ПРОДОЛЬНЫЙ БОРТ ВАГОНА ДУМПКАРА

Предложенная полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкции вагонов думпкаров, предназначенных для эксплуатации в карьерах и открытых горных разработках.
Из уровня техники известен продольный борт вагона типа думпкар (Патент России на изобретение № 2575741, опубликован 20.02.2016), содержащий сварную металлоконструкцию, выполненную в виде функциональной внутренней обшивки, продольных обвязок, соединенных между собой торцевыми стенками-стойками, петель для шарнирных соединений с кузовом и с механизмом открывания борта, причем верхняя большая часть функциональной внутренней обшивки борта расположена под углом 130-135° к ее нижней части, которая в свою очередь расположена под углом 40-45° к полу кузова в поездном положении.
Известен борт продольный вагона думпкара (Патент России на полезную модель №44293, опубликован 10.03.2005), содержащий жестко соединенные стальные: полотно, верхний, средний и нижний пояса, поворотные кронштейны и узлы жесткости; по краям борта расположены левая и правая петли и установлены крайние узлы жесткости, средние узлы жесткости установлены вдоль полотна, чередуясь с поворотными кронштейнами, верхний и нижний пояса содержат швеллерные элементы, а верхняя часть верхнего пояса имеет козырек, при этом средний пояс содержит швеллерный элемент с обращенными вверх полками, причем полки швеллерного элемента верхнего пояса обращены вниз, расположены оппозитно полкам швеллерного элемента среднего пояса и отделены от них промежутком, закрытым полотном, козырек выполнен в форме уголка, а каждый из крайних узлов жесткости выполнен в виде косынки, жестко соединяющей соответствующую петлю с нижним поясом.
Кроме того, известен продольный борт вагона-самосвала тяжелого типа (Патент России на полезную модель №109067, опубликован 10.10.2011), принятый за прототип, содержащий сварную металлоконструкцию, выполненную в виде функциональной внутренней обшивки, петель для шарнирных соединений с кузовом и с механизмом открывания борта, нескольких продольных обвязок, верхняя из которых усилена продольным элементом, соединенных между собой торцевыми стенками-стойками и промежуточными стойками, причем по меньшей мере, верхняя продольная обвязка выполнена из квадратной трубы с поперечным сечением 160×160×6 мм или замкнутого гнутого прокатного профиля с аналогичным поперечным сечением, и ее усиливающий продольный элемент выполнен двухскатным в виде уголка, наложенного своими полками на верхнюю сторону или на две верхние смежные стороны квадратной трубы, или замкнутого гнутого прокатного профиля, и промежуточные стойки выполнены из нижних и верхних частей, при этом петли для шарнирных соединений с кузовом выполнены совместно с утолщенными нижними частями промежуточных стоек, и последние соединены между собой и с торцевыми стенками-стойками продольными вставками, образующими нижнюю продольную обвязку сварной металлоконструкции.
Недостатком известных технических решений, в том числе прототипа, является недостаточная прочность продольного борта вагона думпкара.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема недостаточной прочности продольного борта вагона думпкара.
Технический результат заключается в повышении прочности продольного борта вагона думпкара.
Технический результат достигается тем, что продольный борт вагона думпкара содержит верхнюю обвязку, нижний пояс, внутреннюю обшивку, вертикальные стойки, петли для шарнирного соединения с кузовом, причем он содержит не менее трех продольных балок, которые с вертикальными стойками образуют каркас, соединенный с внутренней обшивкой, причем между продольными балками закреплена наружная обшивка, при этом верхняя обвязка выполнена из гнутого листового профиля и дополнительно содержит внутренние усиливающие элементы, а нижний пояс также дополнительно содержит усиливающие элементы.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что продольные балки выполнены из швеллера.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что листы наружной обшивки закреплены на полках швеллера продольных балок.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что продольный борт вагона думпкара выполнен коробчатого сечения.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что по торцам продольного борта вагона думпкара установлены заглушки.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых показано:
Фиг.1 – общий вид продольного борта вагона думпкара, где 1 – верхняя обвязка, 5 – петли, 6 – продольные балки, 7 – наружная обшивка, 10 – заглушки.
Фиг.2 – вид снаружи продольного борта вагона думпкара (в разрезе), где 1 – верхняя обвязка, 2 – нижний пояс, 3 – внутренняя обшивка, 4 – вертикальные стойки, 5 – петли, 6 – продольные балки, 8 – усиливающие элементы, 9 – усиливающие элементы, 10 – заглушки.
