УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВЕРХНИХ ОБВЯЗОК БОКОВОЙ И ТОРЦЕВОЙ СТЕН КУЗОВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может применяться в грузовых вагонах для соединения торцевых и боковых стен кузова по их верхним обвязкам.
Из уровня техники известен узел соединения верхних обвязок боковой и торцевой стен кузова железнодорожного вагона (патент №104126, опубликованный 10.05.2011, МПК B61D 17/00), содержащий верхнюю и нижнюю накладки, жестко закрепленные на конце одной из верхних обвязок и выступающие за ее торец, причем верхняя накладка закреплена на верхней поверхности верхней обвязки боковой стены, а нижняя накладка закреплена на нижней поверхности верхней обвязки боковой стены. В выступающей части каждой накладки выполнено отверстие, а между выступающими частями размещен конец верхней обвязки торцевой стены, в котором выполнено сквозное отверстие, через которое проходит стержень, одновременно проходящий через отверстия в накладках.
Недостатками данного технического решения являются:
- использование стержня, что вызывает подвижность соединения верхних обвязок и влечет повышение износа деталей и образование люфта, вследствие чего повышается риск разрушения конструкции узла соединения в целом;
- выступание стержня за верхнюю поверхность верхней накладки в процессе разгрузки может привести к перекосу кузова относительно лап вибратора на вагоноопрокидывателе, что влечет возникновение трещин в сварных швах и деталях;
- отсутствие герметичности в узле соединения обвязок, влекущее просыпание груза, а также попадание и скапливание влаги во внутренней полости узла, что приводит к коррозии деталей узла.
Из уровня техники известен выбранный за прототип узел соединения верхних обвязок кузова полувагона (патент №157727, опубликованный 10.12.2015, МПК B61D 17/00), содержащий накладку, жестко соединенную с верхними поверхностями верхних обвязок, имеющих замкнутые поперечные сечения. Накладка выполнена в виде пластины, согнутой с образованием двух расположенных под углом относительно друг друга частей, при этом одна часть образована двумя участками-лепестками для жесткого соединения с верхними поверхностями верхних обвязок, соответственно торцевой и боковой стен, а другая часть образована клиновидным участком для сопряжения и жесткого соединения его боковыми кромками с боковыми поверхностями верхних обвязок внутри кузова полувагона.
Недостатками данного технического решения являются:
- сложность изготовления части накладки с участками-лепестками, расход металла для их выполнения и малая площадь перекрытия узла соединения верхних обвязок;
- сложность в установке накладки на верхней поверхности верхних обвязок при разности высот обвязок от уровня пола;
- большое количество, следовательно, и большая длина сварных швов, которые создают концентраторы напряжений;
- отсутствие герметичности в узле соединения обвязок, влекущее просыпание груза, а также попадание и скапливание влаги в полости самой накладки, в ее гнутой части и во внутренней полости узла, что приводит к коррозии деталей узла.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого технического решения, являются низкие прочностные характеристики узла соединения верхних обвязок торцевой и боковой стен кузова железнодорожного вагона.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности, надежности и герметичности соединения верхних обвязок торцевой и боковой стен кузова железнодорожного вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в узле соединения верхних обвязок боковой и торцевой стен кузова полувагона, содержащем верхние обвязки и листы обшивки боковой и торцевой стен кузова полувагона и усиливающий элемент, закрепленный на внутреннем углу узла соединения, согласно настоящей полезной модели усиливающий элемент жестко соединен с боковыми поверхностями верхних обвязок и выполнен в виде изогнутой в двух местах пластины, верхняя и нижняя части которой расположены под углом к средней части и имеют треугольную форму, соответствующую форме внутреннего угла узла соединения, и средняя часть выполнена четырехугольной формы.
Выполнение усиливающего элемента обеспечивает повышение прочности и надежности соединения верхних обвязок за счет жесткого соединения усиливающего элемента с боковыми поверхностями верхних обвязок боковой и торцевой стен кузова полувагона, тем самым образуя два ребра жесткости узла соединения верхней и нижней частей усиливающего элемента. Расположение верхней и нижней частей усиливающего элемента под углом к средней его части обеспечивает сток воды из внутреннего угла узла соединения, а также препятствие возникновению коррозии в данной зоне, на сварных швах, а также других внутренних «закрытых» местах (полостях) соединения, что повышает герметичность соединения.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что нижняя часть усиливающего элемента выполнена под прямым углом к средней части усиливающего элемента.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что верхняя и нижняя части усиливающего элемента выполнены под прямым углом к средней части усиливающего элемента.
