Торцевая стена грузового вагона

Полезная модель относится к области транспорта и, более конкретно, к железнодорожным грузовым вагонам.
Известен патент на полезную модель РФ № 63305 (дата приоритета: 22.01.2007, дата публикации: 27.05.2007) «Кузов грузового вагона», который содержит раму, на которой смонтированы боковые и торцевые стенки, при этом торцевая стенка выполнена из верхней обвязки, горизонтальных поясов, двух боковых стоек, усиливающих стоек, нижней обвязки, листов обшивки. Горизонтальные пояса расположены параллельно верхней и нижней обвязкам по всей ширине торцевой стенки. Одна из усиливающих стоекустановлена между нижним и средним горизонтальными поясами. Две другие стойки установлены под нижним поясом.
Недостатком торцевых стенок данного кузова грузового вагона является недостаточная прочность торцевых стенок в связи с тем, что вертикальные усиливающие стойки не содержат дополнительных усиливающих элементов.
Известен патент на полезную модель № 170074 (дата приоритета: 08.08.2016, дата публикации: 13.04.2017) «Полувагон», включающий в себя кузов, в котором каждая торцевая стенка состоит из обшивки и каркаса в виде подкрепляющих элементов. Имеет две усиливающие стойки для соединения торцевой стенки с основанием, при этом усиливающие стойки имеют три стенки, две из которых, боковые, выполнены в виде плоских пластин, расположенных вертикально, а одна, фронтальная, объединяет боковые. При этом каждая боковая стенка имеет изгиб в соответствующей вертикальной плоскости, в которой она расположена, направленный наружу кузова.
Известная торцевая стенка включает вертикальные и фронтальные подкрепляющие элементы, которые не содержат дополнительных элементов жесткости, что может привести к недостаточной устойчивости вертикальных элементов и торцевой стенки к изгибающим моментам, возникающим от давления перевозимого в кузове груза, что является недостатком известного полувагона.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является торцевая стенка полувагона, известная из патента на полезную модель РФ № 108013 (дата приоритета: 13.01.2011, дата публикации: 10.09.2011), включающая верхнюю обвязку, жестко соединенную с листовой обшивкой, которая усилена выполненными в виде балок с верхним, нижним, средним горизонтальными поясами и вертикальными подкрепляющими элементами, симметрично расположенными относительно оси торцевой стенки. При этом на двух крайних вертикальных подкрепляющих элементах сверху и снизу относительно нижнего горизонтального пояса установлены усиливающие накладки.
Усиливающие накладки, расположенные на вертикальных балках сверху и снизу относительно нижней горизонтальной балки, не обеспечивают увеличение прочности вдоль всей высоты торцевой стенки и не предотвращают возникновения напряжений вдоль нижней горизонтальной балки. Также недостатком прототипа является увеличение толщины вертикальныхбалок за счет наличияна их наружных поверхностях усиливающих накладок.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эксплуатационной надежности грузового вагона за счет увеличения прочности торцевой стенки. При этом не увеличивается профиль торцевой стенки.
Кроме того, за счет наличия усиливающих ребер в местах пересечения горизонтальных балок с вертикальными увеличивается жесткость каркаса, что также влияет на повышение прочности торцевой стенки грузового вагона.
Технический результат обеспечивается за счет того, что торцевая стенка грузового вагона содержит каркас, выполненный из горизонтальных и вертикальных балок, и установленную на каркас обшивку, при этом в местах соединения горизонтальных и вертикальных балок внутри вертикальных балок установлены усиливающие ребра. При этом усиливающие ребра могут быть расположены симметрично относительно соответствующих полок горизонтальных балок.
Торцевая стенка грузового вагона в местах пересечения горизонтальных балок с вертикальными балками может содержать по два усиливающих ребра, установленные со смещением относительно полок горизонтальных балок.
Торцевая стенка грузового вагона может содержать усиливающие ребра, установленные со смещением относительно полок горизонтальных балок, при котором внешняя поверхность полок горизонтальных балок и внутренняя поверхность пары усиливающих ребер находятся в одной плоскости.
Торцевая стенка грузового вагона может содержать усиливающие ребра, установленные со смещением относительно полок горизонтальных балок, при котором внутренняя поверхность полок горизонтальных балок и внешняя поверхность пары усиливающих ребер находятся в одной плоскости.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на представленных фигурах изображено:
фиг. 1 – торцевая стенка вагона (общий вид),
фиг. 2 – разрез А-А торцевой стенки на фиг. 1,
фиг. 3 – каркас торцевой стенки (вид с внутренней стороны вагона),
в которых
1 – горизонтальные балки;
2 – вертикальные балки;
3 – обшивка;
4– усиливающие ребра;
5 – верхняя обвязка.
