БОКОВАЯ СТЕНА КУЗОВА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Область техники
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к железнодорожному вагоностроению и касается конструкции кузовов рельсового подвижного состава, преимущественно пассажирских вагонов.
Уровень техники
Известны боковые стенки кузова вагона, содержащие каркас, выполненный из вертикальных стоек и горизонтальных элементов жесткости, к которому приварены панели в виде сваренных между собой гладкого наружного и гофрированного внутреннего листов [1]. Недостатком известного технического решения [1] является переменная жесткость по длине стенки, обусловленная особенностями соединения внутренних и внешних листов. Известны также технические решения [2, 3], в которых частично устранены недостатки устройства [1], повышена несущая способность боковой стенки кузова вагона и улучшен ее внешний вид.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является боковая стена кузова пассажирского вагона [4]. Боковые стены кузовов пассажирских вагонов локомотивной тяги принципиально можно разделить на две основные составные части: наружная обшивка, являющаяся основным несущим элементом конструкции и подразделяющаяся, в общем случае, на 3 пояса - нижний (подоконный), простеночный (оконный), верхний (надоконный); подкрепляющий обшивку каркас, состоящий в общем случае из продольного набора элементов (верхняя обвязка, надоконный и подоконный профили, внутренние гофрированные профили) и поперечного набора элементов (стойки, внутренние гофрированные профили). Эти элементы в
различных сочетаниях включаются в конструкции боковых стен кузова, изготавливаемых из нержавеющей или углеродистой стали. В боковой стене кузова пассажирского вагона [4] боковая стена выполнена с гофрированной обшивкой. Продольная гофрировка выполнена с целью увеличения несущей способности. Обшивка состоит из трех поясов, соединенных между собой внахлест над и под окном, то есть двумя продольными сварными швами. В зоне окна обшивка подкреплена элементами жесткости, выполняемыми в листах штамповкой. Элементами продольного набора каркаса являются верхняя обвязка, выполняющая функцию подкрепления листов верхнего пояса и элемента соединения с обвязкой крыши кузова, и подоконные профили, подкрепляющие листы простеночного пояса в подоконной зоне. Элементами поперечного набора каркаса являются вертикальные стойки, воспринимающие вертикальные нагрузки, действующие от веса вагона и пассажиров, и продольные нагрузки. Недостатком этого технического решения [4] является наличие двух нахлесточных соединений и соответственно двух продольных швов во всю длину -боковой стены вагона. При изготовлении из углеродистой стали это всегда зона коррозии. В случае же применения нержавеющей стали швы являются местом скопления конденсата, который проникает через неплотности соединения, промежутки между сваркой и стекает на обвязку, вызывая, в свою очередь, ее коррозию и приводя к необходимости ремонтов и сокращению срока службы. Кроме того, недостатками являются необходимость выштамповки («зиговки») в зоне окна, что снижает технологичность, и дополнительный расход металла на нахлесточные соединения и большое количество гофров.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания конструкции боковой стены кузова пассажирского вагона, исключающей недостатки прототипа, имеющей привлекательный внешний вид, позволяющей снизить металлоемкость и повысить срок службы и удобство эксплуатации при сохранении требуемой прочности и устойчивости.
Решение поставленной технической задачи, направленной на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности, снижении материалоемкости, повышении срока службы, удобства эксплуатации, коррозионностойкости, достигается тем, что в боковой стене кузова пассажирского вагона, состоящей из обшивки и подкрепляющего ее каркаса, при этом каркас состоит из продольных и поперечных наборов элементов, обшивка выполнена из металлических листов, объединенных в пояса и неразъемно связанных между собой внахлест, например с помощью сварки, в части листов обшивки выполнены вырезы для установки окон и/или дверей, согласно полезной модели обшивка выполнена из двух поясов, соединенных между собой по длине одним нахлесточным сварным соединением, верхний пояс обшивки выполнен плоским и снабжен вырезами для установки окон и/или дверей, нижний пояс выполнен гофрированным, причем форма и количество гофр выбраны из условия обеспечения несущей способности боковой стены, ее эстетического вида и удобства в эксплуатации.
