Вагон-хоппер

Полезная модель относится к области железнодорожного транспортного средства, а именно к конструкциям торцевых стен кузовов железнодорожных грузовых вагонов-хопперов.
Из уровня техники известна торцевая стена кузова грузового вагона, включающая балочный каркас, содержащий соединенные между собой вертикальные и горизонтальные балки, выполненные из профилей, а также обшивку, закрепленную на каркасе, отличающаяся тем, что на вертикальных балках каркаса установлены усиливающие элементы, выполненные из уголкового профиля, жестко закрепленного основаниями на балках (патент RU 205 680, B61D 17/06, B61D 3/00, B61D 7/14, опубл. 28.07.2021).
Недостатком известного технического решения является сложность при изготовлении, вызванная сложностью конструкции и увеличенная металлоемкость. Обусловлена данная техническая проблема тем, что на вертикальных балках каркаса установлены усиливающие элементы из уголкового профиля. Данный фактор приводит к утяжелению конструкции торцевой стен вагона и сложности в процессе изготовления, что вызвано необходимостью жесткого соединения по всей поверхности всех вертикальных балок уголка, который также необходимо присоединять с двух сторон, то есть основаниями каждой из образующих его полок.
Известна торцевая стена кузова вагона-хоппера, включающая верхний и нижний участки, каждый из которых содержит балочный каркас из поперечных и продольных балок, выполненных из профилей, а также обшивку, закрепленную на каркасе, отличающаяся тем, что каркас нижнего участка торцевой стены включает составные поперечные балки, каждая из которых содержит верхние и нижние части, выполненные из профилей, при этом профили верхних частей поперечных балок каркаса нижнего участка торцевой стены идентичны профилям поперечных балок верхнего участка торцевой стены. (патент RU 206 817, B61D 7/00, B61D 17/06, опубл. 29.09.2022).
Патент 206 817 выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Технической проблемой, присущей приведенному аналогу, является низкая надежность конструкции торцевой стены кузова грузового вагона. Обусловлена данная техническая проблема тем, что в конструкции торцевой стены отсутствует информация относительно продольных балок (составные они или же цельные), причем не определено каким конкретно соединением соединены поперечные и продольные балки каркаса (жестким или не жестким, разъемным или не разъемным) между собой. Данный фактор приводит к тому, что в балочном каркасе торцевой стены не обеспечивается необходимая надежность при воздействии динамических нагрузок при эксплуатации, а также самого вагона.
Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является недостаточная надежность балочного каркаса торцевой стены вагона-хоппера.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности вагона-хоппера.
согласно полезной модели
Указанный технический результат достигается тем, что вагон-хоппер содержит раму, кузов, включающий торцевую стену, включающую верхний и нижний участки, каждый из которых содержит балочный каркас из поперечных и продольных балок, выполненных из профилей, а также обшивку, закрепленную на каркасе,  каркас торцевой стены включает цельные продольные балки, выполненные из профилей, каждая продольная балка соединяет соседние поперечные балки, которые в свою очередь соединяют соседние продольные балки, поперечные и продольные балки каркаса жестко соединены между собой, при этом жестко соединенными продольными балками с поперечными балками нижнего и верхнего участков торцевой стены образован каркас торцевой стены.
Поперечные и продольные балки каркаса могут быть жестко соединены между собой с помощью сварки.
Жесткое соединение продольных балок с поперечными балками нижнего и верхнего участков торцевой стены, которыми образован каркас торцевой стены, может быть выполнено с помощью сварки.
Поперечные балки каркаса нижнего участка торцевой стены могут быть выполнены из уголков.
Поперечные балки каркаса нижнего участка торцевой стены могут быть выполнены из швеллеров.
Поперечные балки каркаса нижнего участка торцевой стены могут быть выполнены из профилей коробчатого сечения.
Профили поперечных балок каркаса нижнего участка торцевой стены могут быть идентичны профилям поперечных балок верхнего участка торцевой стены.
Продольные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из уголков.
Продольные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из швеллеров.
Продольные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из профилей коробчатого сечения.
Дополнительно балочный каркас может включать дополнительные элементы.
В частности, балочный каркас может включать дополнительные элементы, такие как ребра жесткости.
В частности, балочный каркас может включать дополнительные элементы, такие как наклонные балки.
Внутри балок каркаса могут быть установлены ребра жесткости.
Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к треугольнику.
Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к трапеции.
Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к квадрату.
Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к прямоугольнику.
Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - представлен изометрический вид вагона-хоппера; на фиг. 2 - представлена торцевая стена вагона-хоппера; на фиг. 3 (а, б, в) - профили балочного каркаса; на фиг. 4 - изображены ребра жесткости внутри балки каркаса.
Предлагаемый вагон-хоппер (фиг. 1, 2) содержит раму 1, кузов 2, содержащий торцевую стену 3, включающую верхний участок 3.1 и нижний участок 3.2, каждый из которых содержит балочный каркас 4, включающий продольные балки 4.1 и поперечные балки 4.2, выполненные из профилей (например, из швеллеров (фиг. 3 а), уголков (фиг. 3 б), профилей коробчатого сечения (фиг. 3 в)), а также обшивку 5, закрепленную на каркасе 4. Каркас 4 торцевой стены 3 включает цельные продольные балки 4.1, выполненные из профилей (например, из швеллеров, уголков, профилей коробчатого сечения), каждая продольная балка 4.1 соединяет соседние поперечные балки 4.2, которые в свою очередь соединяют соседние продольные балки 4.1, при этом поперечные 4.2 и продольные 4.1 балки каркаса 4 жестко соединены между собой неразъемным соединением, например, с помощью сварки. Жесткая связь цельных продольных балок 4.1 каркаса 4 нижней части 3.2 торцевой стены 3 с поперечными балками 4.2 каркаса 4 обеспечивает жесткость всего каркаса 4, что обуславливает долгосрочную эксплуатацию торцевой стены 3 в составе вагона-хоппера.
Известным фактом является, что применение в несущем каркасе 4 вместо одного единого цельного элемента составных элементов, выполненного из частей, соединенных между собой, снижает жесткость всего каркаса 4, так как в местах соединения частей составного элемента снижается прочность и возможно возникновение деформация при эксплуатационных нагрузках, что приводит к невозможности допуска к эксплуатации всего каркаса 4. Напротив, при установке цельных элементов данная проблема решается, так как отсутствуют места с пониженной прочностью (место соединения составных частей).
В связи с этим в нижнем участке 3.2 торцевой стены 3 применены цельные продольные балки 4.1, применение которых обеспечивает жесткость каркаса 4 торцевой стены, а соответственно надежность вагона-хоппера. Это обусловлено тем, что цельными продольными балками 4.1 в каркасе 4 торцевой стены 3 стягиваются боковые стенки, тем самым повышается жесткость и надежность всего кузова 2.
Под составным элементом понимается такой, который мог бы быть применен в конструкции единым, но вместо этого образован несколькими составными частями, соединенными между собой.
Балочный каркас 4 является несущей конструкцией торцевой стены 3, которая должна выдерживать динамические нагрузки при эксплуатации вагона-хоппера. В связи с этим в описанном решении жестко соединенными продольными балками 4.1 с поперечными балками 4.2 нижнего 3.2 и верхнего 3.1 участков торцевой стены 3 образован каркас 4 торцевой стены 3. Дополнительно балочный каркас 4 может включать дополнительные элементы, такие как ребра жесткости, наклонные балки, но их роль в каркасе 4 - дополнительное усиление, если это будет необходимо, но основой каркаса 4 будет вышеописанное сочетание, что обеспечит надежность торцевой стены 3 и вагона-хоппера.
Также дополнительно для усиления каркаса внутри балок 4.1 могут быть установлены ребра жесткости 6 (фиг. 4), данным решением обеспечивается дополнительная надежность каркаса 4 торцевой стены 3.
Профили поперечных балок 4.2 каркаса 4 нижнего участка 3.2 торцевой стены 3 могут быть идентичны профилям поперечных балок 4.2 верхнего участка 3.1 торцевой стены 3, что позволит повысить технологичность изготовления за счет унификации профилей.
Примером реализации может служить вагон-хоппер, в балочном каркасе торцевой стены которого применены цельные продольные балки, которые соединяют соседние поперечные балки, которые в свою очередь соединяют продольные балки, причем соединение поперечных и продольных балок каркаса выполнено жестким соединением с помощью сварки.
Таким образом, заявленной полезной моделью за счет определения применяемых продольных балок каркаса и выполнения их цельными, определения способа соединения балок каркаса и жесткой их связи между собой обеспечено создание более надежного каркаса торцевой стены и вагона-хоппера в целом.