Кузов крытого железнодорожного вагона

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов крытого вагона, в частности конструкции торцевой стены и ее соединения с рамой крытого вагона.
Известна конструкция железнодорожного крытого вагона модели 11-217, в кузов которого на раму установлена стена торцевая [И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков «Вагоны», М., Транспорт 1988 г., стр.148, 153], содержащая металлический каркас, наружную металлическую обшивку и внутреннюю деревянную обшивку, обрамленную по полу и по углам уголковыми профилями. Каркас торцевой стены состоит из двух угловых и двух промежуточных стоек, связанных верхней обвязкой. Наружная металлическая обшивка выполнена из гофрированных листов толщиной 3 мм снизу и 2,5 мм сверху, а внутренняя обшивка из влагостойкой фанеры толщиной 10 мм. Угловые стойки изготовлены из гнутого уголка 80×80×6 мм, промежуточные стойки из омегообразного элемента 230×135×6 мм, а верхняя обвязка выполнена из специального профиля толщиной 6 мм. Нижней обвязкой торцевой стены является концевая балка рамы.
Недостатком данной конструкции является повышенная металлоемкость конструкции кузова крытого вагона, в частности каркаса торцевой стены крытого вагона. Использование в каркасе торцевой стены стоек из омегообразного профиля не обосновано увеличивает массу торцевой стены.
Кроме того, известна конструкция крытого вагона [Патент РФ на полезную модель №174422, опубликовано 12.10.2017], содержащая ходовые части, на который установлен кузов. Кузов включает в себя раму с продольной хребтовой и поперечными концевыми, шкворневыми и промежуточными балками. На раме закреплены боковые и торцевые стены, на которых установлена крыша. Торцевые стены включают в себя горизонтальные пояса, при этом нижние части стоек торцевой стены, выполненные из двутавра, выступают вниз за пределы обшивки торцевой стены и закреплены на лобовом лист концевой балки. Стойки торцевой стены усилены горизонтальными косынками, установленными в нижних частях стоек.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.
Основным недостатком данного технического решения является то, что основной несущий элемент каркаса торцевой стены в средней части - центральная стойка, в районе соединения с рамой крытого вагона усилена горизонтальными косынками. Горизонтальные косынки, установленные на боковые поверхности центральных стоек торцевых стен, усиливают конструкцию кузова крытого вагона в месте соединения торцевой стены и рамы, но не в полной мере. В предложенной конструкции не учтена специфика работы центральной стойки торцевой стены. Прежде всего центральная стойка работает на растяжение и сжатие, а также на кручение. Нагрузка на растяжения и сжатия воздействует на центральную стойку торцевой стены вдоль кузова крытого вагона, следовательно расположение косынок горизонтально параллельно торцу центральной стойки способствует ослаблению прочности центральной стойки в сварных швах, которыми приваривается горизонтальная косынка к центральной стойке.
Также недостатком данной конструкции является фактор того, что двутавр, выдерживая нагрузки на растяжение и сжатия, направленные перпендикулярно сечению двутавра, имеет недостаточную прочность при нагрузках, приводящих к кручению профиля, особенно данный недостаток проявляется, если двутавр используют в качестве стойки торцевой стены вагона, которая значительно приближена к автосцепному устройству.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является создание конструкции кузова крытого вагона, обеспечивающей повышение прочности и жесткости торцевой стены кузова крытого вагона, в районе соединения средней части торцевой стены (по ширине) с рамой кузова, в сочетании с оптимизацией применяемого металлопроката.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции кузова крытого вагона, центральные стойки выполнены из швеллеров. На участке соединения рамы кузова и нижней части торцевой стены в каждой центральной стойке, с отступом от стенки швеллера, жестко закреплена планка, соединяющая своими концами по ширине полки швеллера. Планка выполнена изогнутой, одна торцевая грань планки выровнена относительно нижнего торца швеллера центральной стойки, а вторая торцевая грань планки, изогнутым участком, жестко закреплена к стенке швеллера.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что кузов крытого железнодорожного вагона содержит крышу, раму, боковые стены, торцевые стены, каждая из которых состоит из обшивки и каркаса, включающего верхнюю обвязку, пояса, крайние стойки и центральные стойки, причем центральные стойки выполнены из швеллеров и на участке соединения рамы кузова с нижней частью торцевой стены в каждой центральной стойке, с отступом от стенки швеллера, жестко закреплена планка, соединяющая своими концами по ширине полки швеллера, при этом планка выполнена изогнутой, одна торцевая грань планки выровнена относительно нижнего торца швеллера центральной стойки, а вторая торцевая грань планки, изогнутым участком, жестко закреплена к стенке швеллера.
При этом планка выполнена длиной не более расстояния от нижнего торца швеллера центральной стойки до ближайшего пояса торцевой стены.
Каждая центральная стойка по концевым частям плавно уменьшена по высоте швеллера.
Кроме того, центральные стойки выполнены из швеллера высотой 160 мм, а планки из листового проката толщиной не менее 4 мм и не более 6 мм.
