Кузов полувагона

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для использования в конструкции полувагонов.
Известен пол полувагона, раскрытый в патенте России на полезную модель № 69000 «Пол полувагона», опубликованном 10.12.2007, и включающий в себя листы, перекрывающие проемы между хребтовой балкой, нижней обвязкой, поперечными балками и подкрепляющими элементами, каждый из которых опирается на двутавр хребтовой балки, поперечные балки и подкрепляющие элементы и жестко соединен с ними. Каждый лист пола расположен над полкой нижней обвязки и жестко с ней связан, а в зоне соединения листов с нижней обвязкой и поперечной балкой установлены под ним усиливающие накладки.
Недостатком известного технического решения является невысокая прочность конструкции, т.к. подкрепляющие элементы поддерживают только лист пола и не обеспечивают прочность рамы и кузова в целом.
Известна рама железнодорожного вагон, раскрытая в патенте России на полезную модель № 172308, опубликованном 04.07.2017, и содержащая хребтовую балку с поперечно закреплёнными шкворневыми балками, собранными из верхних и нижних стенок, соединённых вертикальными стенками, и соединёнными своими концами с продольными боковыми балками. Узлы соединения шкворневых и боковых балок усилены продольными накладками, закреплёнными на полках боковых балок и связанными с верхними и нижними стенками шкворневых балок.
Недостатком известной рамы железнодорожного вагона является низкая прочность рамы в поперечном сечении, т.к. накладки установлены вдоль боковых балок. Кроме того, продольные накладки на боковые балки увеличивают профиль боковых балок.
Известен кузов железнодорожного полувагона с глухим полом, опирающимся на раму, раскрытый в патенте России на изобретение № 2273575, опубликованном 10.04.2006, включающую в себя хребтовую, шкворневые и поперечные балки, соединенные нижней обвязкой уголкового типа с боковыми стенками, состоящими из вертикальных стоек, выступающих за обшивку на высоту поперечных балок и связанных понизу с поперечными балками накладками с отверстиями для стока воды из вертикальных стоек. Причем боковая стена соединена с поперечными балками соединительными коробками с расходящимися боковыми стенками и верхней полкой, расположенной наклонно вверх к боковой стенке и жестко прикрепленной своим краем к последней. Поперечные балки рамы выполнены швеллерного типа и в местах соединения с боковыми стойками закрыты вертикальными пластинами в коробчатую конструкцию, доступную для окраски внутренней поверхности после сварки, а между поперечными балками, соединяя их, параллельно хребтовой балке жестко закреплены силовые профили уголкового типа, образующие силовое днище решетчатого типа.
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность кузова железнодорожного полувагона за счет наличия соединительного короба с верхней полкой и боковыми стенами только с одной стороны поперечных балок. В результате чего поперечные балки усилены только с верхней стороны, вдоль верхних листов.
При использовании полезной модели достигается технический результат, заключающийся в увеличении прочностных характеристик кузова полувагона за счет увеличения прочности рамы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что кузов полувагона содержит раму, включающую в себя хребтовую балку с закрепленными на ней поперечными балками, на которой установлены торцевые и боковые стены с нижней обвязкой, в зоне соединения каждой поперечной балки и нижней обвязки установлена накладка, при этом в зоне установки накладки, с обратной стороны поперечной балки, установлены подкрепляющие элементы.
Кузов полувагона может содержать подкрепляющие элементы, выполненные в виде пластин.
Таким образом, зона стыка каждой поперечной балки и нижней обвязки усилена с верхней и нижней стороны благодаря наличию накладки сверху поперечной балки и подкрепляющих элементов снизу поперечной балки.
При установке подкрепляющих элементов на поперечную балку увеличивается устойчивость рамы к изгибающим моментам, а также к статическим и динамическим напряжениям, за счет наличия коробчатого сечения в зонах узловых соединений, т.е. в зонах соединения поперечных балок с нижней обвязкой. Кроме того, подкрепляющие элементы установлены вдоль поперечной балки и поэтому не увеличивают высоту и ширину сечения поперечной балки. При этом значительно увеличивается прочность балки.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом:
фиг. 1 – главный вид кузова полувагона;
фиг. 2 – сечение А-А;
фиг. 3 – сечение Б-Б;
фиг. 4 – вид сверху кузова полувагона.
