Крышка люка универсального полувагона

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к магистральным универсальным полувагонам с люками в полу кузова, и касается крышек люков кузова, предназначенных для разгрузки сыпучих грузов, загружаемых сверху. Предлагаемая полезная модель может быть использована при серийном выпуске магистральных универсальных полувагонов с люками в полу кузова и при изготовлении в качестве запасных частей для замены крышек при капитальных ремонтах полувагонов.
Известна конструкция крышки люка железнодорожного полувагона, содержащая две боковые балки, переднюю балку, петельную балку, два кронштейна запорного механизма, прикрепленные к передней балке, гофрированный лист, прикрепленный к балкам, три петли, прикрепленные к петельной балке и листу, при этом боковые балки дополнительно соединены с передней балкой и петельной балкой. В стенках боковых балок на концевых частях, прилегающих к петельной балке, выполнены пазы для крепления петель [RU 63785, B65D 90/10, 2007].
К недостаткам известного решения, выбранного в качестве ближайшего аналога, следует отнести, в частности, повышенную металлоемкость, увеличенный вес и сложность конструкции за счет применения в качестве обшивы специального гофрированного листа. Применение гофрированного листа в качестве обшивы определяет, также, наличие в нем при его изготовлении значительных остаточных напряжений, приводящих при эксплуатации к повышенной коррозии вплоть до сквозной.
Известна, наиболее близкая к заявляемой крышка люка универсального полувагона, состоящая из цельнометаллического каркаса, включающего в себя систему продольных и поперечных балок, обшивы (гофрированного листа крышки люка), петель для закрепления крышки люка на хребтовой балке полувагона, запорных кронштейнов для фиксации крышки люка в закрытом положении, скоб для фиксации закидок и элементов закрепления одного или двух торсионов, отличающаяся применением запорных кронштейнов, представляющих собой уголки, установленные под углом к оси симметрии крышки на нижние поверхности передней и поперечных балок с опорой на узел соединения, в том числе и на усиливающую косынку, и имеющих меньший вылет за передний край крышки за счет усеченного конца кронштейна, образующего поверхность, параллельную переднему краю крышки, что позволяет устанавливать ее на универсальные полувагоны габаритов [RU 130274, B61D 17/00, B61D 7/02, 2010].
Недостатком известного технического решения является высокая металлоемкость крышки и низкая надежность при эксплуатации, а, также, как и в предыдущем техническом решении сложность конструкции за счет применения в качестве обшивы специального гофрированного листа. Применение гофрированного листа в качестве обшивы определяет, также, наличие в нем при его изготовлении значительных остаточных напряжений, приводящих при эксплуатации к повышенной коррозии вплоть до сквозной.
Задачей предлагаемой полезной модели является совершенствование конструкции крышки люка, направленное на сокращение и упрощение сборочных операций, снижение трудоемкости работ по переналадке оборудования при изготовлении крышек люков для комплектации полувагонов разных габаритов.
Техническим результатом заявляемого технического решения является удешевление серийного выпуска крышек за сет снижения металлоемкости и упрощения конструкции крышек люков, значительное снижение затрат на технологическую подготовку производства, повышение производительности труда.
Выполнение поставленной задачи достигается тем, что крышка люка универсального полувагона, состоящая из металлического каркаса, включающего в себя систему продольных и поперечных балок, верхнего листа обшивы крышки, петель для закрепления крышки люка на хребтовой балке полувагона, запорных кронштейнов для фиксации крышки люка в закрытом положении и элементов закрепления торсионов для уравновешивания крышки. При этом верхний лист обшивы крышки люка выполнен плоским с отгибом с края, примыкающего к хребтовой балке, а каркас крышки выполнен с двумя поперечными средними балками, расположенными на равных расстояниях между собой, передней и задней балками, при этом элементы закрепления торсионов выполнены в виде отверстий, выполненных в боковых стенках продольных балок и соосных с ними крючкообразных элементов, приваренных к внутренней поверхности листа.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображено:
Фиг. 1 - общий вид крышки люка, установленной в раме кузова универсального полувагона;
Фиг. 2 - вид А (общий вид крышки снизу).
Крышка люка универсального полувагона, состоящая из металлического каркаса 1, включающего в себя систему продольных 2, 3 и поперечных балок передней 4 и задней 5, верхнего листа обшивы 6 крышки, петель 7 для закрепления крышки люка на хребтовой балке 8 полувагона, запорных кронштейнов 9, 10 для фиксации крышки люка в закрытом положении и элементов 11 закрепления торсионов 12 для уравновешивания крышки. Верхний лист обшивы 6 крышки люка выполнен плоским с отгибом 13 с края, примыкающего к хребтовой балке 8, а каркас 1 крышки выполнен с двумя поперечными средними балками 14, 15, расположенными на равных расстояниях между собой, передней 4 и задней 5 балками, при этом элементы закрепления торсионов 12 выполнены в виде отверстий 16, выполненных в боковых стенках продольных балок 2, 3 и соосных с ними крючкообразных элементов 16, 17, приваренных к внутренней поверхности листа 6. При этом одно плечо 18 торсиона 12 жестко сопряжено с рычагом 19, установленном на шарнире 18, а второе плечо 20 торсиона 12 расположено внутри продольных балок 2, 3. Также на Фиг. 1 обозначены следующие позиции:
21 - ось торсиона;
22 - нижний пояс полувагона.
Выполнение крышки люка с двумя поперечными средними балками позволяет снизить изгибающие моменты в верхнем листе обшивы по сравнению с базовой крышкой люка с одной средней поперечной балкой в 3,5-4,0 раза, что позволяет уменьшить толщину листа обшивы с 4,8 до 4,0 мм.
Для обоснования технической эффективности предлагаемого технического решения выполнено компьютерное моделирование деформации и остаточных напряжений в конструкции крышек люков с разной конструкцией каркаса и листа обшивы крышки люка (гофрированный и плоский листы с толщиной 4,0, 4,2 и 4,8 мм) при статической и динамической нагрузке (падение груза массой 0,3 и 2,0 тонны с высоты 3 м. при загрузке полувагона). Результаты моделирования показывают, что основное влияние на прогибы крышек имеет конструкция каркаса, а, именно, расстояния между элементами каркаса. Моделирование, также, показывает, что гофрированный лист обшивы крышки после нескольких ударов глыб при загрузке полувагона становится плоским и, даже, выгибается в противоположную сторону. При этом напряжения в листе обшивы складываются с остаточными напряжениями в гофрах при изготовлении листов, что негативно сказывается на деформации крышки в целом, а, также, приводит к повышенной коррозии листа обшивы. В результате компьютерного моделирования построена настоящая конструкция крышки люка, сочетающая применение каркаса крышки с двумя промежуточными поперечными балками и плоского листа обшивы толщиной 4 мм. Заявленная конструкция крышки позволяет снизить по сравнению с типовой проектной крышкой, применяемой в настоящее время в конструкции полувагона (каркас с одной поперечной балкой и гофрированный лист обшивы толщиной 4,8 мм) остаточные напряжения и деформации крышки люка на 15-30% и снизить металлоемкость до 12% при уменьшении себестоимости изготовления крышки до 30%. Кроме этого общее снижение металла на один полувагон составит 245 кг и, соответственно, на эту же величину увеличится грузоподъемность полувагона. При этом технология и оборудование для изготовления крышек люков остаются прежними, как в базовом варианте.