КУЗОВ ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкциям кузовов железнодорожных грузовых полувагонов.
Из уровня техники известен кузов полувагона, содержащий раму, выполненную в виде балочного каркаса, включающего концевые балки с лобовыми листами, а также боковые и торцевые стены, установленные на раме, при этом каждая торцевая стена включает обшивку, закрепленную на горизонтальных поясах (см. RU 135991, МПК B61D 17/06, опубл. 27.12.2013).
Технической проблемой, присущей приведённому аналогу, является низкая прочность конструкции кузова полувагона. Обусловлена данная техническая проблема тем, что в конструкции торцевой стены кузова полувагона отсутствуют элементы прочности, соединённые с обшивкой торцевой стены, а также с лобовым листом концевой балки рамы кузова. Данный фактор приводит к снижению прочности конструкции кузова полувагона в целом.
В качестве наиболее близкого аналога принят кузов полувагона, содержащий раму, выполненную в виде балочного каркаса, включающего концевые балки с лобовыми листами, а также боковые и торцевые стены, установленные на раме, при этом каждая торцевая стена включает обшивку, закрепленную на горизонтальных поясах и вертикальных стойках, соединённых с лобовыми листами концевых балок рамы, при этом на лобовых листах концевых балках с внутренней стороны, на расстоянии друг от друга, оппозитно указанным вертикальным стойкам, закреплены ребра жёсткости (см. RU 179068, МПК B61D 17/04, опубл. 25.04.2018).
Технической проблемой, присущей наиболее близкому аналогу, является низкая прочность конструкции кузова полувагона. Обусловлена данная техническая проблема тем, что отношение расстояния между рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек находится не в оптимальном диапазоне. Данный фактор приводит к снижению прочности конструкции кузова полувагона в целом.
Технический результат – повышение прочности конструкции кузова полувагона.
Достигается заявленный технический результат кузовом полувагона, содержащим раму, выполненную в виде балочного каркаса, включающего концевые балки с лобовыми листами, а также боковые и торцевые стены, установленные на раме. Каждая торцевая стена, включает обшивку, закрепленную на горизонтальных поясах и вертикальных стойках, соединённых с лобовыми листами концевых балок, при этом на лобовых листах концевых балок с внутренней стороны расстоянии друг от друга, оппозитно указанным вертикальным стойкам закреплены ребра жёсткости. Отношение расстояния между указанными рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек выполнено в диапазоне от 1,0 до 1,5.
Повышение прочности конструкции кузова полувагона достигается за счёт того, что отношение расстояния между указанными рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек выполнено в диапазоне от 1,0 до 1,5.
Диапазон отношения расстояния между указанными рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек определен на основании расчета на статическую прочность. Расчёт произведён в соответствии с ГОСТ 33211-2014. Режимом, определяющим статическую прочность, является режим «Удар 3,5 МН». Допускаемые напряжения согласно ГОСТ 33211-2014 и ГОСТ 19281-2014 для этого режима – 325 МПа.
По результатам проведённого расчёта установлено, что оптимальным диапазоном отношения расстояния между указанными рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек является диапазон от 1,0 до 1,5. Оптимальной величиной указанного отношения является величина, равная 1,0, так как именно при таком отношении напряжения имеют минимальные значения. С увеличением отношения напряжения увеличиваются. Несмотря на то, что при значении отношения, равном 1,5, напряжения не превышают допустимого значения, целесообразно ограничить диапазон отношений значением 1,5, так как дальнейшее расширение данного диапазона лишено практического смысла. Также из проведённого расчёта на статическую прочность следует, что оптимальным диапазоном расстояния между рёбрами жёсткости является диапазон от 100 до 270 мм, а оптимальным диапазоном ширины вертикальных стоек является диапазон от 100 до 180 мм. При этом из расчёта следует, что наиболее оптимальное расстояние между рёбрами жёсткости равно 140 мм, а наиболее оптимальная ширина вертикальных стоек равна 140 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что отношение расстояния между рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек выполнено в диапазоне от 1,0 до 1,5, тем самым обеспечивается соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель поясняется иллюстративным материалом, где: на фиг. 1 представлен общий вид кузова полувагона; на фиг. 2 представлен вид, иллюстрирующий торцевую стену кузова полувагона; на фиг. 3 показан разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 представлен график зависимости максимальных напряжений в зоне установки рёбер жёсткости от отношения расстояния между рёбрами жёсткости к ширине вертикальных стоек; на фиг. 5 представлен график зависимости максимальных напряжений в зоне установки ребер жёсткости от расстояния между рёбрами жёсткости; на фиг. 6 представлен график зависимости максимальных напряжений в зоне установки рёбер жёсткости от ширины вертикальных стоек.
к
к
б
к
б
к
б
Кузов полувагона содержит раму 1 (Фиг. 1), выполненную в виде балочного каркаса, включающего концевые балки 2 с лобовыми листами 2.1 (Фиг. 2), а также боковые 3 и торцевые стены 4, установленные на раме 1. Каждая торцевая стена 4 включает обшивку 4.1, закрепленную на горизонтальных поясах 4.2 и вертикальных стойках 4.3. Вертикальные стойки 4.3 соединены с лобовыми листами 2.1 концевых балок 2. На лобовых листах 2.1 концевых балок 2 с внутренней стороны на расстоянии S друг от друга, оппозитно указанным вертикальным стойкам 4.3, закреплены ребра жёсткости 5 (Фиг. 3). Отношение расстояния Sмежду указанными рёбрами жёсткости 5 к ширине S вертикальных стоек 4.3 выполнено в диапазоне от 1,0 до 1,5 (Фиг. 4). Расстояние S может быть выполнено в диапазоне от 100 до 270 мм (Фиг. 5), а ширина S вертикальных стоек от 100 до 180 мм (Фиг. 6). В наиболее оптимальном значении расстояние Sвыполнено равным 140 мм, а ширина S вертикальных стоек выполнена равной 140 мм.