ПОЛУВАГОН

Предлагаемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для использования в конструкции железнодорожного грузового вагона, в частности полувагона.
Из альбома-справочника «Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм», изд. ПКБ, 1998 г., с. 61 известен полувагон, включающий в себя ходовые тележки, раму, закрепленные на раме боковые и торцевые стены, которые включают в себя верхние обвязки, при этом верхняя обвязка торцевой стены кузова универсального грузового четырехосного полувагона модели 12-132 соединена с верхней обвязкой боковой стены этого кузова с использованием одной накладки, приваренной к обеим обвязкам. Узел аналогичной конструкции применяется в большинстве полувагонов, эксплуатирующихся в России.
К недостаткам известного полувагона относится высокая повреждаемость и недостаточная надежность соединительного узла его верхних обвязок при нагрузках, имеющих место при эксплуатации. К ним можно отнести распорную нагрузку на боковую и торцевую стены, ударную нагрузку и силы инерции груза, направленные в торцевую стену, силы, возникающие в процессе разгрузки вагона на вагоноопрокидывателях. Вследствие жесткого сварного соединения накладками обеих верхних обвязок указанные нагрузки приводят к возникновению силовых моментов в соединительном узле, накоплению в нем усталостных повреждений и его разрушению.
Известен кузов железнодорожного полувагона (RU 2325294), содержащий раму с закрепленными на ней торцевыми и боковыми стенами, состоящими из панелей обшивки и каркасов, которые состоят из стоек, поясов и обвязок, при этом верхняя обвязка торцевой стены кузова соединена с верхней обвязкой боковой стены этого кузова с использованием двух накладок, верхняя из которых жестко закреплена на лежащих в одной плоскости верхних поверхностях обеих обвязок на их концах, а нижняя проходит перпендикулярно верхней накладке и жестко закреплена на обеих обвязках с внешней боковой стороны кузова.
Недостатки этого кузова полувагона совпадают с недостатками известного полувагона, указанного первым, а использование двух перпендикулярных друг другу накладок приводит к большей жесткости конструкции узла и ускоренному накоплению в нем усталостных повреждений.
Наиболее близким решением к заявляемому является узел для соединения верхней обвязки боковой стены кузова железнодорожного грузового вагона с верхней обвязкой торцевой стены этого кузова (RU 104126), который содержит верхнюю накладку и нижнюю накладку, жестко закрепленные на одном конце верхней обвязки боковой стены и выступающие за торец верхней обвязки боковой стены, причем верхняя накладка закреплена на верхней поверхности верхней обвязки боковой стены. Нижняя накладка в известном узле закреплена на нижней поверхности верхней обвязки боковой стены и выступает за торец верхней обвязки боковой стены на величину выступающей части верхней накладки. В выступающей части каждой накладки выполнено отверстие, а между выступающими частями обеих накладок размещен конец верхней обвязки торцевой стены, в котором выполнено сквозное отверстие, через которое проходит стержень, одновременно проходящий через отверстия в накладках. Стержень, снабженный на одном конце головкой, обеспечивает подвижность соединения в шарнире.
Недостатком известного решения является недостаточная устойчивость узла для соединения верхних обвязок к действию динамических нагрузок при эксплуатации полувагона с таким узлом, в особенности при роспуске полувагонов в груженом состоянии с сортировочных горок, когда резкая остановка полувагона в результате соударения о другой вагон приводит к возникновению значительных динамических нагрузок в указанном узле, возникновению наклепа с дальнейшим появлением трещин и разрушением узла.
Технической проблемой является недостаточная надежность узла соединения верхних обвязок стен полувагона.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение устойчивости узла соединения верхних обвязок боковых и торцевых стен полувагона к действию динамических нагрузок.
Технический результат достигается тем, что полувагон, содержащий ходовые тележки, раму, закрепленные на раме боковые и торцевые стены, каждая из которых содержит верхнюю обвязку в виде продолговатого металлического элемента коробчатого поперечного сечения, при этом для соединения верхней обвязки боковой стены с верхней обвязкой торцевой стены полувагон содержит верхнюю накладку и нижнюю накладку, жестко закрепленные на одном конце верхней обвязки боковой стены и выступающие за торец верхней обвязки боковой стены, причем верхняя накладка закреплена на верхней поверхности верхней обвязки боковой стены. Нижняя накладка закреплена на нижней поверхности верхней обвязки боковой стены. В выступающей части каждой накладки выполнено отверстие, а между выступающими частями обеих накладок размещен конец верхней обвязки торцевой стены, в котором выполнено сквозное отверстие, через которое проходит стержень, одновременно проходящий через отверстия в накладках. Стержень, снабженный на одном конце головкой, обеспечивает подвижность соединения в образованном шарнире. При этом в отличие от известных решений:
- верхняя накладка выступает за торец верхней обвязки боковой стены на величину, большую, чем нижняя;
- верхняя накладка выполнена большей толщины и длины, чем нижняя;
- головка стержня выполнена вытянутой формы, например в виде овала или прямоугольника с закругленными или скошенными углами, или более сложной формы, и ориентирована в отверстии верхней накладки вдоль верхней обвязки боковой стены;
- верхняя поверхность головки стержня расположена на одном уровне или ниже верхней плоскости верхней накладки;
- на нижней части установленного в отверстия накладок и верхней обвязки торцевой стены стрежня установлена скоба;
- нижняя часть стрежня выполнена с бобышкой или с переменным сечением по длине, либо пазом для фиксации за счет скобы;
- нижняя накладка подкреплена приваренной к наружной поверхности обшивки боковой стены трапециевидной накладкой и расположенным на накладке ортогонально к ней вертикальным ребром.
