диапазон 0,1-0,4.
Расстояние (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки составляет диапазон 2106-2221 мм, а расстояние (а) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки составляет диапазон 790-830 мм.
Толщина элемента жесткости составляет 4 мм, а нахлест обшивы верхнего листа на элемент жесткости и нижнего листа на элемент жесткости составляет диапазон 10-52 мм.
Элемент жесткости выполнен зетообразного сечения.
Элемент жесткости выполнен омегообразного сечения.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - боковая стена полувагона (общий вид);
Фиг. 2 - боковая стена полувагона (разрез А-А);
Фиг. 3 - элемент жесткости боковой стены полувагона (выноснойэлемент Б);
Фиг. 4 - верхняя обвязка боковой стены полувагона (выносной элемент В);
Фиг. 5 - нижняя обвязка боковой стены полувагона (выносной элемент Г).
Боковая стена полувагона (1) содержит каркас (2), состоящий из нижней (3), верхней (4) обвязок и концевых (5), шкворневых (6), промежуточных стоек (7). К каркасу (2) приварена панель обшивы (8), состоящая из двух гофрированных листов (9), (10). Верхний лист (9) содержит две продольные гофры (9.1), а нижний лист (10) содержит одну продольную гофру (10.1). Верхний (9) и нижний (10) листы обшивы (8) соединены между собой посредством элемента жесткости (11). Отношение расстояния (а) от верхней кромки (12) нижнего листа (10) обшивы (8) до верхней кромки (13) нижней обвязки (3) к расстоянию (b) от верхней кромки (14) верхнего листа (9) обшивы (8) до верхней кромки (13) нижней обвязки (3) составляет диапазон 0,37-0,39. Элемент жесткости (11) выполнен профильным, а именно зетообразного или омегообразного сечения, и соединен с верхним (9) и нижним (10) листами обшивы внахлест, при этом отношение толщины элемента жесткости (11) к расстоянию (c) от верхней кромки (15) элемента жесткости (11) до нижней кромки (16) верхнего листа (9) составляет диапазон 0,1-0,4, а также отношение толщины элемента жесткости (11) к расстоянию (d) от нижней кромки (16) элемента жесткости (11) до верхней кромки (12) нижнего листа (10) также составляет диапазон 0,1-0,4.
Расстояние (b) от верхней кромки (14) верхнего листа (9) обшивы (8) до верхней кромки (13) нижней обвязки (3) составляет диапазон 2106-2221 мм, а расстояние (а) от верхней кромки (12) нижнего листа (10) обшивы (8) до верхней кромки (13) нижней обвязки (3) составляет диапазон 790-830 мм.
Толщина элемента жесткости (11) составляет 4 мм, а нахлест обшивы (8) верхнего листа (9) на элемент жесткости (11) и нижнего листа (10) на элемент жесткости (11) составляет диапазон 10-52 мм.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение конструкции боковой стены кузова полувагона построено таким образом, что верхний и нижний листы обшивы соединены между собой посредством элемента жесткости, причем отношение расстояния (а) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки к расстоянию (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки составляет диапазон 0,37-0,39, вместе с этим элемент жесткости выполнен профильным и соединен с верхним и нижним листами обшивы внахлест, при этом отношение толщины элемента жесткости к расстоянию (c) от верхней кромки элемента жесткости до нижней кромки верхнего листа составляет диапазон 0,1-0,4, а также отношение толщины элемента жесткости к расстоянию (d) от нижней кромки элемента жесткости до верхней кромки нижнего листа также составляет диапазон 0,1-0,4, позволяет обеспечить жесткость конструкции боковой стены кузова полувагона в средней части, тем самым повышая прочность конструкции боковой стены, увеличивая эксплуатационную надежность и снижая материальные затраты на ремонт полувагона.
Выполнение в конструкции боковой стены кузова полувагона расстояния (b) от верхней кромки верхнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки, составляющего диапазон 2106-2221 мм, расстояния (а) от верхней кромки нижнего листа обшивы до верхней кромки нижней обвязки, составляющего диапазон 790-830 мм, выполнение элемента жесткости зетообразного сечения и омегообразного сечения, а также выполнение конструкции боковой стены кузова полувагона таким образом, что толщина элемента жесткости составляет 4 мм, а нахлест обшивы верхнего листа на элемент жесткости и нижнего листа на элемент жесткости составляет диапазон 10-52 мм, обеспечивает повышение прочности конструкции боковой стены кузова полувагона за счет увеличения жесткости обшивы средней зоны боковой стены, а также повышение ее устойчивости к действию распирающей нагрузки от груза благодаря усилению места соединения верхнего и нижнего листов обшивы профильным элементом жесткости.
Предложенный вариант изготовления обшивы боковой стены кузова полувагона позволит выдержать большую нагрузку, возникающую при эксплуатации полувагона на путях общего следования, при погрузочно-разгрузочных работах полувагона, в состоянии нагруженного кузова, а также позволит снизить деформацию средней части боковой стены кузова полувагона за счет выполнения на обшиве профильного элемента жесткости, тем самым уменьшая количество изломов в средней части боковой стены кузова полувагона, а значит, сократить материальные затраты на проведение капитального и деповского ремонта.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и ведется подготовка к изготовлению опытных образцов.