КРЫШКА ЛЮКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛУВАГОНА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций крышек разгрузочных люков, применяемых в универсальных полувагонах.
Известна конструкция штампосварной крышки люка [Б.К.Спиридонов, И.Ф.Пастухов. Конструкция и расчет вагонов. М.: Машиностроение, 1980, стр.90-91, рис.72], изготовленной из гнутых и штампованных профилей. Крышка люка содержит переднюю обвязку из зетобразного профиля, среднюю и крайние боковые обвязки из омегообразного профиля, заднюю усиливающую планку, петли, запорные угольники, лист крышки люка с одинаковыми продольными гофрами, у которого передняя часть выполнена зетобразной конфигурации и совместно с передней обвязкой образуют коробчатое сечение.
Недостатками данной конструкции крышки люка являются низкие прочностные характеристики применяемых профилей с нерациональным сечением и соединений элементов крышки люка между собой.
Кроме того, известна конструкция крышки люка железнодорожного полувагона [Патент РФ №1168455 от 23.03.1984 г.], содержащая лист крышки люка, петли, каркас, состоящий из двух боковых балок, между которыми размещены петельная балка, средняя балка из гнутых швеллеров и передняя балка, а также кронштейны запорного механизма, установленные под углом на передней и боковых балках, образуя между балками растяжку. В одной из полок петельной балки выполнены вертикальные вырезы, в которых установлены упирающиеся в другую полку балки петли, жестко соединенные одной стороной со стенкой петельной балки, а другой с листом крышки
люка, при этом полки каждой боковой балки концевыми частями жестко прикреплены с двух сторон каждой крайней петли к стенке и полкам петельной балки. Для приклепывания крайних петель и улучшения заделки боковых балок с петельной балкой, боковые балки (из швеллера) на концевой части, прилегающей к петельной балке, имеют вырез сложной конфигурации, который начинается с одной полки, переходит через радиус на стенку, затем переходит через радиус профиля на другую полку.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для первого и второго вариантов.
Большое значение в обеспечении жесткости и прочности конструкции, исходя из условий закрепления крышки люка в полувагоне и направления воздействующих на нее нагрузок, имеют прочные замкнутые силовые контуры, развитые в продольном направлении от всех точек закрепления. Кронштейны запорного механизма, выполняющие фиксацию крышки люка в полувагоне и соединение передней балки с боковыми балками, в вышеописанной конструкции, выполненные в виде растяжек, не обеспечивают надежное соединение передней балки с боковыми балками, а также средняя петля не связана с продольными элементами каркаса, эти недостатки исключают возможность создания в конструкции прочных замкнутых силовых контуров развитых в продольном направлении от всех точек закрепления. В процессе эксплуатации полувагона от воздействия воспринимаемых нагрузок передняя часть крышки люка из-за вышеуказанных недостатков деформируется, нарушается плотное прилегание листа крышки люка к элементам кузова полувагона, в результате не обеспечивается сохранность груза при перевозке. Вместе с этим, нетехнологичны и сложны в изготовлении лист крышки люка и концевые части боковых балок, которыми балки крепятся к петельной балке, для изготовления которых требуется большое количество штампов, и необходимость выштамповки по радиусной части профилей балок, что приводит к быстрому износу штампов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель по первому и второму вариантам, является создание конструкций крышек люков железнодорожного полувагона, обладающих повышенной жесткостью, прочностью и оптимальным распределением возникающих напряжений, а также обеспечивающих уменьшение трудозатрат при изготовлении и ремонте крышек люков.
Сущность предлагаемой конструкции по первому варианту, заключается в том, что крышка люка железнодорожного полувагона содержит каркас, состоящий из передней, боковых, средней и петельной балок, лист крышки люка с элементами жесткости, петли, которые жестко закреплены в петельной балке между листом крышки люка и стенкой петельной балки, при этом крайние петли расположены дополнительно между полками боковых балок, жестко прикрепленных полками к стенке и полкам петельной балки, а также кронштейны запорного механизма, установленные на передней и на боковых балках. При этом, каждый кронштейн запорного механизма вертикальной наружной ближайшей к углу крышки люка гранью основания кронштейна ориентирован между наружной полкой и осью симметрии профиля передней балки, а боковой вертикальной наружной гранью основания кронштейна ориентирован между наружной полкой и осью симметрии боковой балки. Вместе с этим, площадь опирания кронштейна на боковую балку составляет не менее 1/4 площади опирания кронштейна. Кроме того, на торцевые грани передней балки установлены элементы жесткости, которые также закреплены на наружных полках боковых балок и на листе крышки люка. Помимо этого, в стенках боковых балок на концевых частях, прилегающих к петельной балке, выполнены пазы на прямых участках стенок между радиусами профилей боковых балок.