Торцевая стенка (фиг. 1) грузового вагона содержит каркас, выполненный из горизонтальных балок 1 и вертикальных балок 2, и установленную на каркас обшивку 3. При этом внутри вертикальных балок 2, в местах их пересечения с горизонтальными балками 1, установлены усиливающие ребра 4.
Таким образом, горизонтальные балки 1 выполнены цельными и проложены по всей ширине торцевой стенки. При этом сверху вниз в участах, свободных от горизонтальных балок 1, установлены вертикальные балки 2.
Торцевая стенка грузового вагона в местах пересечения горизонтальных балок 1 с вертикальными балками 2 может содержать по два усиливающих ребра 4.
Торцевая стенка грузового вагона может содержать усиливающие ребра 4, установленные со смещением относительно полок горизонтальных балок 1, при котором внешняя поверхность полок горизонтальных балок 1 и внутренняя поверхность пары ребер 4 находятся в одной плоскости. Такая установка усиливающих ребер 4, со смещением относительно полок горизонтальных балок 1, также позволяет увеличить устойчивость вертикальных балок 2 к нагрузкам.
Торцевая стенка грузового вагона может содержать усиливающие ребра 4, установленные со смещением относительно полок горизонтальных балок 1, при котором внутренняя поверхность полок горизонтальных балок 1 и внешняя поверхность пары ребер 4 находятся в одной плоскости. Данное расположение усиливающих ребер 4 также увеличивает прочность торцевой стенки вдоль горизонтальных балок 1.
Торцевая стенка грузового вагона может содержать усиливающие ребра 4, установленные со смещением относительно полок горизонтальных балок 1, при котором внутренняя поверхность полки горизонтальной балки 1 и внешняя поверхность усиливающего ребра 4 находится в параллельных плоскостях на расстоянии не менее 1 мм.
Каждое усиливающее ребро 4 может быть установлено таким образом, чтобы оно было продолжением полок горизонтальных балок 1 во внутренней полости вертикальных балок 2. В результате этого полки горизонтальных балок 1 соединены в местах их пересечения с вертикальными балками 2 с помощью усиливающих ребер 4. Т.е. полки горизонтальных балок 1 могут соединятся от одной боковой полки (на фигурах не показана) через полки вертикальных балок 2 до другой боковой полки (на фигурах не показана).
На разрезе А-А, изображенном на фиг. 2, вертикальные балки 2 содержат три равноудаленные пары усиливающих ребер 4.
На фиг. 3 изображен каркас торцевой стенки грузового вагона. На фиг. 3 видно, что за счет наличия нескольких пар усиливающих ребер 4, установленных внутри вертикальных балок 2, обеспечивается повышение прочности каркаса и эксплуатационной надежности торцевой стеки.
Усиливающие ребра 4 могут быть выполнены из стальных листов.
При экстремальных эксплуатационных нагрузках (соударение вагонов, экстренное торможение, резкое трогание с места и т.п.) продольные силы от автосцепных устройств (на фигурах не изображены), через жесткий силовой каркас, образованный горизонтальными балками 1 и вертикальными балками 2, внутри которых, в местах их пересечения с горизонтальными балками 1, имеется по два усиливающих ребра 4, нагрузки распределяются равномерно по всей поверхности торцевой стены. Благодаря обширному (равномерному) распределению силового потока задействованы силовые элементы (усиливающие ребра 4) торцевой стеки, при этом не перегружаются по напряженному состоянию горизонтальные балки 1 и вертикальные балки 2. Кроме того, и после прекращения действия экстремальных нагрузок балки 1 и 2 не получают остаточных деформаций. Также прочность обеспечивается при экстремальном воздействии на торцевую стену, сопровождающемся последующим инерционным воздействием насыпного груза. При этом дальнейшая реакция от инерционного воздействия на торцевую стенку воспринимается вдоль вертикальных балок 2 в вертикальном сечении и вдоль горизонтальных балок 1 и усиливающих ребер 4 в горизонтальном сечении.
В условиях эксплуатации грузовых вагонов с торцевыми стенками заявленной конструкциипри при ускорениях и торможениях действует существенная масса насыпного груза, при этом минимизируется воздействие остаточных деформаций в профиле каркаса.
Заявленная полезная модель может быть использована в конструкции торцевых стенок грузовых вагонов.