ВНУТРЕННЯЯ ТОРЦЕВАЯ СТЕНА ВАГОНА-ХОППЕРА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций железнодорожных вагонов-хопперов, в частности конструкций торцевых стен.
Известна конструкция вагона-хоппера для перевозки охлажденного кокса модели 22-4070, производства ОАО «Днепрвагонмаш». Внутри кузова вагона боковые стены соединены двумя поперечными стенами, образующими горбыль, и предназначенными от предохранения кузова от распора. В нижней части поперечные стены соединены с рамой. Поперечные каркасы горбыля выполнены таким образом, что крепящиеся к ним листы обшивы расположены под углом, обеспечивающим самопроизвольное высыпание груза. Съемная обшивка представляет собой гладкие листы толщиной 8 мм, крепящиеся к каркасам горбыля при помощи «лапок». Каркас поперечной стены состоит из: боковых вертикальных стоек швеллера №10, установленных на нижней боковой обвязке; внутренних вертикальных стоек, выполненных из уголка 90×8, связанных между собой горизонтально ориентированными балками из уголка 75×5. Также, в пролетах между горизонтально расположенными уголками и вертикальными стойками, z-образно приварены уголки-распоры. Каркасы поперечных стоек в верхней части стыкуются друг с другом через опирание стоек. Коньком является гнутый, либо сваренный из нескольких частей сварной лист, закрепленный непосредственно к обшивке.
Недостатком указанной конструкции является то, что горбыль, разделяющий кузов на две части, состоит из двух поперечных стен, что осложняет сборку конструкции на раме вагона. Также, из-за отсутствия дополнительных связей между стенами, при воздействии напряжений от удара и рывка, прочность конструкции может быть недостаточной. В конструкции поперечных стен использованы уголки, которые при нагрузках менее прочные, по сравнению со швеллером или балками коробчатого сечения. Стойки расположены на большом удалении друг от друга, что создает широкий пролет, и способствует продавливанию листов обшивки под воздействием груза. Жесткое закрепление листов конька к листам подвижной обшивы приводит к разрушению сварных швов при температурных расширениях. Также возникает вероятность повреждения конька, выполненного из стального листа без каркаса, при воздействии крупных фракций груза и дальнейшее просыпание груза.
Также известна конструкция открытого вагона-хоппера для перевозки сыпучих грузов [Патент РФ на полезную модель RU 106200 U1, приоритет от 27.12.2010 г.] в котором поперечные стены бункеров в верхней части имеют отогнутые навстречу друг другу. Грани, которые совместно с вертикальным листом и системой подкрепляющих жесткостей образуют среднюю промежуточную балку рамы. Во внутренней части вагона между боковыми стенками и средней поперечной балкой могут быть размещены внутренние поперечные связи, представляющие собой диагональные раскосы, которые обычно выполняются из таких конструктивных элементов, как пластины, уголки, стержни, швеллеры, балки, трубы. Нижний конец каждого диагонального раскоса закреплен на вертикальном листе средней поперечной балки, а верхний конец может быть прикреплен к верхней обвязке или другому элементу боковой стены.
Недостаток вышеуказанной конструкции заключается в том, что представленная конструкция средней торцевой стены осуществляет недостаточное разделение кузова на две части и неравномерное распределение груза между бункерами при разгрузке. Тем самым возникает вероятность перегрузки приемочных устройств. Также происходит увеличение нагрузки на крышки люков и механизм разгрузки, что вызывает проблемы при эксплуатации и увеличение количества отцепочных ремонтов.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции внутренней торцевой стены вагона-хоппера, обеспечивающей повышение прочности и ремонтопригодности конструкции кузова вагона-хоппера, устойчивости к температурным деформациям и, как следствие, увеличение срока службы вагона.
Поставленная задача решается путём того, что каркас выполнен из двух частей, расположенных под углом и жестко закрепленных между собой стыковочной балкой и пластинами, при этом, в вертикальных стержнях выполнены пазы для установки горизонтальных стержней, а обшивка выполнена из нескольких листов, расположенных внахлест, причем в обшивке выполнены пазы, сквозь которые проходят шипы, жестко закрепленные на вертикальных стержнях каркаса, вместе с этим, с внутренней стороны стены к листам обшивки закреплены планки.
Сущность полезной модели заключается в том, что внутренняя торцевая стена вагона-хоппера, включает каркас, образованный вертикальными, горизонтальными стержнями и обшивкой, при этом, каркас выполнен из двух частей, расположенных под углом и жестко закрепленных между собой стыковочной балкой и пластинами, при этом, в вертикальных стержнях выполнены пазы для установки горизонтальных стержней, а обшивка выполнена из нескольких листов, расположенных внахлест, причем в обшивке выполнены пазы, сквозь которые проходят шипы, жестко закрепленные на вертикальных стержнях каркаса, вместе с этим, с внутренней стороны стены к листам обшивки закреплены планки.
Нижний лист обшивки выполнен гнутым и усилен ребрами, жестко закрепленными к крайним вертикальным стержням каркаса.
