Торцевая стена грузового вагона

Полезная модель относится к области транспорта и, более конкретно, к железнодорожным грузовым вагонам.
Известен патент на полезную модель РФ № 63305 (дата приоритета: 22.01.2007, дата публикации: 27.05.2007) «Кузов грузового вагона», который содержит раму, на которой смонтированы боковые и торцевые стены, при этом торцевая стена выполнена из верхней обвязки, горизонтальных поясов, двух боковых стоек, усиливающих стоек, нижней обвязки, листов обшивки. Горизонтальные пояса расположены параллельно верхней и нижней обвязкам по всей ширине торцевой стены. Одна из усиливающих стоек установлена между нижним и средним горизонтальными поясами. Две другие стойки установлены под нижним поясом.
Недостатком торцевых стен данного кузова грузового вагона является недостаточная прочность торцевых стен в связи с тем, что горизонтальные пояса не содержат дополнительных усиливающих элементов.
Известен патент на полезную модель № 170074 (дата приоритета: 08.08.2016, дата публикации: 13.04.2017) «Полувагон», включающий в себя кузов, в котором каждая торцевая стена состоит из обшивки и каркаса в виде подкрепляющих элементов. Имеет две усиливающие стойки для соединения торцевой стены с основанием, при этом усиливающие стойки имеют три стенки, две из которых, боковые, выполнены в виде плоских пластин, расположенных вертикально, а одна, фронтальная, объединяет боковые. При этом каждая боковая стенка имеет изгиб в соответствующей вертикальной плоскости, в которой она расположена, направленный наружу кузова.
Известная торцевая стена включает горизонтальные подкрепляющие элементы, которые не содержат дополнительных элементов жесткости, что может привести к недостаточной устойчивости горизонтальных элементов и торцевой стены к изгибающим моментам, возникающим от давления перевозимого в кузове груза, что является недостатком известного полувагона.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является торцевая стена полувагона, известная из патента на полезную модель РФ № 108013 (дата приоритета: 13.01.2011, дата публикации: 10.09.2011), включающая верхнюю обвязку, жестко соединенную с листовой обшивкой, которая усилена верхним, нижним, средним горизонтальными поясами и вертикальными подкрепляющими элементами, симметрично расположенными относительно оси торцевой стены. При этом на верхней обвязке и верхнем горизонтальном поясе установлены усиливающие накладки, расположенные по центру указанных балок и симметрично относительно оси торцевой стены; на двух крайних вертикальных подкрепляющих элементах сверху и снизу относительно нижнего горизонтального пояса установлены усиливающие накладки.
Усиливающие накладки, расположенные на горизонтальных поясах и на вертикальных поясах, не обеспечивают увеличение прочности вдоль вертикальных подкрепляющих элементов, а усиливающие накладки, установленные на вертикальные подкрепляющие элементы, не обеспечивают предотвращение возникновения напряжений вдоль горизонтальных поясов. Также недостатком прототипа является увеличение толщины горизонтальных поясов за счет наличия на них усиливающих накладок.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эксплуатационной надежности за счет увеличения прочности торцевых стен при повышении прочностных характеристик горизонтальных балок торцевых стен.
При этом не увеличивается профиль торцевой стены в части увеличения толщины горизонтальных балок.
Кроме того, дополнительно увеличивается грузоподъемность вагонов с установленными заявленными торцевыми стенами.
Кроме того, за счет наличия ребер в местах пересечения горизонтальных балок с вертикальными увеличивается жесткость каркаса, что также влияет на повышение прочности торцевой стены вагона.
Технический результат обеспечивается за счет того, что торцевая стена грузового вагона содержит каркас, выполненный из горизонтальных и вертикальных балок, и установленную на каркас обшивку, при этом в местах соединения горизонтальных и вертикальных балок внутри горизонтальных балок установлены усиливающие ребра. При этом ребра могут быть расположены симметрично относительно соответствующих стенок вертикальных балок.
Торцевая стена грузового вагона в местах пересечения горизонтальных балок с вертикальными балками может содержать по два ребра, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок.
Торцевая стена грузового вагона может содержать ребра, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок, при котором внешняя поверхность стенок вертикальных балок и внутренняя поверхность пары ребер находятся в одной плоскости.