Проем образованный полками швеллера каждой центральной стойки и планками жестко закрыт пластиной, имеющей сквозные отверстия.
Центральные стойки развернуты полками швеллеров друг к другу.
Центральные стойки развернуты полками швеллеров друг от друга.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид кузов крытого железнодорожного вагона;
Фиг.2 - вид А фиг.1;
Фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2;
Фиг.4 - разрез В-В фиг.3;
Фиг.5 - разрез Г-Г фиг.3;
Фиг.6 - вид Д фиг.3.
Кузов крытого железнодорожного вагона содержит крышу 1, раму 2, боковые стены 3, торцевые стены 4. Каждая торцевая стена 4 состоит из обшивки 5 и каркаса 6, включающего верхнюю обвязку 7, пояса 8, крайние стойки 9 и центральные стойки 10. Центральные стойки 10 выполнены из швеллеров 11. На участке соединения рамы 2 кузова с нижней частью торцевой стены 4 в каждой центральной стойке 10, с отступом от стенки 12 швеллера 11, жестко закреплена планка 13, соединяющая своими концами по ширине полки 14 швеллера 11. Планка 13 выполнена изогнутой, одна торцевая грань 15 планки 13 выровнена относительно нижнего торца 16 швеллера 11 центральной стойки 10, а вторая торцевая грань 17 планки 13 изогнутым участком жестко закреплена к стенке 12 швеллера 11.
При этом планка 13 выполнена длиной не более расстояния от нижнего торца 16 швеллера 11 центральной стойки 10 до ближайшего пояса 8.1 торцевой стены 4.
Каждая центральная стойка 10 по концевым частям 18 плавно уменьшена по высоте швеллера 11.
Кроме того, центральные стойки 10 выполнены из швеллера 11 высотой 160 мм, а планки 13 из листового проката толщиной не менее 4 мм и не более 6 мм.
Проем образованный полками швеллера 11 каждой центральной стойки 10 и планками 13 жестко закрыт пластиной 19, имеющей сквозные отверстия 20.
Центральные стойки 10 развернуты полками 14 швеллеров 11 друг к другу.
Центральные стойки 10 развернуты полками 14 швеллеров 11 друг от друга.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что выполнение центральных стоек из швеллеров таким образом, что на участке соединения рамы кузова и нижней части торцевой стены в каждой центральной стойке, с отступом от стенки швеллера, жестко закреплена планка, соединяющая своими концами по ширине полки швеллера, при этом планка выполнена изогнутой, одна торцевая грань планки выровнена относительно нижнего торца швеллера центральной стойки, а вторая торцевая грань планки, изогнутым участком, жестко закреплена к стенке швеллера, позволяет создать конструкцию кузова крытого вагона, обеспечивающую повышение прочности и жесткости торцевой стены кузова и концевой балки рамы, в районе соединения средней части торцевой стены с рамой кузова при воздействии на этот узел кузова эксплуатационных нагрузок, в сочетании с минимальной материалоемкостью. В данной конструкции кузова, в нижней части каждой центральной стойки торцевой стены, посредством двух швеллеров и двух планок, созданы два закрытых коробчатых профиля, что и позволяет увеличить прочность и жесткость конструкции.
Также увеличению прочности и жесткости предлагаемой конструкции способствует то, что каждая планка выполнена изогнутой, при этом одна торцевая грань планки выровнена относительно нижнего торца швеллера каждой центральной стойки, а вторая торцевая грань планки, изогнутым участком, жестко закреплена к стенке швеллера. Два закрытых коробчатых профиля плавно, в верхней части планок, переходят в стенку каждого из швеллеров центральной стойки торцевой стены, что позволяет перераспределить напряжения по другим элементам конструкции.
Выполнение планки длиной не более расстояния от нижнего торца швеллер центральной стойки до ближайшего пояса торцевой стены обеспечивает равномерное распределение эксплуатационных нагрузок на несущие элементы торцевой стены кузова крытого вагона.
Выполнение каждой центральной стойки по концевым частям плавно уменьшающейся по высоте швеллера позволяет снизить массу кузова.
Выполнение центральных стоек из швеллера высотой 160 мм, а планки из листового проката толщиной не менее 4 мм и не более 6 мм обеспечивает прочностные качества каркаса торцевой стены.
Перекрытие проема, образованного полками двутавра центральной стойки и планками посредством приварки пластины, имеющей сквозные отверстия, обеспечивает в нижней части планок закрытие двух замкнутых коробчатых профилей, что также способствует увеличению прочности и жесткости предлагаемой конструкции кузова крытого вагона, при этом данная конструкция обеспечивает отток кондиционирующей влаги из внутренней полости двух замкнутых коробчатых профилей.
Вариант установки центральных стоек таким образом, что полки швеллеров развернуты друг к другу или друг от друга, позволяет снизить крутящий момент в центральных стойках, возникающий от воздействия нагрузки на центральную часть торцевой стены, и, как следствие, повысить прочность конструкции кузова вагона. Вариант установки выбирается исходя из расстояния между центральными стойками и определяется расчетным путем.
В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация, проведены испытания опытных образцов.