Сущность предлагаемой конструкции по второму варианту, заключается в том, что крышка люка железнодорожного полувагона содержит каркас, состоящий из передней, боковых, средней и петельной балок, лист крышки люка с гнутыми элементами жесткости, петли, которые жестко закреплены в
петельной балке между листом крышки люка и стенкой петельной балки, при этом крайние петли расположены дополнительно между полками боковых балок, жестко прикрепленных полками к стенке и полкам петельной балки, а также кронштейны запорного механизма, установленные на передней и на боковых балках. Кроме того, средняя балка цельной торцевой гранью закреплена на передней балке, а концевой частью с вырезом на петельной балке. При этом, на торцевые грани передней балки установлены элементы жесткости, которые также закреплены на наружных полках боковых балок и на листе крышки люка. Вместе с этим, закрепление средней балки к петельной балке произведено с помощью прямоугольного выреза в полках средней балки, горизонтальная грань которого установлена на стенку петельной балки, а вертикальная грань выреза расположена на расстоянии от полки петельной балки, при этом в стенках боковых балок на концевых частях, прилегающих к петельной балке, выполнены пазы на прямых участках стенок между радиусами профилей боковых балок.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.I - общий вид крышки люка, по первому варианту;
Фиг.II - общий вид крышки люка, по второму варианту;
Фиг.III - вид А фиг.I;
Фиг.IV - выносной элемент Б фиг.I;
Фиг.V - выносной элемент В фиг.I или фиг.II;
Фиг.VI - вид Г фиг.II;
Фиг.VII - разрез Д-Д фиг.II;
Крышка люка железнодорожного полувагона по первому варианту содержит каркас 1, состоящий из передней 2, боковых 3, средней 4 и петельной 5 балок, лист крышки люка 6 с элементами жесткости 7, петли 8, которые жестко закреплены в петельной балке 5 между листом крышки люка 6 и стенкой петельной балки 5, при этом крайние петли 8 расположены дополнительно между полками 9 боковых балок 3, жестко прикрепленных полками 9 к стенке и полкам петельной балки 5, а также кронштейны
запорного механизма 10, установленные на переднюю балку 2 и на боковые балки 3. Вместе с этим, каждый кронштейн запорного механизма 10 вертикальной наружной ближайшей к углу крышки люка гранью 11 основания 12 кронштейна 10 ориентирован между наружной полкой 13 и осью симметрии 14 профиля передней балки 2, а боковой вертикальной наружной гранью 15 основания 12 кронштейна 10 ориентирован между наружной полкой 16 и осью симметрии 17 боковой балки 3. Кроме того, площадь опирания кронштейна на боковую балку 3 составляет не менее 1/4 площади опирания кронштейна 10.
Крышка люка железнодорожного полувагона по второму варианту содержит каркас 1, состоящий из передней 2, боковых 3, средней 4 и петельной 5 балок, лист крышки люка 6 с элементами жесткости 7, петли 8, которые жестко закреплены в петельной балке 5 между листом крышки люка 6 и стенкой петельной балки 5, при этом крайние петли 8 расположены дополнительно между полками 9 боковых балок 3, жестко прикрепленных полками 9 к стенке и полкам петельной балки 5, а также кронштейны запорного механизма 10, установленные на переднюю балку 2 и на боковые балки 3. Кроме того, средняя балка 4 цельной торцевой гранью 18 закреплена на передней балке 2, а концевой частью с вырезом на петельной балке 5. Закрепление средней балки 4 к петельной балке 5 произведено с помощью прямоугольного выреза 19 в полках средней балки 4, при этом горизонтальная грань 20 установлена на стенку петельной балки 5, а вертикальная грань 21 выреза 19 расположена на расстоянии от полки петельной балки 5.
Вместе с этим, у крышки люка по первому и второму вариантам, на торцевые грани 22 передней балки 2 установлены элементы жесткости 23, которые также закреплены на наружных полках 16 боковых балок 3 и на листе крышки люка 6. Помимо этого, в стенках 24 боковых балок 3 на концевых частях, прилегающих к петельной балке 3, выполнены пазы 25 на прямых участках стенок 24 между радиусами профилей боковых балок 3.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что установка кронштейнов запорного механизма на передней и боковой балках так, что вертикальная наружная ближайшая к углу крышки люка грань основания кронштейна ориентирована между наружной полкой и осью симметрии профиля передней балки, а боковая вертикальная наружная грань основания кронштейна ориентирована между наружной полкой и осью симметрии боковой балки, или установка средней балки так, что она цельной торцевой гранью закреплена на передней балке, а концевой частью с вырезом на петельной балке, позволяет образовать прочные замкнутые силовые контуры, развитые в продольном направлении от поверхностей опирания закидок запорного механизма на кронштейны до отверстий в петлях (для оси крепления), которые воспринимают большую часть нагрузок, и оптимально, равномерно распределяют их по всей конструкции, тем самым, повышая жесткость и прочность конструкции крышки люка. Площадь опирания кронштейнов на боковую балку, составляющая не менее 1/4 всей площади опирания кронштейна, и установка на торцевой грани передней балки элемента жесткости, который также закреплен на наружной полке боковой балки, на листе крышки люка позволяют дополнительно повысить прочность узла соединения передней балки с боковыми балками.
Выполнение в стенке каждой боковой балки на концевой части, прилегающей к петельной балке, паза на прямом участке стенки между радиусами профиля боковой балки и закрепление средней балки к петельной балке с помощью прямоугольного выреза в полках средней балки, горизонтальная грань которого установлена на стенку петельной балки, а вертикальная грань выреза расположена на расстоянии от полки петельной балки, позволяют уменьшить трудозатраты на изготовление крышки люка за счет технологичности сборки крышек люков и технологичности изготовления деталей, уменьшая при этом износ штампов, а также количество применяемых штампов.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.