Торцевая стена грузового вагона может содержать ребра, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок, при котором внутренняя поверхность стенок вертикальных балок и внешняя поверхность пары ребер находятся в одной плоскости.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
фиг. 1 – торцевая стена вагона,
фиг. 2 – разрез А-А горизонтальной балки,
фиг. 3 – каркас торцевой стены,
в которых
1 – горизонтальные балки;
2 – вертикальные балки;
3 – обшивка;
4 – ребра;
5 – верхняя обвязка.
Торцевая стена (фиг. 1) грузового вагона содержит каркас, выполненный из горизонтальных балок 1 и вертикальных балок 2, и установленную на каркас обшивку 3. При этом внутри горизонтальных балок 1, в местах их пересечения с вертикальными балками 2, установлено по два ребра 4.
Торцевая стена грузового вагона в местах пересечения горизонтальных балок 1 с вертикальными балками 2 может содержать по два ребра 4, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок 2.
Торцевая стена грузового вагона может содержать ребра 4, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок 2, при котором внешняя поверхность стенок вертикальных балок 2 и внутренняя поверхность пары ребер 4 находятся в одной плоскости. Такая установка ребер 4, со смещением относительно стенок вертикальных балок 2, также позволяет увеличить устойчивость горизонтальных балок 1 к нагрузкам.
Торцевая стена грузового вагона может содержать ребра 4, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок 2, при котором внутренняя поверхность стенок вертикальных балок и внешняя поверхность пары ребер 4 находятся в одной плоскости. Данное расположение ребер 4 также увеличивает прочность торцевой стенки вдоль вертикальных балок 2.
Торцевая стена грузового вагона может содержать ребра 4, установленные со смещением относительно стенок вертикальных балок 2, при котором внутренняя поверхность стенки вертикальной балки и внешняя поверхность ребра находится в параллельных плоскостях на расстоянии не менее 1 мм.
Каждое ребро 4 может быть установлено таким образом, чтобы оно было продолжением стенок вертикальных балок 2 во внутренней полости горизонтальных балок 1. В результате этого стенки вертикальных балок 2 соединены в местах их пересечения с горизонтальными балками 1 с помощью ребер 4. Т.е. стенки вертикальных балок 2 могут соединятся от нижней обвязки (на фигурах не показана) торцевой стены через стенки горизонтальных балок 1 до верхней обвязки 5.
Внутри балок верхней обвязки 5 могут быть установлены ребра 4 также, как это выполнено внутри горизонтальных балок 1.
На разрезе А-А, изображенного на фиг. 2, горизонтальной балки 1 содержат три равноудаленные пары ребер 4.
На фиг. 3 изображен каркас торцевой стены грузового вагона. На фиг. 3 видно, что за счет наличия нескольких пар ребер 4, установленных внутри горизонтальных балок 1, обеспечивается повышение прочности каркаса и эксплуатационной надежности торцевой стены.
Ребра 4 могут быть выполнены из стальных листов.
При экстремальных эксплуатационных нагрузках (соударение вагонов, экстренное торможение, резкое трогание с места и т.п.) продольные силы от автосцепных устройств (на фигурах не изображены), через жесткий силовой каркас, образованный вертикальными балками 2 и горизонтальными балками 1, внутри которых, в местах их пересечения с вертикальными балками 2, имеется по два ребра 4, нагрузки распределяются равномерно по всей поверхности торцевой стены. Благодаря обширному (равномерному) распределению силового потока задействованы силовые элементы (ребра 4) торцевой стены, при этом не перегружаются по напряженному состоянию горизонтальные балки 1 и вертикальные балки 2. Кроме того, и после прекращения действия экстремальных нагрузок балки 1 и 2 не получают остаточных деформаций. Также прочность обеспечивается при экстремальном воздействии на торцевую стену, сопровождающемся последующим инерционным воздействием насыпного груза. При этом дальнейшая реакция от инерционного воздействия на торцевую стену воспринимается вдоль горизонтальных балок 1 в горизонтальном сечении и вдоль вертикальных балок 2 и ребер 4 в вертикальном сечении.
В условиях эксплуатации грузовых вагонов с торцевыми стенами заявленной конструкции при ускорениях и торможениях действует существенная масса насыпного груза, при этом минимизируется воздействие остаточных деформаций в профиле каркаса.
Заявленная полезная модель может быть использована в конструкции торцевых стен полувагонов.