ТОРЦЕВАЯ СТЕНА ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для использования в конструкции грузовых вагонов открытого типа (полувагонов).
Известны конструкции торцевых стен полувагонов, в которых для обеспечения требуемой прочности при воздействии продольных эксплуатационных нагрузок предусмотрены горизонтальные и вертикальные подкрепляющие элементы, выполненные с постоянными по высоте поперечными сечениями профилей. Усиливающие торцевые стены известные подкрепляющие элементы, выполненные в виде поясов и стоек или их частей, различаются количеством, взаимным расположением и поперечным сечением профилей (см., например, патенты RU 67943, МПК B61D 3/08, B61D 17/06, опубл. 10.11.2007; RU 2325294, МПК B61D 17/00, опубл. 27.05.2008; RU 74610, МПК B61D 17/06, B61D 3/00, опубл. 10.07.2008; RU 108013, МПК B61D 15/00, опубл. 10.09.2011).
В конструкциях известных торцевых стен полувагонов применяемые горизонтальные и вертикальные подкрепляющие элементы выполнены с профилями, имеющими поперечные сечения, постоянные по высоте вдоль длины этих подкрепляющих элементов. Такое выполнение характеризуется достаточно высокой металлоемкостью подкрепляющих элементов, что является недостатком известных конструкций, поскольку увеличивает массу торцевых стен.
Известна торцевая стена железнодорожного транспортного средства, принятая за наиболее близкий аналог, содержащая листовую обшивку, заканчивающуюся вдоль каждого из боковых краев фланцами, выступающими под прямым углом к плоскости листовой обшивки, и множество горизонтальных ребер жесткости, приваренных к обшивке, имеющих шляпообразное поперечное сечение и уменьшающихся в размерах к каждому из боковых краев так, что их концы являются плоскими и изогнуты под прямым углом для прилегания к фланцам листовой обшивки, при этом под горизонтальными ребрами жесткости обустроены вертикальные ребра жесткости, выполненные в виде множества мелких бусин, расположенных между пар мелких горизонтальных бусин, закрепленных рядами на листовой обшивке (см. патент US 3871279, МПК B61D 17/06, опубл. 18.03.1975).
Известная торцевая стена сложна как конструктивно, так и технологически ввиду выполнения горизонтальных ребер жесткости с переменной по длине непростой формой поперечного сечения, образующих гофры, и вертикальных ребер жесткости - в виде значительного количества мелких элементов. Помимо этого, такое выполнение ребер жесткости (подкрепляющих элементов) существенно повышает расход металла на их изготовление за счет увеличения общей площади поверхности ребер, что увеличивает массу торцевой стены.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение расхода металла на изготовление подкрепляющих элементов и, тем самым, снижение массы торцевой стены и в целом массы тары полувагона при сохранении показателей прочности торцевой стены.
Достигается указанный технический результат за счет того, что в торцевой стене полувагона, содержащей листовую обшивку, усиленную горизонтальными подкрепляющими элементами, высота профиля которых уменьшается к боковым краям торцевой стены, и вертикальными подкрепляющими элементами, согласно предлагаемому, вертикальные подкрепляющие элементы выполнены с переменной по их длине высотой поперечного сечения профиля.
При этом высота поперечного сечения профиля вертикальных подкрепляющих элементов может уменьшаться к средней части торцевой стены, либо к нижнему краю торцевой стены.
Выполнением профилей вертикальных подкрепляющих элементов с переменной, уменьшающейся высотой поперечного сечения достигается оптимизация конструкции торцевой стены, при которой металлоемкость и масса стены снижены при сохранении неизменными прочностных характеристик торцевой стены полувагона.
Предлагаемая конструкция торцевой стены с профилем вертикальных подкрепляющих элементов, уменьшающимся к средней части торцевой стены, представлена на чертежах, где изображены: на фиг. 1 - фронтальный вид торцевой стены; на фиг. 2 - вид А-А торцевой стены на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б-Б торцевой стены на фиг. 1.
Торцевая стена полувагона (фиг. 1) содержит листовую обшивку 1 и подкрепляющие элементы, выполняющие функцию ребер жесткости, - горизонтальные 2 и вертикальные 3. Листовая обшивка 1 соединена с верхней 4 и нижней 5 обвязками и угловыми стойками 6. Каждый из горизонтальных подкрепляющих элементов 2 может быть выполнен цельным. Каждый из вертикальных подкрепляющих элементов 3 в таком случае выполнен из частей, приваренных последовательно между верхней обвязкой 4 и верхним горизонтальным подкрепляющим элементом 2, между соседними горизонтальными подкрепляющими элементами 2 и между нижним горизонтальным элементом 2 и нижней обвязкой 5.
Горизонтальные подкрепляющие элементы 2 (фиг. 2) выполнены с переменной высотой профиля: большей в средней части торцевой стены и уменьшающейся к обеим угловым стойкам 6 торцевой стены.
Вертикальные подкрепляющие элементы 3 (фиг. 3) также выполнены с переменной высотой профиля: большей в местах их крепления к верхней обвязке 4 и к нижней обвязке 5 и уменьшающейся к средней части торцевой стены.
Работа предлагаемой полезной модели осуществляется следующим образом.
Торцевая стена, как один из наиболее повреждаемых элементов кузова полувагона, испытывает нагрузки от распора грузом с максимальным давлением на верхнюю и на нижнюю части торцевой стены, а также испытывает инерционные нагрузки в продольном направлении полувагона, вызывающие прогиб торцевой стены. Для усиления этих мест наибольших напряжений горизонтальные 2 и вертикальные 3 подкрепляющие элементы выполнены с максимальной высотой профилей, соответственно, в средней части торцевой стены и в местах верхней 4 и нижней 5 обвязок.
Использование в конструкции торцевой стены подкрепляющих элементов 2 и 3 с оптимизированной высотой их профилей позволяет при обеспечении прочности и жесткости торцевой стены уменьшить металлоемкость подкрепляющих элементов и снизить массу торцевой стены.