СТЕНА БОКОВАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов вагонов, в частности, конструкции боковой стены универсального полувагона.
Известна конструкция железнодорожного полувагона, в котором установлена стена боковая [Заявка на патент США № US 2011/0017095 А1 от 27.01.2011], содержащая металлический каркас и обшивку из гладких листов. Каркас боковой стены состоит из верхней обвязки и стоек. Стойки выполнены из гнутого швеллера двух типов: с постоянным сечением и с переменным сечением, при этом стойки переменного сечения равномерно уменьшены по всей длине от рамы кузова к верхней обвязке. Кроме того, стойки двух типов установлены с чередованием по всей длине боковой стены.
Одним из существенных недостатков данной конструкции является сложность ее изготовления. Также применение гнутого швеллера для стоек в боковой стене приводит к необходимости ввода в конструкцию боковой стены дополнительных стоек, которые позволяют достичь необходимых прочностных характеристик конструкции.
Кроме того, известна конструкция универсального полувагона [Патент Украины на изобретение №89345 от 24.09.2009], который состоит из модуля экипажной части, двух двухосных тележек, модуля автосцепного устройства, модуля тормозного оборудования. Экипажная часть содержит модуль рамы с узлом хребтовой балки, к которому прикреплены державки петель крышек разгрузочных люков и модуль кузова. Кузов состоит из двух боковых стен, имеющих обшивку и каркас, содержащий вертикальные стойки, верхнюю и нижнюю обвязки, а также из двух торцевых стен, имеющих обшивку и каркас, состоящий из поясов, стоек, верхней и нижней обвязок. При этом, узел хребтовой балки выполнен из сплошного профиля, отвечающего за конфигурацию сечения двух соединенных зетовых профилей, к которому приварен двутавровый профиль с приварными державками петель крышек разгрузочных люков. Также вертикальные стойки каркаса боковой стены модуля кузова выполнены из профиля, геометрические характеристики которого уменьшаются снизу вверх по высоте стойки.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для первого и второго вариантов.
Недостатком данной конструкции является то, что в конструкции боковой стены изготовление стойки каркаса из профиля, геометрические характеристики которого уменьшаются снизу вверх по высоте стойки, возможно только в штампе из листового проката толщиной не менее 8 мм. Это, в свою очередь, приводит к нескольким отрицательным моментам. Для формирования конфигурации стойки из листового проката с повышенными прочностными характеристиками лист перед штамповкой необходимо термообрабатывать, что приводит к понижению показателя предела прочности. При использовании для изготовления стойки более мощного пресса деталь можно изготовить из листового проката без термообработки, но тогда в готовой стойке возникнут большие остаточные напряжения, которые при изготовлении боковой стены или в процессе эксплуатации вагона могут привести к различным трещинам и изломам. Кроме того, использование более мощного пресса приводит к большим затратам электроэнергии и быстрому износу штампа.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель по первому, второму вариантам, является создание конструкции боковой стены вагона с применением уже внедренных в производство профилей, обладающих достаточной жесткостью, прочностью в сочетании с уменьшением массы тары вагона, что позволяет повысить в целом грузоподъемность вагона.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции боковой стены вагона в полках средних стоек из омегообразного профиля в верхней их части вдоль продольной оси профиля выполнены вырезы.
Сущность предлагаемой конструкции по первому варианту заключается в том, что стена боковая железнодорожного вагона содержит обшивку и каркас, состоящий из верхней и нижней обвязок, концевых и средних стоек, при этом средние стойки изготовлены из омегообразного профиля, также в полках средних стоек, в верхней их части выполнены вырезы, начинающиеся от верхнего торца стойки, проходящие вдоль продольной оси профиля и заканчивающиеся в средней части стойки, при этом вырезы по длине выполнены не более 2/3 длины стойки, кроме того, вырезы на каждой средней стойке выполнены симметрично относительно продольной оси профиля, при этом вырезы, начиная от верхнего торца стойки, выполнены параллельно продольной оси стойки и закончены радиусными переходами, выходящими на боковые торцы профиля стойки или вырезы, начиная от верхнего торца стойки, выполнены параллельно продольной оси стойки и закончены лекальными кривыми, выходящими на боковые торцы профиля стойки.