На фигурах обозначены:
1 – рама;
2 – хребтовая балка;
3 – поперечная балка;
4 – верхний лист поперечной балки;
5 – вертикальный лист поперечной балки;
6 – торцевая стена;
7 – боковая стена;
8 – нижняя обвязка;
9 – накладка;
10 – подкрепляющие элементы.
Кузов (фиг. 1-4) полувагона содержит раму 1, включающую в себя хребтовую балку 2, на которой закреплены поперечные балки 3. Поперечные балки 3 состоят из верхнего листа 4 и вертикального листа 5. На раме 1 установлены торцевые стены 6 и боковые стены 7 с нижней обвязкой 8, при этом в зоне соединения каждой поперечной балки 3 и нижней обвязки 8 установлена накладка 9. В зоне (фиг. 2, 4) установки накладки 9, с обратной стороны поперечной балки 3, установлены подкрепляющие элементы 10.
Зона соединения поперечной балки 3 и нижней обвязки 8 представляет собой место узлового соединения верхнего листа 4 и вертикального листа 5 поперечной балки 3 с нижней обвязкой 8, включая область от места узлового соединения вдоль поперечной балки 3.
Подкрепляющие элементы 10 могут быть выполнены в виде металлических пластин.
Подкрепляющие элементы 10 могут быть установлены с помощью приваривания к верхнему листу 4 с обратной (нижней) стороны поперечной балки 3.
Кузов полувагона (фиг. 2, 3) может содержать подкрепляющие элементы 10, выполненные в виде пластин и установленные с одной или с двух боковых сторон вертикального листа 5 поперечной балки 3.
Подкрепляющие элементы 10 могут быть установлены таким образом, чтобы образовывать коробчатое сечение в месте узлового соединения, где вертикальный лист 5 поперечной балки 3 и верхний лист 4 поперечной балки 3, имеющий фигурный профиль, соединен с нижней обвязкой 8. При этом подкрепляющие элементы 10 установлены горизонтально с боковых сторон вертикального листа 5 поперечной балки 3. На фиг. 3 представлен вертикальный лист 5 поперечной балки 3, верхний лист 4 поперечной балки 3, имеющий фигурный профиль, и два подкрепляющих элемента 10. При этом на сечении Б-Б (фиг. 3) в зоне стыка поперечной балки 3 рамы 1 с нижней обвязкой 8 образовано коробчатое сечение, состоящее из нижнего основания и боковых изогнутых граней (фигурный профиль верхнего листа 4) и верхнего основания (подкрепляющие элементы 10). При этом вертикальный лист 5 поперечной балки 3 делит коробчатое сечение пополам. При образовании коробчатого сечения узлового соединения (фиг.3) обеспечивается устойчивость рамы 1 по плоским изгибным формам относительно горизонтальной и вертикальной осей сечения. Таким образом, большое влияние на снижение напряжений и изгибающего момента оказывают геометрические характеристики сечений в узловых соединениях, т.е. в зонах образования коробчатого сечения.
Рама 1 кузова полувагона представляет собой пространственную конструкцию, которая подвергается воздействию статических и динамических сил и нагрузок, продольной инерционной силы при ударе в автосцепки, усилий, возникающих при торможении железнодорожного транспорта, и других тяговых усилий.
При установке подкрепляющих элементов 10 на поперечную балку 3 увеличивается устойчивость рамы 1 к изгибающим моментам, а также к статическим и динамическим напряжениям, в таком характерном сечении элемента рамы 1 полувагона, как зона соединения поперечной балки 3 и нижней обвязки 8.
Таким образом, использование в конструкции кузова полувагона подкрепляющего элемента обеспечивает улучшение прочностных характеристик кузова вагона за счет увеличения прочности рамы.