Расположение верхней части или верхней и нижней частей усиливающего элемента под прямым углом к средней части обеспечивает повышение прочности и надежности узла соединения за счет наилучшей передачи нагрузки при распирающих усилиях внутри кузова полувагона в горизонтальной плоскости в верхних и нижних гранях обвязок торцевой и боковой стен кузова и соответствующих граней усиливающего элемента.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что под нижней гранью усиливающего элемента установлена дополнительная угловая пластина, жестко соединенная с ним, а также жестко соединенная с листами обшивки торцевой и боковой стен внутри кузова вагона, что обеспечивает повышение прочности и надежности узла соединения за счет образования дополнительного ребра жесткости и элемента усиления узла соединения. Кроме того, дополнительная угловая пластина образует наклонную поверхность, что обеспечивает повышение герметичности за счет перекрытия «глухих» зон в углах соединения верхних обвязок, образуя наклонную поверхность, по которой груз высыпается на вагоноопрокидыватель.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что дополнительная угловая пластина также жестко соединена с верхними обвязками боковой и торцевой стен кузова, что обеспечивает повышение прочности всей конструкции в целом за счет повышения площади распределения нагрузки, передающейся от верхних обвязок на усиливающий элемент.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что верхняя и нижняя части усиливающего элемента выполнены со срезом на вершинах.
Возможен вариант развития основного технического решения, заключающийся в том, что дополнительная угловая пластина выполнена со срезом на вершинах.
Выполнение среза на вершинах верхней и нижней пластин, а также на дополнительной угловой пластине повышает прочность и герметичность узла соединения за счет размещения сварных швов во внутреннем углу узла соединения, а именно в месте соединения усиливающего элемента и боковых поверхностей верхних обвязок боковой и торцевой стен, а также листов обшивки боковой и торцевой стен кузова железнодорожного вагона.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1 - угол грузового вагона (вид сверху), фиг. 2 - вид в направлении стрелки А, показанной на фиг. 1, фиг. 3 - вариант выполнения узла соединения (вид в направлении стрелки А, показанной на фиг. 1), фиг. 4 - вариант выполнения узла соединения (вид в поперечном разрезе).
Узел соединения верхних обвязок боковой и торцевой стен кузова железнодорожного вагона, представленный на фиг. 1-4, содержит верхние обвязки боковой и торцевой стен 1 и 2 соответственно и усиливающий элемент 3. Усиливающий элемент 3 выполнен в виде изогнутой в двух местах пластины, верхняя 4 и нижняя 5 части которой расположены под углом к средней части 6. В представленном варианте верхняя 4 и нижняя 5 части усиливающего элемента 3 расположены под прямым углом к средней части 6.
Верхняя 4 и нижняя 5 части усиливающего элемента 3 выполнены треугольной формы, соответствующей форме внутреннего угла 7 узла соединения верхних обвязок 1 и 2. Усиливающий элемент 3 приваривается к боковым поверхностям верхних обвязок боковой 1 и торцевой 2 стен кузова по кромкам 8 и 9. Также для размещения сварных швов во внутреннем угле 7 узла соединения верхняя 4 и нижняя 5 части выполнены со срезом 10 на вершине угла. Средняя часть 6 (показана на фиг. 2) выполнена четырехугольной формы.
На фиг. 3 и 4 представлен вариант развития основного технического решения, где под усиливающим элементом 3 установлена дополнительная угловая пластина 11, образующая наклонную поверхность 12, закрывающую «глухие» зоны в углах соединения верхних обвязок 1 и 2 усиливающего элемента 3 и листов обшивки боковой 13 и торцевой 14 стен кузова железнодорожного вагона. Дополнительная угловая пластина 11 жестко соединена с усиливающим элементом 3 на изгибе 15 и с листами обшивки 13 и 14 (в представленном варианте приварена по кромкам). Кроме того, дополнительная угловая пластина 11 может быть жестко соединена с боковыми поверхностями верхних обвязок 1 и 2 (в представленном варианте приварена по кромкам). Для размещения сварных швов во внутреннем угле узла соединения дополнительная угловая пластина выполнена со срезом 16 на вершине угла.
Полезная модель работает следующим образом:
Усиливающий элемент 3 выполняют из листового металла. Верхние обвязки 4 и 5 (в представленном варианте) имеют форму замкнутого профиля квадратного или прямоугольного сечения. После сборки кузова вагона производят монтаж узла соединения. Усиливающие элементы 3 закрепляют посредством сварки в каждом из верхних узлов кузова, образованных соединением верхних обвязок боковых 4 и торцевых 5 стен кузова. Сварные швы проходят по краям соединения 8 и 9 усиливающего элемента 3 и верхних обвязок 4 и 5. Дополнительную угловую пластину 11 приваривают кромками к листам обшивки боковой 13 и торцевой 14 стен кузова. Также при необходимости, дополнительную угловую пластину 11 приваривают к боковым поверхностям верхних обвязок 4 и 5 для обеспечения большей прочности узла соединения.
В процессе разгрузки вагона на вагоноопрокидывателе, благодаря наклонной поверхности 12 дополнительной угловой пластины 11, осуществляется более полное высыпание груза из углов кузова вагона.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить прочность, надежность и герметичность соединения верхних обвязок торцевой и боковой стен кузова железнодорожного вагона.