На верхний лист обшивки внахлест установлена накладка, жестко закрепленная встык к стыковочной балке каркаса.
Вертикальные стержни каркаса выполнены из швеллера, установленного стенкой перпендикулярно обшивке.
Толщина обшивки выполнена в диапазоне от 3 до 10 мм.
Величина нахлеста листов обшивки выполнена в диапазоне от 10 до 200 мм.
Высота каркаса выполнена в диапазоне от 1500 до 3050 мм.
Угол расположения частей каркаса составляет диапазон от 15° до 45°.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - Внутренняя торцевая стена вагона-хоппера;
фиг. 2 - Внутренняя торцевая стена вагона-хоппера (вид А);
фиг. 3 - Внутренняя торцевая стена вагона-хоппера (разрез Б-Б);
фиг. 4 - Внутренняя торцевая стена вагона-хоппера (вид В);
фиг. 5 - Внутренняя торцевая стена вагона-хоппера (изометрия).
Внутренняя торцевая стена вагона-хоппера, включает каркас 1, образованный вертикальными 2, горизонтальными 3 стержнями и обшивкой 4. Каркас 1 выполнен из двух частей 1.1 и 1.2, расположенных под углом α и жестко закрепленных между собой стыковочной балкой 5 и пластинами 6. В вертикальных 2 стержнях выполнены пазы 7 для установки горизонтальных 3 стержней.  Обшивка 4 выполнена из нескольких листов, расположенных внахлест. В обшивке 4 выполнены пазы 8, сквозь которые проходят шипы 9, жестко закрепленные на вертикальных 2 стержнях каркаса 1. С внутренней стороны стены к листам обшивки 4 закреплены планки 10.
Нижний лист 4.1 обшивки 4 выполнен гнутым и усилен ребрами 11, жестко закрепленными к крайним вертикальным 2 стержням каркаса 1.
На верхний лист 4.2 обшивки 4 внахлест установлена накладка 12, жестко закрепленная встык к стыковочной балке 5 каркаса 1.
Вертикальные 3 стержни каркаса выполнены из швеллера, установленного стенкой 3.1 перпендикулярно обшивке 4.
Толщина s обшивки 4 выполнена в диапазоне от 3 до 10 мм.
Величина b нахлеста листов обшивки 4 выполнена в диапазоне от 10 до 200 мм.
Высота h каркаса 1 выполнена в диапазоне от 1500 до 3050 мм.
Угол α расположения частей 1.1 и 1.2 каркаса 1 составляет диапазон от 15° до 45°.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение каркаса из двух частей, расположенных под углом и жестко закрепленных между собой стыковочной балкой и пластинами, при этом, выполнение в вертикальных стержнях пазов для установки горизонтальных стержней, также выполнение обшивки из нескольких листов, расположенных внахлест, таким образом, что в обшивке выполнены пазы, сквозь которые проходят шипы, жестко закрепленные на вертикальных стержнях каркаса и при этом, закрепление планок к листам обшивки с внутренней стороны стены позволяет обеспечить повышение прочности и ремонтопригодности конструкции кузова вагона-хоппера, а также устойчивость к температурным деформациям и, как следствие, увеличение срока службы вагона. Применение шипов в конструкции внутренней торцевой стены обеспечивает нежесткое (плавающее) закрепление листов обшивки к каркасу, тем самым исключая коробление кузова под действием высоких температур и позволяет легко производить замену листов обшивки при повреждении. При этом применение в конструкции планок, закрепленных к листам обшивки с внутренней стороны торцевой стены, позволяет удерживать листы обшивки от смещения при температурных деформациях.
Выполнение нижнего листа обшивки гнутым и усиление его ребрами, жестко закрепленными к крайним вертикальным стержням каркаса, позволяет компенсировать расстояние от края стоек каркаса торцевой стены до разгрузочного проема бункера и при этом обеспечить необходимую прочность нижнего листа.
Установка внахлест на верхний лист обшивки накладки, жестко закрепленной встык к стыковочной балке каркаса, позволяет обеспечить свободное расширение кузова под воздействием высоких температур, тем самым исключая деформацию кузова вагона.
Выполнение вертикальных стержней каркаса из швеллера, установленного стенкой перпендикулярно обшивке, обеспечивает повышение прочности внутренней торцевой стены за счет снижения изгибающего момента.
Выполнение обшивки толщиной в диапазоне от 3 до 10 мм обеспечивает достаточную прочность и жесткость конструкции внутренней торцевой стены без превышения массы выгона.
Выполнение величины нахлеста листов обшивки в диапазоне от 10 до 200 мм исключает зазоры между листами обшивки и тем самым предотвращает потерю груза.
Выполнение высоты каркаса внутренней торцевой стены в диапазоне от 1500 до 3050 мм и угла расположения частей каркаса в диапазоне от 15° до 45° позволяет обеспечить необходимую прочность конструкции кузова и при этом сохранить полезный объем, а также произвести беспрепятственную разгрузку вагона.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и ведутся всесторонние испытания опытных образцов.