КУЗОВ ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции кузова полувагона.
Известен полувагон, содержащий установленную на две ходовые тележки раму, закреплённый на раме кузов, состоящий из торцевых и боковых стен со стойками, профилями верхней обвязки и листами обшивки, автосцепные устройства и тормозное оборудование, при этом боковые стены имеют двойной изгиб, смещающий наружу кузова большую часть боковой стены относительно части боковой стены, закреплённой на раме (RU 163212, B61D3/00, B61D17/08, опубл. 10.07.2016). В эксплуатации указанный кузов полувагона испытывает распорные нагрузки, которые приводят к возникновению больших изгибающих моментов в боковых стенах, имеющих двойной изгиб. При недостаточной жёсткости и прочности боковых стен в их нижней части, в боковых стенах могут возникать опасные напряжения, влияющие на прочность боковых стен, имеющих двойной изгиб.
Технической проблемой данного устройства является недостаточная жёсткость и прочность боковых стен, имеющих двойной изгиб.
Техническим результатом полезной модели является увеличение жёсткости и прочности боковых стен, имеющих двойной изгиб.
Заявляемый технический результат обеспечивается кузовом полувагона, содержащим закреплённые на раме торцевые стены и боковые стены со стойками, верхней обвязкой и листами обшивки, при этом боковые стены имеют двойной изгиб, смещающий наружу кузова части боковых стен со стойками относительно нижних частей боковых стен, закреплённых на раме, в котором каждая стойка в нижней своей части снабжена элементами жёсткости, выполненными в виде наружной пластины, внутренней пластины, боковых пластин, соединённых между собой с образованием коробчатой конструкции с переменным сечением по высоте, повторяющей профиль двойного изгиба боковой стены, и торцевой пластины, соединённой с нижними торцами наружной, внутренней и боковых пластин, при этом наружная пластина соединена со стойкой через соединительную пластину, внутренняя пластина установлена на листах обшивки, на нижней обвязке и на боковых торцах поперечных балок рамы, а каждая боковая пластина установлена своей верхней частью на стойке, соединена своим внутренним торцом с листами обшивки и с нижней обвязкой и усилена накладкой в зоне двойного изгиба боковой стены.
В вариантах исполнения полезной модели каждая наружная пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая боковая пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм, каждая внутренняя пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая торцевая пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая соединительная пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм, каждая накладка может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм.
В качестве развития полезной модели каждая наружная пластина может быть выполнена с перегибом; каждая соединительная пластина может быть выполнена фигурной и с перегибом; каждая внутренняя пластина может быть выполнена фигурной и с двойным изгибом; каждая внутренняя пластина может быть выполнена переменной ширины; каждая внутренняя пластина в верхней своей части может быть выполнена шириной меньше ширины стойки, а в нижней своей части может быть выполнена шириной не менее ширины стойки; каждая боковая пластина может быть выполнена фигурной; каждая накладка может быть выполнена фигурной.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый кузов полувагона отличается от прототипа тем, что каждая стойка в нижней своей части снабжена элементами жёсткости, выполненными в виде наружной пластины, внутренней пластины, боковых пластин, соединённых между собой с образованием коробчатой конструкции с переменным сечением по высоте, повторяющую профиль двойного изгиба боковой стены, и торцевой пластины, соединённой с нижними торцами наружной, внутренней и боковых пластин, при этом наружная пластина соединена со стойкой через соединительную пластину, внутренняя пластина установлена на листах обшивки, на нижней обвязке и на боковых торцах поперечных балок рамы, а каждая боковая пластина установлена своей верхней частью на стойке, соединена своим внутренним торцом с листами обшивки и с нижней обвязкой и усилена накладкой в зоне двойного изгиба боковой стены; каждая наружная пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая боковая пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм, каждая внутренняя пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая торцевая пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая соединительная пластина может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм, каждая накладка может быть выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм; каждая наружная пластина может быть выполнена с перегибом; каждая соединительная пластина может быть выполнена фигурной и с перегибом; каждая внутренняя пластина может быть выполнена фигурной и с двойным изгибом; каждая внутренняя пластина может быть выполнена переменной ширины; каждая внутренняя пластина в верхней своей части может быть выполнена шириной меньше ширины стойки, а в нижней своей части может быть выполнена шириной не менее ширины стойки; каждая боковая пластина может быть выполнена фигурной; каждая накладка может быть выполнена фигурной. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 показан общий вид кузова полувагона, изометрическая проекция; на фиг. 2 – вид кузова полувагона с торца; на фиг. 3 – выносной элемент А фиг. 1; фиг. 4 – выносной элемент А фиг. 1 вид снизу; фиг. 5. – выносной элемент А фиг. 1 без стойки; фиг. 6 – выносной элемент А фиг. 1 без стойки и наружной пластины; фиг. 7 – выносной элемент А фиг. 1 с внутренней пластиной; фиг. 8 – сечение А-А на фиг. 1; фиг. 9 – сечение Б-Б на фиг. 1.
Кузов полувагона (фиг. 1, 2) содержит закреплённые на раме 1 торцевые стены 2 и боковые стены 3 со стойками 4, верхней обвязкой 5 и листами обшивки 6. Боковые стены 3 имеют двойной изгиб 7, смещающий наружу кузова части 3.1 боковых стен 3 со стойками 4 относительно нижних частей 3.2 боковых стен 3, закреплённых на раме 1.
Технический результат, который заключается в увеличении жёсткости и прочности боковых стен 3, имеющих двойной изгиб 7, обеспечивается следующим образом.
