КУЗОВ ГЛУХОДОННОГО ПОЛУВАГОНА

Полезная модель относится к грузовым вагонам железнодорожного транспорта и касается конструкции кузова глуходонного полувагона, предназначенного преимущественно для перевозки сыпучих, кусковых и других грузов не требующих укрытия от атмосферных осадков, с разгрузкой как на вагоноопрокидывателях, так и с помощью мобильных перегружателей и других разгрузочных устройств.
Известен полувагон с глухим кузовом, содержащий ходовые части и размещенный на них кузов, состоящий из рамы, боковых и торцевых стен. Стойки боковой стены в узле заделки в шкворневые балки выполнены выступающими за нижние листы балок и соединены коробкой с последними. Нижние внутренние углы кузова в местах соединения боковых и торцевых стен с рамой выполнены прямыми без каких-либо скруглений или уклонов. В местах заделки стоек боковых стен внутри кузова установлены усиливающие элементы в виде призм или других форм. [Патент РФ №54345, B61D 3/00 от 27.06.2006].
Недостатком кузова, указанного полувагона, является недостаточность его внутреннего объема, связанная с небольшой высотой его боковых стен, а также с конструкцией заделки стоек боковой стены с поперечными шкворневыми и промежуточными балками вагона, что в конечном итоге сказывается на объеме перевозимого груза в вагоне в отрицательную сторону. Основным недостатком кузова данного глуходонного полувагона является то, что и боковые, и торцевые стены кузова в местах их соединения с рамой полувагона выполнены прямыми без каких-либо скруглений и уклонов, что в эксплуатации приводит к скапливанию перевозимого груза в нижних углах кузова, и как следствие, затрудняется высыпаемость груза при разгрузке на вагоноопрокидывателях, увеличивается время зачистки вагона от оставшегося груза, а в случае непроведения зачистки остатки груза со временем вызывают корродирование кузова. Кроме того, наличие во внутренних углах кузова в местах заделки стоек боковых стен и рамы полувагона дополнительных усиливающих элементов в форме призм существенно осложняет разгрузку такого полувагона, в случае, если она производится мобильными перегружателями, что может привести к механическому повреждению кузова при разгрузке полувагона таким способом.
Также из уровня техники известна конструкция кузова грузового полувагона, имеющего цельный металлический пол [Патент US №4417526, B61D 3/08 от 29.11.1983]. Конструкция кузова полувагона также, как и выше описанный аналог, не предполагает разгрузку полувагона через разгрузочные люки, ввиду их отсутствия. Кузов полувагона состоит из рамы, имеющей боковые продольные балки из швеллера, боковые и торцевые стены. Стойки боковых стен жестко связаны с продольными балками рамы кузова полувагона. Конструкция данного кузова предполагает несколько вариантов исполнения заделки стоек боковых стен с продольными боковыми балками рамы кузова. Один из вариантов исполнения узла заделки стоек боковых стен с продольными боковыми балками рамы кузова предполагает установку в нижних углах кузова в местах соединения боковой стены и рамы вагона по всей длине уголков, которые компенсируют возможные монтажные зазоры при сборке боковой стены с рамой. Также один из вариантов исполнения узла заделки стоек боковых стен с продольными боковыми балками рамы кузова предполагает установку в нижних углах кузова в местах соединения боковой стены и рамы вагона наклонного элемента, который одной своей поверхностью устанавливается на раму, а другой поверхностью прилегает к обшивке боковой стены кузова полувагона.
Несмотря на то, что конструкция кузова исключает возможное скапливание груза в углах соединения его боковых стен с рамой, а также на то, что в данных углах отсутствуют какие-либо усиливающие элементы, препятствующие процессу разгрузки, в конструкции данного кузова не решен вопрос скапливания слежавшегося перевозимого груза во внутренних углах соединения торцевых стен кузова с рамой. Наклонные элементы, установленные в углах соединения боковых стен с рамой кузова, при разгрузке полувагона мобильными перегружателями могут быть подвержены деформации от механического воздействия средств разгрузки, так как не обладают достаточной жесткостью.