Благодаря увеличению величины выступания верхней накладки за торец верхней обвязки боковой стены по сравнению с нижней достигается увеличение ширины перемычки у отверстия для стержня на верхней накладке как более нагруженной, а также за счет увеличения толщины верхней накладки по сравнению с нижней достигается повышение устойчивости перемычки верхней накладки к образованию наклепа и возникновению трещин при соударениях с головкой стержня.
Увеличение длины верхней накладки позволяет увеличить длину сварных швов, которыми она закрепляется на верхней обвязке, что повышает надежность ее крепления.
Выполнение головки стержня вытянутой формы, например в виде овала или прямоугольника с закругленными или скошенными углами, или более сложной формы, и ориентация ее в продолговатом отверстии верхней накладки вдоль верхней обвязки боковой стены, а также расположение верхней поверхности головки стержня на одном уровне или ниже верхней плоскости верхней накладки увеличивает площадь поверхности и обеспечивает более эффективное восприятие и передачу продольных динамических нагрузок между верхними обвязками боковых и торцевых стен при движении полувагона.
Размещение скобы на нижней части установленного в отверстиях накладок и верхней обвязки торцевой стены стрежня, а также выполнение нижней части стрежня с бобышкой или с переменным сечением по длине, либо с пазом для фиксации за счет скобы предохраняет стержень от выпадения из отверстий при разгрузке вагона на вагоноопрокидывателе, что, в свою очередь, обеспечивает сохранение восприятия и передачи динамических нагрузок в узле соединения верхних обвязок без разрушения, в том числе и при такой разгрузке.
Благодаря подкреплению нижней накладки при помощи приваренной к наружной поверхности обшивки боковой стены трапециевидной накладки и расположенного на накладке ортогонально к ней вертикального ребра происходит усиление узла соединения верхних обвязок.
Таким образом, предлагаемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить устойчивость узла соединения верхних обвязок боковых и торцевых стен полувагона к действию динамических нагрузок при эксплуатации полувагона.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, на которых схематично показаны:
на фиг. 1 - главный вид полувагона;
на фиг. 2 - вид на полувагон сверху (разрез);
на фиг. 3 - увеличенный вид фрагмента Б, отмеченного на фиг. 1, с местным разрезом;
на фиг. 4 - увеличенный вид А, отмеченный на фиг. 1;
на фиг. 5 - трехмерное изображение стержня.
Полувагон (фиг. 1) содержит ходовые тележки 1, раму 2, закрепленные на раме 2 боковые 3 и торцевые 4 стены, каждая боковая стена 3 (фиг. 2) содержит верхнюю обвязку 5 боковой стены, каждая торцевая стена 4 содержит верхнюю обвязку 6 торцевой стены, при этом (фиг. 3 и 4) для соединения верхней обвязки 5 боковой стены с верхней обвязкой 6 торцевой стены полувагон содержит верхнюю накладку 7 и нижнюю накладку 8, жестко закрепленные на одном конце верхней обвязки 5 боковой стены и выступающие за торец верхней обвязки 6 боковой стены, причем верхняя накладка 7 закреплена на верхней поверхности верхней обвязки 5 боковой стены. Нижняя накладка 8 закреплена на нижней поверхности верхней обвязки 5 боковой стены. В выступающей части каждой накладки 7 и 8 выполнено отверстие, а между выступающими частями обеих накладок 7 и 8 размещен конец верхней обвязки 6 торцевой стены, в котором выполнено сквозное отверстие, через которое проходит стержень 9, одновременно проходящий через отверстия в накладках 7 и 8. Стержень 9 (фиг. 5), снабженный на одном конце головкой 10, обеспечивает подвижность соединения в образованном шарнире. При этом верхняя накладка 7 выступает за торец верхней обвязки 5 боковой стены на величину, большую, чем нижняя 8. Верхняя накладка 7 выполнена большей толщины и длины, чем нижняя 8. Головка 10 стержня 9 выполнена вытянутой формы и ориентирована в отверстии верхней накладки 7 вдоль верхней обвязки 5 боковой стены. Верхняя поверхность головки 10 стержня 9 расположена на одном уровне или ниже верхней плоскости верхней накладки 7. На нижней части установленного в отверстия накладок 7 и 8 и верхней обвязки 6 торцевой стены стрежня 9 установлена скоба 11. Нижняя часть стрежня 9 выполнена с бобышкой (не показана) или с переменным сечением по длине (не показано), либо пазом 12 для фиксации за счет скобы 11. Нижняя накладка 8 подкреплена приваренной к наружной поверхности боковой стены 3 трапециевидной накладкой 13 и расположенным на накладке 13 ортогонально к ней вертикальным ребром 14.