Кроме того предусмотрено следующее:
нахлесточное сварное соединение нижнего и верхнего поясов выполнено в подоконной зоне предпочтительно контактной сваркой;
вырезы в верхнем плоском поясе для установки окон и/или дверей выполнены предпочтительно лазерной резкой;
в нижнем поясе выполнено не более четырех гофров;
гофры в нижнем поясе выполнены трапецеидальными с плоским верхним участком, увеличены по основанию и уменьшены по высоте;
верхний и нижний пояса обшивки выполнены из длинномерных прокатных профилей;
верхний и нижний пояса обшивки выполнены из нержавеющей стали;
верхний плоский пояс обшивки подкреплен изнутри гофрированным профилем;
верхний и нижний пояса выполнены из углеродистой стали;
верхний плоский пояс обшивки подкреплен изнутри стрингерами в виде Z-образных и/или уголковых профилей.
Введение отличительных. признаков в полезной модели позволяет обеспечить привлекательный внешний вид боковой стены вагона, возможность использования длинномерных прокатных профилей, возможность гибкого перехода к различным по расположению окон конструкциям вагонов, уменьшить объем правки и малярных работ, повысить удобство помывки вагонов, стойкость лакокрасочного покрытия, коррозионностойкость. Тем самым достигается технический результат, заключающийся в повышении технологичности, снижении материалоемкости, повышении срока службы, удобства эксплуатации, коррозионностойкости.
Краткое описание чертежей
Существо предлагаемого технического решения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена часть боковой стены кузова вагона, подкрепленной гофрированным профилем, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1, на фиг.4 - часть боковой стены, подкрепленной стрингерами, на фиг.5 - разрез по простенку по фиг.4. Позициями на чертежах обозначены:
1 - наружная обшивка;
2 - верхний пояс;
3 - нижний пояс;
4 - сварное соединение;
5 - гофр;
6 - плоский верхний участок гофра;
7 - снование гофра;
8 - вырезы для окон и/или дверей;
9 - поперечные элементы каркаса окна;
10 - продольные элементы каркаса окна - подоконные профили;
11 - элемент поперечного набора подкрепляющего каркаса обшивки;
12 - внутренние гофрированные панели надоконной зоны;
13 - внутренние гофрированные панели межоконного пространства;
14 - продольные элементы каркаса окна - надоконные профили;
15 - верхняя обвязка;
16 - стрингеры.
Лучший вариант осуществления
Боковая стена кузова пассажирского вагона, согласно предлагаемой полезной модели содержит соединенную с каркасом наружную обшивку 1, выполненную из двух поясов 2 и 3. Верхний пояс 2 выполнен плоским, нижний пояс 3 выполнен гофрированным. Верхний пояс 2 и нижний пояс 3 соединены в подоконной зоне между собой внахлест сварным соединением. Верхний пояс 2 выполнен из длинномерного плоского листа, нижний пояс из длинномерного прокатного профиля. В нижнем поясе 3 выполнены четыре трапецеидальных гофра 5 с плоским верхним участком 6 и широким основанием 7. По сравнению с прототипом, высота гофров и их количество уменьшено, а основание гофров увеличено. Это решение улучшает условия помывки вагонов, повышает стойкость лакокрасочного покрытия и коррозионную стойкость конструкции. В верхнем поясе 2 выполнены вырезы 8 для окон и/или дверей. Выполнение этих вырезов методом лазерной резки
целиком в одном верхнем поясе по сравнению с прототипом позволяет произвольно располагать окна на боковой стене в соответствии с заданной конструкцией вагона и повысить точность изготовления.
Каркас, подкрепляющий обшивку 1, включает в себя элементы продольного и поперечного наборов. Элементами продольного набора являются внутренние гофрированные панели в надоконной зоне 12 и межоконном пространстве 13, продольные элементы каркаса окна -подоконные 10 и надоконные 14 профили и верхняя обвязка 15. Гофрированные панели 12 и 13 увеличивают несущую способность наружной обшивки 1 в зоне верхнего пояса 2 и соединены с ней с помощью контактной сварки. Подоконные 10 и надоконные 14 профили являются подкреплением наружной обшивки 1 в зоне оконных вырезов. Верхняя обвязка 15 предназначена для подкрепления листов верхнего пояса 2 и соединения с обвязкой крыши кузова. Элементами поперечного набора являются вертикальные стойки 11, предназначенные для восприятия вертикальных и продольных нагрузок и соединенные с наружной обшивкой 1 контактной сваркой. Все элементы конструкции боковой стены изготавливаются из нержавеющей стали.