Конструкция кузова данного полувагона выбрана в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании конструкции кузова глуходонного полувагона, исключающей слеживание перевозимого в нем груза во внутренних углах соединения боковых и торцевых стен с рамой полувагона, при этом узлы заделки стоек боковых стен с рамой кузова должны обладать необходимым запасом прочности для обеспечения в конечном итоге целостности кузова полувагона в эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет того, что по контуру соединения рамы с боковыми и торцевыми стенами внутренние углы кузова по периметру образованы наклонными элементами. Наклонные элементы, образующие скошенный угол боковых стен, являются частью нижней обвязки и изготовлены, как и наклонные элементы, соединяющие торцевые стены с рамой, из коррозионностойкой стали. Наклонные элементы нижних обвязок боковых стен усилены дополнительными элементами жесткости, размещенными снаружи кузова. В местах соединения промежуточных, шкворневых стоек боковых стен и балок рамы снаружи обшивки кузова установлены элементы заделки, жестко связывающие дополнительно между собой стойки стен и балки рамы. Элементы заделки своими продольными кромками примыкают к наклонной части нижней обвязки, образуя в месте соединения с ней замкнутый контур.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что кузов цельнометаллического глуходонного полувагона состоит из двух боковых и двух торцевых стен, установленных на его раме. Рама кузова имеет шкворневые, концевые, промежуточные поперечные балки и металлический пол. Торцевые стены кузова установлены на концевых балках его рамы. Внутренние углы кузова в местах монтажа торцевых стен на раму кузова образованы наклонными элементами в виде планки, ориентированной вдоль торцевой стены и изготовленной из коррозионностойкого материала. С внутренней стороны наклонные элементы, установленные в местах монтажа торцевых стен на раму, могут быть усилены дополнительными конструктивными элементами жесткости в виде пластин, уголков и другого фасонного проката. Боковые стены кузова выполнены из обшивки с каркасом, содержащего верхнюю обвязку, угловые, шкворневые и промежуточные стойки, а также нижнюю обвязку, жестко связывающую между собой стойки боковых стен. Стойки боковых стен также жестко соединены сваркой с торцами соответствующих поперечных балок кузова. Нижняя обвязка боковых стен, также выполненная из коррозионностойкой стали, в поперечном сечении состоит из верхней, нижней горизонтальной прямых и средней наклонной частей, при этом угол между поверхностями верхней и нижней частей нижней обвязки боковых стен составляет более 90 градусов. Нижняя обвязка соединяет боковую стену с рамой кузова и образует своей наклонной частью внутренний скошенный угол кузова по всей его длине. Таким образом, наличие наклонных элементов, установленных в местах соединения рамы кузова с боковыми и торцевыми стенами, позволило получить кузов глуходонного полувагона со скошенными внутренними углами по всему периметру кузова. Нижняя обвязка с наружной стороны кузова усилена продольными дополнительными элементами жесткости, установленными на наружной поверхности наклонных элементов нижней обвязки и ориентированными вдоль продольных кромок нижней обвязки. В местах соединения промежуточных и шкворневых стоек боковых стен с соответствующими балками рамы кузова снаружи обшивки кузова в пространстве, ограниченном наклонным элементом нижней обвязки, балкой рамы и стойкой боковой стены, установлены усиливающие элементы заделки, жестко связывающие дополнительно между собой стойки стен и балки рамы. Данные элементы могут изготавливаться как из фасонного проката, так и из гнутых профилей Г-образной формы. Усиливающие элементы заделки своими продольными кромками в монтажном положении примыкают к наружной поверхности наклонных элементов нижней обвязки, образуя в месте соединения с нижней обвязкой замкнутый контур.
Полезная модель поясняется графическими материалами, на которых изображены:
фиг. 1 - общий вид кузова глуходонного полувагона;
фиг. 2 - вид сверху кузова глуходонного полувагона;
фиг. 3 - поперечное сечение кузова в зоне одной из стоек боковой стены;
фиг. 4 - сечение кузова в зоне торцевой стены.
Кузов полувагона состоит из двух боковых 1 и двух торцевых 2 стен. Боковые 1 и торцевые 2 стены вместе с рамой 3 в собранном виде формируют цельнометаллический глуходонный кузов. Рама 3 кузова имеет шкворневые 4, концевые 5 и промежуточные 6 поперечные балки и металлический пол 7.
Торцевые стены 2 кузова установлены на концевых балках 5 рамы 3. В местах, где торцевые стены 2 опираются на концевые балки 5 рамы 2, внутренние углы кузова образованы наклонными элементами 8. Наклонные элементы 8 выполнены в виде планки, ориентированной вдоль торцевой стены 2. Наклонные элементы 8 опираются на верхний лист 9 концевой балки 5 рамы 3 кузова и на обшивку 10 торцевой стены 2 и могут изготавливаться из коррозионностойкой стали, а также из стали, обладающей повышенными прочностными свойствами. С внутренней стороны 11 наклонные элементы 8, размещенные в местах установки торцевых стен 2 на раму 3, могут быть усилены дополнительными конструктивными элементами жесткости в виде пластин, уголков и другого фасонного проката.
Боковые стены 1 кузова выполнены из обшивки 12 с каркасом 13. Каркас 13 боковой стены 1 включает в себя верхнюю обвязку 14, угловые 15, шкворневые 16 и промежуточные 17 стойки, а также нижнюю обвязку 18. Нижняя обвязка 18 жестко связывает между собой промежуточные 17, шкворневые 16 и угловые 15 стойки боковых стен 1. Промежуточные 17 шкворневые 16 и угловые 15 стойки боковых стен 1 также жестко соединены сваркой с торцами соответственно с промежуточными 6, шкворневыми 4 и концевыми 5 балками кузова.
