СЪЁМНЫЙ КУЗОВ

Предложенная полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к конструкции съёмных кузовов, предназначенных для транспортировки сыпучих грузов.
Из уровня техники известен кузов полувагона для перевозки угля (Заявка на патент Китая №101585364, опубликована 25.11.2009), содержащий раму в виде балочного каркаса, включающий в себя хребтовую балку, шкворневые балки, концевые балки и боковые продольные балки, торцевые стенки и боковые стенки, при этом между двумя боковыми стенками установлены поперечные распорки и диагональные распорки с образованием треугольной соединительной конструкции.
Известен кузов железнодорожного вагона (Заявка на патент Китая №103085824, опубликована 08.05.2013), содержащий раму с хребтовой балкой, торцевые стенки и боковые стенки, причем боковые стенки соединены между собой горизонтальными балками и диагональными раскосами, соединенными с хребтовой балкой.
Кроме того, известен кузов железнодорожного вагона-хоппера (Патент России на изобретение №2709520, опубликован 18.12.2019), принятый за прототип, содержащий раму с закрепленными коньками, разгрузочные бункеры, торцевые стены и боковые стены, включающие в себя вертикальные стойки и обшивку.
Недостатком известных технических решений, в том числе прототипа, является недостаточная жесткость обшивки боковых стен, что приводит к их деформации под действием распирающей силы от груза.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая проблема недостаточной жесткости обшивки боковых стен съёмного кузова.
Технический результат заключается в повышении жесткости обшивки боковых стен съёмного кузова.
Технический результат достигается тем, что съемный кузов содержит раму с закрепленными коньками, разгрузочные бункеры, торцевые стены и боковые стены, включающие в себя вертикальные стойки и обшивку, причем каждая боковая стена содержит дополнительную горизонтальную балку, закрепленную между вертикальными стойками с внешней стороны обшивки, при этом с внутренней стороны обшивки в месте крепления дополнительной горизонтальной балки закреплены соединительные пластины, через которые одна боковая стена соединена с другой боковой стеной посредством поперечных стяжек и диагональных раскосов, закрепленных одним своим концом с коньком рамы, другим своим концом с соединительной пластиной.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение высоты соединительной пластины к высоте дополнительной горизонтальной балки задано из диапазона от 0,8 до 1,2.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что толщина соединительной пластины задана из диапазона от 4 до 8 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение расстояния от рамы до середины дополнительной горизонтальной балки к высоте боковой стены задано из диапазона от 0,3 до 0,8.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что каждая дополнительная горизонтальная балка имеет С-образное сечение.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых показано:
Фиг.1 - съёмный кузов, общий вид, где 1 - рама, 4 - торцевая стена, 5 - боковая стена, 6 - вертикальная стойка, 7 - обшивка, 8 - дополнительная горизонтальная балка.
Фиг. 2 - съёмный кузов, общий вид, где 1 - рама, 2 - конек, 3 - разгрузочный бункер.
Фиг. 3 - съёмный кузов, общий вид без торцевых стен, где 6 - вертикальная стойка, 7.1 - внешняя сторона обшивки 7, 7.2 - внутренняя сторона обшивки 7, 8 - дополнительная горизонтальная балка, 9 - соединительная пластина, 10 - поперечная стяжка, 11 - диагональные раскосы.
Фиг. 4 - Результаты моделирования напряженного состояния элементов боковой стены с дополнительными горизонтальными балками, где 6 - вертикальная стойка, 7 - обшивка, 8 - дополнительная горизонтальная балка.
Фиг. 5 - Результаты моделирования перемещения элементов боковой стены с дополнительными горизонтальными балками, где 6 - вертикальная стойка, 7 - обшивка, 8 - дополнительная горизонтальная балка.
Фиг. 6 - Результаты моделирования напряженного состояния боковой стены при отношении высоты соединительной пластины к высоте дополнительной горизонтальной балки, заданном из диапазона от 0,8 до 1,2, где 7 - обшивка, 8 - дополнительная горизонтальная балка, 9 - соединительная пластина.
Фиг. 7 - Результаты моделирования напряженного состояния при отношении высоты соединительной пластины к высоте дополнительной горизонтальной балки, вне заданного диапазона от 0,8 до 1,2, где 7 - обшивка, 8 - дополнительная горизонтальная балка, 9 - соединительная пластина.