Фиг.3 – вид внутренней стороны продольного борта вагона думпкара, где 1 –верхняя обвязка, 3 – внутренняя обшивка.
Фиг.4 – поперечный разрез продольного борта вагона думпкара, где 1 – верхняя обвязка, 3 – внутренняя обшивка, 5 – петли, 6 – продольные балки, 7 – наружная обшивка.
Фиг.5 – график зависимости уровня напряжений (МПа) в верхней обвязке продольного борта вагона думпкара от длины борта для разного количества поперечных балок в конструкции.
Продольный борт вагона думпкара (Фиг.1-Фиг.4) выполнен коробчатого сечения и содержит верхнюю обвязку 1, нижний пояс 2, внутреннюю обшивку 3, выполненную из листового проката, вертикальные стойки 4, петли 5 для шарнирного соединения с кузовом. Заявленный продольный борт вагона думпкара содержит не менее трех продольных балок 6, выполненных из швеллера, которые с вертикальными стойками 4 образуют каркас, прикрепленный к внутренней обшивке 3. Между продольными балками закреплена наружная обшивка 7, выполненная из листового проката. В совокупности со стенками продольных балок 6 листы наружной обшивки 7 создают наружную поверхность продольного борта. Верхняя обвязка 1 выполнена из гнутого листового профиля и дополнительно содержит внутренние усиливающие элементы 8, при этом нижний пояс дополнительно также содержит усиливающие элементы 9. По торцам продольного борта вагона думпкара установлены заглушки 10, выполненные из листа.
За счет наличия в конструкции продольного борта вагона думпкара не менее трех продольных балок 6, выполненных из швеллера, которые с вертикальными стойками 4 образуют каркас, прикрепленный к внутренней обшивке 3, причем между продольными балками закреплена наружная обшивка, образуется замкнутый коробчатый профиль продольного борта, обладающий наилучшим сопротивлением кручению. Тем самым обеспечивается повышение прочности продольного борта вагона думпкара. Закрепление наружной обшивки 7 на продольных балках 6 обеспечивает повышение жесткости листов наружной обшивки 7, а также замыкает пустые пространства между продольными балками 6, образуя единую наружную поверхность продольного борта вагона думпкара.
За счет выполнения продольных балок 6 из швеллера повышается прочность конструкции.
Установлено, что, исходя из конструктивных особенностей продольного борта вагона думпкара, максимальные напряжения возникают в средней части в продольном направлении верхней обвязки 1. При выполнении конструкции продольного борта вагона думпкара из менее чем трех продольных балок 6, напряжения в верхней обвязке 1 не удовлетворяют критерию прочности при разгрузке вагона. На фигуре 5 приведены значения напряжений в верхней обвязке 1 продольного борта вагона думпкара при использовании двух, трех и четырех продольных балок 6. Как видно из графика, напряжения (МПа) в верхней обвязке 1 продольного борта вагона думпкара с двумя продольными балками 6 превосходят допустимые значения, при четырех продольных балках 6 напряжения существенно ниже допускаемых значений. При трех продольных балках 6 напряжения в верхней обвязке 1 продольного борта вагона думпкара не превосходят допустимые значения, что подтверждает выбранное оптимальное количество продольных балок 6 в конструкции продольного борта вагона думпкара.
За счет выполнения верхней обвязки 1 из гнутого листового профиля и дополнительного содержания внутренних усиливающих элементов 8 обеспечивается повышение прочности продольного борта вагона думпкара. Нижний пояс 2 дополнительно содержит усиливающие элементы 9, выполненные в виде, например, косынок, что также обеспечивает повышение прочности продольного борта вагона думпкара.
Внутренняя обшивка 3, изготовленная из листового проката, представляет собой ровную внутреннюю поверхность продольного борта, что исключает скопление на ней груза при открытии борта. Наружная обшивка 7, изготовленная из листового проката и закрепленная между продольными балками, представляет собой ровную наружную поверхность продольного борта, что препятствует скоплению на ней груза.
По торцам борта вагона думпкара установлены заглушки 10, выполненные из листа, обеспечивающие также повышение прочности продольного борта вагона думпкара. Продольный борт вагона думпкара содержит не менее шести петель 5, выполненных в вертикальных стойках 4, которые служат поперечными усиливающими элементами в конструкции продольного борта вагона думпкара.
Таким образом, как показано в вышеприведённом описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в повышении прочности продольного борта вагона думпкара.
Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники грузовых вагонах думпкарах, предназначенных для эксплуатации в карьерах и открытых горных разработках.