Также возможно исполнение, когда вырезы на каждой средней стойке выполнены асимметрично относительно продольной оси профиля, при этом вырезы, начиная от верхнего торца стойки, выполнены параллельно продольной оси стойки и закончены радиусными переходами, выходящими на боковые торцы профиля стойки или вырезы, начиная от верхнего торца стойки, выполнены параллельно продольной оси стойки и закончены лекальными кривыми, выходящими на боковые торцы профиля стойки.
Вместе с этим, возможно исполнение вырезов, когда на каждой средней стойке, начиная от верхнего торца стойки, вырезы выполнены по прямой под углом к продольной оси стойки.
Сущность предлагаемой конструкции по второму варианту заключается в том, что стена боковая железнодорожного вагона содержит обшивку и каркас, состоящий из верхней и нижней обвязок, концевых и средних стоек, при этом средние стойки изготовлены из омегообразного профиля, также в полках средних стоек, в верхней их части выполнены вырезы, начинающиеся с отступом от верхнего торца стойки, проходящие вдоль продольной оси профиля и заканчивающиеся в средней части стойки, при этом длина участка профиля в нижней части, оставшегося без выреза, составляет не менее 1/3 длины стойки, а вырезы на каждой средней стойке выполнены симметрично относительно продольной оси профиля и, начатые радиусными переходами или лекальными кривыми, выполнены параллельно продольной оси стойки и закончены радиусными переходами или лекальными кривыми, выходящими на боковые торцы профиля стойки, или вырезы, начатые радиусными переходами или лекальными кривыми, выполнены под углом к продольной оси стойки и закончены радиусными переходами или лекальными кривыми, выходящими на боковые торцы профиля стойки.
Кроме того, возможно исполнение, когда вырезы на каждой средней стойке выполнены асимметрично относительно продольной оси профиля, при этом вырезы, начатые радиусными переходами или лекальными кривыми выполнены под углом к продольной оси стойки и закончены радиусными переходами или лекальными кривыми, выходящими на боковые торцы профиля стойки или вырезы, начатые радиусными переходами или лекальными кривыми, выполнены параллельно продольной оси стойки и закончены радиусными переходами или лекальными кривыми, выходящими на боковые торцы профиля стойки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид стены боковой по первому варианту;
Фиг.2 - разрез А-А фиг.1;
Фиг.3 - вид Б фиг.1
Фиг.4 - вид Б фиг.1 (вариант исполнения);
Фиг.5 - вид Б фиг.1 (вариант исполнения);
Фиг.6 - общий вид стены боковой по второму варианту;
Фиг.7 - вид В фиг.6
Фиг.8 - вид В фиг.6 (вариант исполнения);
Фиг.9 - вид В фиг.6 (вариант исполнения);
Стена боковая железнодорожного вагона по первому варианту содержит обшивку 1 и каркас 2, который состоит из верхней 3 и нижней 4 обвязок, концевых 5 и средних 6 стоек. Средние стойки 6 изготовлены из омегообразного профиля. В полках 7 средних стоек 6, в верхней их части выполнены вырезы 8, начинающиеся от верхнего торца 9 стойки 6, проходящие вдоль продольной оси 10 профиля и заканчивающиеся в средней части стойки 6. Вырезы 8 по длине выполнены не более 2/3 длины стойки 6.
Вырезы 8 на каждой стойке 6 могут быть выполнены симметрично относительно продольной оси 10 профиля, при этом вырезы 8, начиная от верхнего торца 9 стойки 6 выполнены параллельно продольной оси 10 стойки 6 и закончены радиусными переходами 11, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6 или вырезы 8, начиная от верхнего торца 9 стойки 6 выполнены параллельно продольной оси 10 стойки 6 и закончены лекальными кривыми 13, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6.