Каждая стойка 4 (фиг. 3–9) в нижней своей части снабжена для жёсткого соединения с рамой 1 элементами жёсткости, выполненными в виде наружной пластины 8.1, внутренней пластины 8.2, боковых пластин 8.3, соединенных между собой с образованием коробчатой конструкции с переменным сечением по высоте, повторяющей профиль двойного изгиба 7 боковой стены 3, и торцевой пластины 8.4, соединённой с нижним торцом 8.1.1 наружной пластины 8.1, нижним торцом 8.2.1 внутренней пластины 8.2 и нижними торцами 8.3.1 боковых пластин 8.3, при этом наружная пластина 8.1 соединена со стойкой 4 через соединительную пластину 9, внутренняя пластина 8.2 установлена на листах обшивки 6, на нижней обвязке 10 и на боковом торце 1.1.1 поперечной балки 1.1 рамы 1, а каждая боковая пластина 8.3 установлена своей верхней частью на стойке 4 и соединена своим внутренним торцом 8.3.2 с листами обшивки 6, с нижней обвязкой 10 и усилена накладкой 11 в зоне двойного изгиба 7 боковой стены 3.
За счёт снабжения нижней части каждой стойки 4 указанной конструкцией, жёстко соединяющей между собой стойку 4, раму 1, обшивку 6, а также установки накладки 11 на боковую пластину 8.3 происходит снижение напряжений, в том числе, от распорных нагрузок от перевозимого груза, возникающих в боковых стенах 3, увеличивается жёсткость и прочность боковых стен 3 в нижней их части и, соответственно, увеличивается жёсткость и прочность боковых стен 3 в целом.
Каждая наружная пластина 8.1 выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая внутренняя пластина 8.2 выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм; каждая боковая пластина 8.3 выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм, каждая торцевая пластина 8.4 выполнена толщиной в диапазоне размеров от 8 до 12 мм, каждая соединительная пластина 9 выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм, каждая накладка 11 выполнена толщиной в диапазоне размеров от 6 до 10 мм. Диапазоны указанных толщин обусловлены требованиями прочности и жёсткости стоек 4 и мест заделок стоек 4 боковых стен 3, имеющих двойной изгиб 7. Превышение указанных диапазонов приведёт к повышению прочности боковых стен 3, но и приведёт к увеличению массы тары кузова полувагона. Выход за нижние пределы указанных диапазонов толщин не обеспечит необходимой прочности и жёсткости боковых стен 3, имеющих двойной изгиб 7.
Каждая внутренняя пластина 8.2 выполнена фигурной, с двойным изгибом и выполнена переменной ширины: в верхней своей части выполнена шириной меньше ширины стойки 4, а в нижней своей части выполнена шириной не менее ширины стойки 4. Каждая наружная пластина 8.1 выполнена с перегибом. Боковые пластины 8.3 выполнены фигурными. Каждая накладка 11 выполнена фигурной.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
В процессе эксплуатации кузова полувагона боковые стены 3, имеющие двойной изгиб 7, смещающий наружу кузова части 3.1 боковых стен 3 со стойками 4 относительно нижних частей 3.2 боковых стен 3, в зоне двойного изгиба 7 испытывают значительные изгибные деформации от распорных нагрузок, с максимальным прогибом на уровне верхней обвязки 5, что приводит к возникновению высоких внутренних напряжений в боковых стенах 3 в нижней их части, в верхней обвязке 5, в нижней обвязке 10 и в боковых торцах 1.1.1 поперечных балок 1.1 рамы 1 кузова полувагона. Предлагаемое снабжение каждой стойки 4 элементами жёсткости снижает указанные напряжения, увеличивает жёсткость и прочность боковых стен 3 в нижней их части, увеличивая жёсткость и прочность боковых стен 3, имеющих двойной изгиб 7 в целом.
Каждую внутреннюю пластину 8.2 выполняют фигурной, с двойным изгибом и переменной ширины. В верхней своей части внутреннюю пластину 8.2 выполняют шириной меньше ширины стойки 4, а в нижней своей части выполнена шириной не менее ширины стойки 4. На каждой боковой стене 3, имеющей двойной изгиб 7, на листы обшивки 6, на нижнюю обвязку 10 и на каждый боковой торец 1.1.1 каждой поперечной балки 1.1 рамы 1 устанавливают внутреннюю пластину 8.2. На каждую внутреннюю пластину 8.2 устанавливают стойку 4. При этом боковые торцы 8.2.2 внутренней пластины 8.2 в верхней её части находятся внутри стойки 4, а в нижней её части находятся между боковыми пластинами 8.3. Боковые пластины 8.3 выполняют фигурными и устанавливают своей верхней частью на стойку 4 с её боковых сторон и соединяют своими внутренними торцами 8.3.2 с листами обшивки 6 и с нижней обвязкой 10. Каждую боковую пластину 8.3 в зоне двойного изгиба 7 боковой стены 3 усиливают накладкой 11. На наружную сторону каждой стойки 4 устанавливают внешнюю пластину 8.1 через соединительную пластину 9 и соединяют с наружными торцами 8.3.3 боковых пластин 8.3. Каждую внешнюю пластину 8.1 выполняют с перегибом. Каждую соединительную пластину 9 выполняют фигурной и с перегибом. Торцевую пластину 8.4 соединяют с нижним торцом 8.1.1 наружной пластины 8.1, с нижним торцом 8.2.1 внутренней пластины 8.2, нижними торцами 8.3.1 боковых пластин 8.3, и поперечной балкой 1.1 рамы 1. Таким образом, элементами жёсткости в нижней части стойки 4, образуют коробчатую конструкцию с переменным сечением по высоте, повторяющую профиль двойного изгиба 7 боковой стены 3, закрытую снизу торцевой пластиной 8.4.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата – повышение жёсткости и прочности боковых стен 3, имеющих двойной изгиб 7.