Нижняя обвязка 18 боковых стен 1 в поперечном сечении состоит из верхней 19, среднего наклонного элемента 20 и нижней горизонтальной 21 прямых частей, при этом угол α между поверхностями верхней 19 и нижней 21 частей нижней обвязки 18 боковых стен 18 составляет более 90 градусов. Нижняя обвязка 18, соединяет боковую стену 1 с рамой 3 кузова и образует внутренний угол с уклоном по всей длине кузова. Наличие наклонных элементов 20 нижней обвязки 18 и наклонного элемента 8, установленных в местах соединения рамы 3 кузова с боковыми 1 и торцевыми стенами 2, позволило получить кузов глуходонного полувагона со скошенными внутренними углами по всему периметру кузова. В случае если конструкция кузова глуходонного полувагона предусматривает наличие зачистных люков, то кузов в данных местах может быть выполнен без скошенных углов между боковой стеной 1 и рамой 3. Конструктивное исполнение мест перехода и сопряжения поверхностей боковой стены 1 и рамы 3, а также элементов зачистного люка является предметом отдельно заявляемого технического решения.
Нижняя обвязка 18 с наружной стороны кузова усилена продольными дополнительные элементами жесткости 22. Дополнительные продольные элементы жесткости 22 установлены на наружной поверхности наклонных элементов 20 нижней обвязки 18 и ориентированы вдоль продольных кромок нижней обвязки 18. Нижняя обвязка 18 боковых стен 1 также выполнена из коррозионностойкой стали или из стали с повышенными прочностными свойствами.
В местах соединения промежуточных 17 и шкворневых 16 стоек боковых стен 1 соответственно с промежуточными 5 и шкворневыми 4 балками рамы 3 кузова снаружи кузова в пространстве, ограниченном наклонным элементом 20 нижней обвязки 18, промежуточной 5 и шкворневой балкой 4 рамы 3 и промежуточной 17 и шкворневой 16 стойкой боковой стены 1 установлены усиливающие элементы заделки 23. Усиливающие элементы заделки 23 связывают дополнительно между собой промежуточные 17 и шкворневые 16 стойки боковых стен 1 с промежуточными 5 и шкворневыми 4 балками рамы 3. Усиливающие элементы заделки 23 могут изготавливаться как из сортового проката, так и из гнутых профилей Г-образной формы. Усиливающие элементы заделки 23 своими продольными кромками в монтажном положении примыкают к наружной поверхности наклонных элементов 20 нижней обвязки 18 и образуют вместе соединения с нижней обвязкой 18 замкнутый контур.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что предлагаемая конструкция кузова глуходонного полувагона, у которого внутренние нижние углы образованы наклонными элементами по всему его периметру, позволит исключить возможное скапливание перевозимого слежавшего груза в нижних его углах по всему периметру, а изготовление наклонных элементов из коррозионностойкой стали защищает кузов от коррозии в наиболее скапливаемых местах перевозимого насыпного груза, что в конечном итоге увеличивает срок службы кузова вагона. Отсутствие во внутреннем пространстве кузова каких-либо усиливающих элементов заделки стоек боковых стен с балками рамы кузова и выполнение их с наружной стороны кузова позволяет исключить возможные повреждения кузова при его разгрузке мобильными перегружателями, а также исключить скапливание груза в местах установки усиливающих элементов, в случае если бы они устанавливались внутри кузова, уменьшить время на зачистку вагона от слежавшегося груза. При этом, узлы заделки стоек боковых стен с балками рамы кузова, усиленные дополнительными элементами заделки, которые своими продольными кромками примыкают к наклонным частям нижней обвязки, образуя замкнутое коробчатое сечение, позволяют повысить прочность узла заделки.
Выполнение нижней обвязки боковых стен в поперечном сечении по форме из трех частей - верхней, нижней горизонтальной и средней наклонной, позволяет использовать нижнюю обвязку как соединительный узел между рамой кузова и его боковой стеной, одновременно обеспечивая скос кузова по контуру соединения боковой стены с рамой. Сама же нижняя обвязка является элементом жесткости каркаса боковой стены и обеспечивает дополнительную жесткую связь между стойками боковой стены, а также обшивкой.
При изготовлении нижней обвязки с углом между верхней и нижней ее частями более 90 градусов возможно исполнение кузова с наклоном его боковых стен относительно центральной продольной плоскости, что позволит увеличить объем кузова и улучшить разгрузку вагона на вагоноопрокидывателях.
Для увеличения жесткости нижней обвязки и исключения ее механической деформации или повреждения от внешнего воздействия мобильных перегружателей при разгрузке нижние обвязки усилены дополнительными элементами жесткости, которые ориентированы вдоль продольных кромок нижней обвязки. Наличие таких дополнительных элементов жесткости предполагается прежде всего в зависимости от расчетных нагрузок на наружных поверхностях наклонных частей нижней обвязки.
В настоящее время на данную конструкцию полувагона с глухим кузовом по заявляемым техническим решениям разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы, которые проходят всесторонние испытания.