БОКОВАЯ СТЕНА КУЗОВА ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному железнодорожному составу, а именно к конструкции боковой стены кузова полувагона, в частности полувагона с увеличенной базой, например, полувагона для щепы.
Из уровня техники известна боковая стена 4-осного цельнометаллического полувагона для технологической щепы (модель 22-478, Альбом-справочник «Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР, М.: «Транспорт», 1989, стр. 57), содержащий кузов, закрепленный на раме, установленной на ходовые тележки. Кузов полувагона содержит пол и боковые и торцевые стены. Боковые стены содержат стойки, обшивку и нижние и верхние обвязки.
Известна боковая стена кузова полувагона (RU 146303 U1, опубл. 10.10.2014), которая включает верхнюю и нижнюю обвязки, угловые стойки в виде полос и обшивку, перекрытая внутренними и наружными вставками, выполняющими функции промежуточных стоек боковой стены.
Технической проблемой, присущей указанным техническим решениям, является увеличение расчетных напряжений в центральной части верхней обвязки боковой стены кузова полувагона в процессе эксплуатации из-за ослабления поперечного сечения верхней обвязки вследствие действия внешних напряжений, что приводит к появлению трещин и изломов в стенках верхней обвязки боковой стенки кузова полувагона.
В полувагонах с увеличенной базой центральная часть кузова является местом воздействия максимальных нагрузок, в частности от веса груза при движении груженого полувагона, так как центр масс кузова находится в центре при опоре полувагона на две ходовые тележки в консольных частях полувагона. Соответственно, момент сил тяжести имеет максимальное значение именно в центре кузова, что также оказывает нагрузку на боковые стены кузова полувагона, в связи с чем в процессе эксплуатации могут возникать трещины на верхней обвязке, обшивке и центральной стойке боковых стен кузова полувагона.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности боковой стены кузова полувагона за счет упрочнения боковой стены кузова полувагона в ее центральной части.
Указанный технический результат достигается тем, что боковая стена кузова полувагона, содержащая стойки, обшивку, верхнюю и нижнюю обвязки, согласно настоящей полезной модели, в центральной части содержит усиливающую накладку, жестко закрепленную на верхней обвязке и центральной стойке и выполненную толщиной d, которая составляет от 4 до 10 мм. Усиливающая накладка может перекрывать внутреннюю сторону верхней обвязки на величину h, которая составляет от 15 до 160 мм. Усиливающая накладка может перекрывать центральную стойку боковой стены на величину Н, составляющую от 140 до 350 мм. Усиливающая накладка может быть выполнена шириной W в диапазоне размеров от 200 до 600 мм. Усиливающая накладка может быть выполнена с расширениями. Усиливающая накладка может быть выполнена из гнутого П-образного профиля.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что боковая стена кузова полувагона в центральной части содержит усиливающую накладку. Такое отличие дает основание утверждать о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности - «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1 - боковая стена кузова полувагона, фиг. 2 - увеличенный фрагмент А фиг. 1, фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1.
Боковая стена, представленная на фиг. 1, содержит стойки 1, нижнюю обвязку 2, верхнюю обвязку 3 и обшивку 4. В центральной части боковой стены (фиг. 2) установлена усиливающая накладка 5, выполненная толщиной d. Усиливающая накладка 5 жестко закреплена на верхней обвязке 3 и центральной стойке 1 и при этом перекрывает внутреннюю сторону 3.1 верхней обвязки 3 на величину h и центральную стойку 1 с внешней стороны на величину Н. В представленном варианте усиливающая накладка 5 выполнена переменной толщины W с расширениями 5.1.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении прочности, достигается следующим образом.
Закрепление усиливающей накладки на верхней обвязке и центральной стойке в центральной части боковой стены кузова полувагона обеспечивает локальное повышение жесткости и способности восприятия нагрузок, действующих на боковую стену кузова полувагона, за счет увеличения площади распределения нагрузок, а, следовательно, обеспечивает и упрочнение боковой стены кузова полувагона, что приводит к повышению прочности боковой стены кузова полувагона.
Результаты расчетов на прочность показали, что закрепление усиливающей накладки в центральной части боковой стены кузова обеспечивает уменьшение возникающих расчетных напряжений при действии нормативных режимов нагрузки до 20%. Минимальное значение толщины d усиливающей накладки обусловлено недопущением повреждений усиливающей накладки в процессе эксплуатации, а максимальное значение толщины d усиливающей накладки обусловлено конструктивной особенностью для возможного и корректного соединения всех деталей в центральной части боковой стены кузова полувагона.
Использование усиливающей накладки на боковой стене кузова полувагона с увеличенной базой обеспечивает повышение прочности боковой стены за счет локального повышения жесткости в центральной части, являющейся местом воздействия нагрузок от максимального значения момента сил тяжести, действующей на полувагон.
Выполнение и закрепление усиливающей накладки, перекрывающей внутреннюю сторону верхней обшивки боковой стены на величину h обеспечивает повышение прочности боковой стены кузова полувагона упрочняя центральную часть верхней обвязки боковой стены за счет локального повышения жесткости вследствие увеличения площади распределения нагрузок.
Перекрытие усиливающей накладкой центральной стойки боковой стены с внешней стороны обеспечивает локальное повышение жесткости и способности восприятия нагрузки за счет увеличения площади распределения нагрузок и перераспределения действующих нагрузок, в том числе на стойку боковой стены кузова полувагона, что способствует повышению прочности боковой стены кузова полувагона.
Диапазоны значений величин h (от 15 до 160 мм) и Н (от 140 до 350 мм) обусловлены с меньшей стороны прочностными характеристиками, в частности, недопущением возникновения повреждений усиливающей накладки в процессе эксплуатации полувагона, а с большей стороны - рациональностью по массовым характеристикам, другими словами, при незначительном увеличении прочности начинает увеличиваться масса боковой стены кузова полувагона.
Выполнение усиливающей накладки шириной W, значение которой равно 200 мм, обеспечивает полное перекрытие места соединения центральной стойки и верхней обвязки боковой стены кузова полувагона и его локального упрочнение, что способствует повышению прочности боковой стены кузова полувагона. Усиливающая накладка, выполненная переменной ширины с расширениями в зоне верхней обвязки, обеспечивает повышение прочности боковой стены кузова полувагона за счет увеличения площади распределения действующих нагрузок. Ширина W усиливающей накладки в зоне расширений может достигать 600 мм, что обусловлено рациональностью по массовым характеристикам.
Усиливающая накладка, выполненная из гнутого П-образного профиля, обеспечивает равномерное распределение действующих нагрузок по поверхности усиливающей накладки, тем самым повышая прочность боковой стены кузова полувагона.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность боковой стены кузова полувагона.