Также возможно исполнение, когда вырезы 8 на каждой стойке 6 выполнены асимметрично относительно продольной оси 10 профиля, при этом вырезы 8, начиная от верхнего торца 9 стойки 6 выполнены параллельно продольной оси 10 стойки 6 и закончены радиусными переходами 11, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6 или вырезы 8, начиная от верхнего торца 9 стойки 6 выполнены параллельно продольной оси 10 стойки 6 и закончены лекальными кривыми 13, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6.
Вместе с этим, возможно исполнение вырезов 8, когда на каждой стойке 6, начиная от верхнего торца 9 стойки 6, вырезы 8 выполнены по прямой 14 под углом к продольной оси 10 стойки 6.
Стена боковая железнодорожного вагона по второму варианту содержит обшивку 1 и каркас 2, который состоит из верхней 3 и нижней 4 обвязок, концевых 5 и средних 6 стоек. Средние стойки 6 изготовлены из омегообразного профиля. В полках 7 средних стоек 6, в верхней их части выполнены вырезы 15, начинающиеся с отступом 16 от верхнего торца 9 стойки 6, проходящие вдоль продольной оси 10 профиля и заканчивающиеся в средней части стойки 6. Длина участка профиля в нижней части, оставшегося без выреза 15, составляет не менее 1/3 длины стойки 6.
Вырезы 15 на каждой стойке 6 могут быть выполнены симметрично относительно продольной оси 10 профиля и, начатые радиусными переходами 17 или лекальными кривыми 18 выполнены параллельно продольной оси 10 стойки 6 и закончены радиусными переходами 19 или лекальными кривыми 20, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6. Вариант исполнения вырезов 15, начатых радиусными переходами 17 или лекальными кривыми 18, выполненных под углом к продольной оси 10 стойки 6 и законченных радиусными переходами 19 или лекальными кривыми 20, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6.
Кроме того, возможно исполнение, когда вырезы 15 на каждой стойке 6 выполнены асимметрично относительно продольной оси 10 профиля, при этом вырезы 15, начатые радиусными переходами 17 или лекальными кривыми 18 выполнены под углом или параллельно продольной оси 10 стойки 6 и закончены радиусными переходами 19 или лекальными кривыми 20, выходящими на боковые торцы 12 профиля стойки 6.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение вырезов в полках средних стоек, в верхней их части симметрично (асимметрично) относительно продольной оси профиля, начинающихся от верхнего торца стойки, проходящих вдоль продольной оси профиля и заканчивающихся в средней части стойки, при этом вырезы по длине выполнены не более 2/3 длины стойки или начинающихся с отступом от верхнего торца стойки, проходящих вдоль продольной оси профиля и заканчивающихся в средней части стойки, при этом длина участка профиля в нижней части, оставшегося без выреза, составляет не менее 1/3 длины стойки, позволяет получить конструкцию боковой стены, оптимизированную под воздействующие нагрузки в сочетании с минимальной материалоемкостью, что уменьшает массу тары вагона и увеличивает грузоподъемность.
Вырезы в полках средних стоек позволяют убрать часть металла в омегообразном профиле, который для обеспечения прочности конструкции в верхней части стойки не требуется. Выполнять вырезы по всей длине стойки недопустимо, так как в районе заделки стойки с рамой кузова требуется вся ширина омегообразного профиля. Поэтому вырезы не должны быть больше 2/3 длины стойки, начиная от верхнего ее торца или оставшаяся без выреза часть стойки должна составлять не менее 1/3 длины стойки. Также существенным положительным эффектом является использование горячекатаного профиля, у которого большая прочность, и при выполнении вырезов прочность материала (стали) не уменьшится.
Выполнение вырезов в средних стойках от верхнего торца стойки позволяет уменьшить трудозатраты на изготовление стойки.
Выполнение вырезов в средних стойках с отступом от верхнего торца стойки позволяет увеличить длину сварного шва приварки верхнего торца стойки к верхней обвязке.
Выполнение вырезов в средних стойках симметрично относительно продольной оси профиля или асимметрично продольной оси профиля позволяет максимально убрать из стойки ту часть металла, которая существенно не влияет на прочность конструкции боковой стены.
В настоящее время на заявленные варианты полезной модели разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.