КРЫТЫЙ ГРУЗОВОЙ ВАГОН

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях крыш крытых грузовых вагонов.
Из уровня техники известна конструкция грузового вагона, содержащего крышу, выполненную в виде металлического каркаса, образованного набором дуг, двумя торцевыми фрамугами и обшитого снаружи гофрированными листами и закрепленными к дугам (швеллерообразным элементам каркаса), образуя цельносварную крышу эллиптической формы см. патент RU №141366 МПК B61D 3/00, B61D 17/12, опубл. 27.05.2014 г.
Недостатком прототипа является сложность сборки-сварки конструкции крыши (повышенная трудоемкость и низкая технологичность), а также увеличение массы тары. Крепление гофрированных листов (образующих обшиву) внахлест при сборке-сварке требует проведение операции сварки с внешней и внутренней стороны крыши. Так как место крепления обшивы к швеллеру не учитывает места стыковки гофрированных листов, это приводит к дополнительным сварочным операциям в месте крепления, что увеличивает трудоемкость. Так как в грузовом крытом вагоне несущая система кузова вагона - это совокупность элементов, воспринимающих эксплуатационные нагрузки, крыша крытого вагона воспринимает на себя меньшие нагрузки, чем остальной каркас кузова, соответственно такая конструкция крыши не оправдывает себя, потому что приводит к увеличению массы тары. В итоге, в данной конструкции крыши увеличена не только жесткость крыши (как заявлено в техническом результате), но увеличена и трудоемкость при сборке-сварке, и увеличена массы тары.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемой полезной модели является конструкция крыши крытого грузового вагона (Вагоны. Конструкция, теория и расчеты // Издание 2-е переработанное и дополненное. Под редакцией Л.А.Шадура - Издательство Москва, «Транспорт», 1973 г. - 440 с- с. 299 - 304.), состоящая из 16 дуг, продольных элементов (стрингеров), двух фрамуг (с торцевых сторон) и обшивки из металлического листа толщиной 1,5 мм с поперечными гофрами. Сварные швы, соединяющие листы между собой, одновременно прикрепляют их к дугам и стрингерам крыши.
Недостатком данной конструкции крыши является сложность при сборке-сварке конструкции крыши (повышенная трудоемкость и низкая технологичность). Заявленное расположение гофрированных листов, а именно их крепление друг к другу и одновременно крепление к швеллеру, при сборке-сварке требует точности стыковки листов между собой, а также места стыковки относительно расположения дуг и стрингеров. Кроме того, технологически для сборки-сварки требуется проведение операций с внешней и внутренней стороны крыши.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение технологичности изготовления конструкции крыши крытого вагона за счет изготовления несущих дуг постоянного радиуса из гнутого корытообразного профиля и крепления гофрированных листов обшивы крыши к полкам дуг, обеспечивающее свободный и удобный доступ к нанесению сварных швов и уменьшению их количества.
Технический результат достигается тем, что крытый грузовой вагон установлен на тележки и включает раму и кузов, состоящий из торцевых стен, боковых стен с раздвижными дверями, и крышу, образованную набором дуг, двумя фрамугами и гофрированными металлическими листами. Крыша дополнительно включает в себя боковые обвязки, жестко соединенные с фрамугами, боковыми стенами кузова, дугами и гофрированными металлическими листами. Дуги выполнены из стального гнутого корытообразного профиля с постоянным радиусом кривизны R, имеющего полки и основание. Металлические листы гофрами жестко соединены с полками дуг, образуя цельносварную крышу высотой Н. Постоянный радиус кривизны R составляет от 2550 до 2900 мм. Высота Н, измеренная по середине дуги, составляет от 450 до 600 мм. Боковые обвязки выполнены из гнутого профиля.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 - показан общий вид грузового вагона, на фиг. 2 - вид крыши вагона сверху, на фиг. З - вид А на фиг. 2, на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2, на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2.
Крытый грузовой вагон установлен на двухосные тележки 1 и включает в себя кузов 2 и раму 3. Кузов 2 состоит из торцевых стен 4, боковых стен 5 с раздвижными дверями (поз.не указана) и крыши 6 (фиг.1). Крыша 6 состоит из дуг 7, торцевых фрамуг 8, боковых обвязок 9 и обшивы из гофрированных металлических листов 10. Количество дуг 7 обусловлено длиной вагона и его назначением, и может составлять от 10 до 35.
Дуги 7 изготавливаются из стального корытообразного профиля с постоянным радиусом кривизны R от 2550 до 2900 мм, имеющего полки 11 и основание 12. Своими концами дуги 7 жестко присоединены к боковым обвязкам 9.
Боковые обвязки 9 выполнены из гнутого профиля и своими концами жестко соединены с торцевыми фрамугами 8. К полкам 11 дуг 7 и к боковой обвязке 9 привариваются металлические листы 10 с поперечным или продольным расположением гофр, образуя цельносварную крышу высотой Н, измеренной по середине дуги и составляющей от 450 до 600 мм. Крайние металлические листы 10 крыши 6 жестко соединены не только с дугами 7, но и с торцевыми фрамугами 8.
Боковыми обвязками 9 крыша 6 жестко соединена с боковой стеной 5, а торцевыми фрамугами 8 крыша 6 жестко соединена с торцевыми стенами 4.
В данном техническом решении сокращается количество операций выполняемых при сборке-сварке крыши и общее количество выполняемых сварных швов. При этом все сварные швы расположены в открытом доступе для сварочного оборудования, что также увеличивает технологичность конструкции.
Так как металлические листы 10 обшивы соединены с полками 11 дуг 7 и боковой обвязкой 9, а их размер фиксирован, то в целом снижается количество металлопроката используемого при изготовлении крыши, что ведет к снижению масса тары крытого грузового вагона в целом.
Применение боковых обвязок 9 в крыше 6 (вместо боковых стен, как это сделано в прототипе) повышает жесткость конструкции крыши, и облегчает ее установку на вагон, что увеличивает технологичность конструкции вагона в целом.
В данном техническом решении дуги 7 расположены с внешней стороны крыши, основанием 12 вверх, это позволяет закрепить на крыше крытого грузового вагона трапы, предназначенные для обслуживания вагона, печные разделки и т.п. оборудование, напрямую к несущим дугам без использования дополнительных кронштейнов, что также увеличивает технологичность изготовления.
Величина размеров R и Н взаимосвязана между собой, и напрямую связана с габаритом подвижного состава, рассчитываемого по ГОСТ 9238-2013 «Габариты железнодорожного подвижного состава и приближения строений». Так, чем больше высота Н, тем меньше будет величина R, исходя из условия ее постоянства. И наоборот: чем меньше высота Н, тем больше должна быть величина радиуса R. При этом их взаимосвязь ограничена габаритами вагона (т.е. его шириной).
Следует учесть и то, что чем меньше величина радиуса R и больше высота Н, тем сильнее оказывается изгиб дуг 7 и листов 11. Это негативно сказывается на технологичности изделия, т.к. требует ужесточения требований к оборудованию, материалам и времени изготовления.
Минимальная величина радиуса R выбрана из такого расчета, чтобы обеспечить соединение двух боковых стен 5, при этом вагон должен оставаться достаточно широким, чтобы обеспечить конкурентоспособный объем кузова 2.
Максимальная величина радиуса R выбрана из того расчета, чтобы не выйти за пределы габарита подвижного состава в местах соединений крыши 6 с боковыми стенами 5 и не потерять жесткости крыши, обеспечиваемой изгибом.