Съемный кузов (фиг.1-3) содержит раму 1 с закрепленными поперек нее коньками 2, разгрузочные бункеры 3, торцевые стены 4 и боковые стены 5, установленные на раме 1, включающие в себя вертикальные стойки 6 и обшивку 7. Каждая боковая стена 5 содержит дополнительную горизонтальную балку 8, имеющую С-образное сечение, закрепленную между вертикальными стойками 6 с внешней стороны 7.1 обшивки 7. С внутренней стороны 7.2 обшивки 7 съемного кузова в месте крепления  дополнительной горизонтальной балки 8 закреплены соединительные пластины 9, через которые одна боковая стена 5 соединена с другой боковой стеной 5 посредством поперечных стяжек 10 и диагональных раскосов 11, закрепленных одним своим концом с коньком 2 рамы 1, другим своим концом с соединительной пластиной 9. Каждая поперечная стяжка 10 и диагональный раскос 11 могут быть выполнены из уголка, или швеллера, или двутавра, или гнутого С-образного профиля, или Ω-образного профиля. Каждый диагональный раскос 11 выполнен из уголка, или швеллера, или двутавра, или гнутого С-образного профиля, или Ω-образного профиля. Отношение высоты соединительной пластины 9 к высоте дополнительной горизонтальной балки 8 задано из диапазона от 0,8 до 1,2, толщина соединительной пластины 9 задана из диапазона от 4 до 8 мм. В предложенном съёмном кузове отношение расстояния от рамы 1 (в месте соединения вертикальной стойки 6 к раме 1) до середины дополнительной горизонтальной балки 8 к высоте боковой стены 5 задано из диапазона от 0,3 до 0,8.
Наличие на каждой боковой стене 5 дополнительной горизонтальной балки 8, закрепленной между вертикальными стойками 6 с внешней стороны 7.1 обшивки 7, и соединение боковых стен 5 друг с другом посредством поперечных стяжек 10, закрепленных через соединительный пластины 9, которые в свою очередь закреплены с внутренней стороны 7.2 обшивки 7 в месте крепления дополнительной горизонтальной балки 8, и диагональных раскосов 11, закрепленных одним своим концом с коньком 2 рамы 1, другим своим концом с соединительной пластиной 9 обеспечивает достижение технического результата, а именно, описанная конструкция характеризуется повышенной жесткостью обшивки 7 боковых стен 5.
Достижение технического результата подтверждается результатами моделирования в программном продукте Siemens NX 11. На фиг. 4 представлены результаты моделирования напряженного состояния элементов боковой стены 5 съёмного кузова с дополнительными горизонтальными балками 8, из которых видно, что описанная конструкция боковой стены 5 позволяет равномерно распределять напряжения от груза между вертикальными стойками 6, в результате чего повышается жесткость обшивки 7 боковой стены 5. На фиг. 5 представлены результаты моделирования перемещения элементов боковой стены 5 съёмного кузова с дополнительными горизонтальными балками 8, из которых видно, что описанная конструкция боковой стены 5 позволяет обеспечить снижение деформации обшивки 7 боковых стен 5 под действием распирающей силы от груза. При этом максимальное значение деформации обшивки 5 боковой стены 2 не превышает 25 мм, что исключает выход боковой стены 5 за наружное очертание кузова и обеспечивает вписывание съёмного кузова в габарит.
В предложенном техническом решении отношение высоты соединительной пластины 9 к высоте дополнительной горизонтальной балки 8 задано из диапазона от 0,8 до 1,2. При заданном диапазоне не превышаются допускаемые напряжения вследствие возникновения концентраторов напряжений. Из фиг. 6 видно, что края соединительной пластины 9, находясь напротив дополнительной горизонтальной балки 8 при отношении высоты в заданном диапазоне, исключают деформацию обшивки 7 и ее отрыв в месте соединения с соединительной пластиной 9. При отношении высоты соединительной пластины 9 к высоте дополнительной горизонтальной балки 8 менее 0,8 происходит превышение допускаемых напряжений вследствие возникновения концентраторов напряжений. Из фиг. 7 видно, что все усилия от соединительной пластины 9 к дополнительной горизонтальной балке 8 передаются через обшивку 7, в результате чего она может быть деформирована в месте соединения с соединительной пластиной 9. В предпочтительном варианте исполнения полезной модели отношение высоты соединительной пластины 10 к высоте дополнительной горизонтальной балки 8 равно 1.
Толщина соединительной пластины 9 задана из диапазона от 4 до 8 мм. При такой толщине обеспечивается наложение сварных швов необходимого и достаточного сечения. При толщине соединительной пластины 9 менее 4 мм возможен ее прожиг при сварке. Использование соединительной пластины 9 толщиной более 8 мм нецелесообразно, поскольку это приводит к повышению металлоемкости конструкции. В предпочтительном варианте исполнения полезной модели толщина соединительной пластины 9 равна 6 мм.
Отношение расстояния от рамы 1 до дополнительной горизонтальной балки 8 к высоте боковой стены 5 задано из диапазона от 0,3 до 0,8. При заданном диапазоне обеспечивается уменьшений напряжений в обшивке 7 и исключается ее выпучивание. В предпочтительном варианте исполнения полезной модели отношение расстояния от рамы 1 до дополнительной горизонтальной балки 8 к высоте боковой стены 5 равно 0,5. Дополнительная горизонтальная балка 8, имеющая С-образное сечение, образует с обшивкой 7 замкнутый профиль, в результате чего предотвращается поворот горизонтальной балки 8 и перемещение её в любом направлении.
Таким образом, как показано в вышеприведённом описании полезной модели, достигается технический результат, заключающийся в повышении жесткости обшивки боковых стен съёмного кузова.