Кроме того, предусмотрено, что при некоторых особенностях технологического процесса соединение листов верхнего пояса 2 и нижнего пояса 3 между собой и соединение вертикальных стоек 11 с наружной обшивкой 1 может быть выполнено вместо контактной сварки дуговой сваркой.
Описанное конструктивное исполнение предлагаемого устройства не охватывает всех возможностей его исполнения. Так, в рамках данного изобретения, возможно исполнение, где в качестве подкрепляющих наружную обшивку 1 в зоне верхнего пояса 2 элементов применяются продольные профили незамкнутого сечения, например стрингерами в виде Z - образного и/или уголкового профилей. Данное конструктивное исполнение
дает возможность изготовления боковой стены вагона как из нержавеющей, так и из углеродистой стали.
Изготовление (сборка) боковой стены производится следующим образом. Используется способ крупно-узловой сборки. Заготовки и узлы, входящие в состав боковой стены, производятся на отдельных рабочих местах (операциях). При сборке боковой стены, производимой в специальном кондукторе, вначале формируется наружная обшивка 1, состоящая из крупногабаритных панелей гофрированного нижнего пояса 3 и гладкого верхнего пояса 2 с выполненными оконными проемами, соединяемых между собой нахлесточным сварным соединением. Отдельные элементы обшивы 1 соединяются между собой поперечными стыковыми сварными швами. Основные сварочные операции, связанные с изготовлением наружной обшивы (кроме наружного видового сварного шва соединения верхнего и нижнего поясов) производятся на сборочном кондукторе. Далее на сваренную обшивку 1 последовательно накладываются продольные подкрепляющие элементы 12 верхнего пояса, блоки (узлы), состоящие из вертикальных стоек 11 и поперечных подкрепляющих элементов 13, подоконные 10 и надоконные 14 профили, верхняя обвязка 15. Указанные детали и узлы устанавливаются относительно обшивки в соответствии с конструкторской документацией и свариваются или прихватываются между собой в тех местах, где это необходимо по конструкторской и технологической документации. После этого собранная боковая стена передается на специальную сварочную установку контактной сварки, где производится вся необходимая для конструкции контактная сварка и боковая стена приобретает необходимую жесткость. Далее боковая стена дооснащается дверными проемами, отдельными дополнительными (не установленными на предыдущих операциях) приварными элементами. Производится правка и предварительная отделка наружной поверхности боковой стены и она передается на сборку кузова. Сварка видового наружного шва
соединения верхнего и нижнего поясов боковой стены производится на кузове с применением специальной сварочной установки.
При эксплуатации наличие только одного нахлесточного соединения, небольшого количества гофров малой высоты с широким основанием облегчает условия помывки вагонов, способствует повышению коррозионностойкости и сохранению лакокрасочного покрытия боковых стен вагона.
Из рассмотренного видно, что предлагаемая конструкция боковой стены позволяет получить технический результат, заключающийся в повышении технологичности, снижении материалоемкости, повышении срока службы, удобства эксплуатации, коррозионностойкости. Благодаря введению отличительных признаков, создана конструкция боковой стены кузова пассажирского вагона, позволяющая повысить срок ее службы и удобство эксплуатации, и при этом боковая стена вагона имеет привлекательный внешний вид и меньшую металлоемкость. Тем самым поставленная задача решена.
Промышленная применимость
Разработана техническая документация, проведены успешные испытания, осваивается серийное производство.
Источники информации
1. Патент США №3631817, кл. В 61 D 17/08, 1972.
2. Патент США №5109777, кл. В 61 D 17/08, 1990.
3. Боковая стенка кузова вагона. Авторское свидетельство SU №1729865, кл. В 61 D 17/08, 1990.
4. Вагоны пассажирские купейные с установкой кондиционирования воздуха. Модель 6141-79. Технические условия ТУ 3183-007-05744544-98; Руководство по эксплуатации 4179.00.00.000 РЭ, 1999, прототип.