КУЗОВ ПОЛУВАГОНА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ГРУЗОВ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к транспортным средствам для перевозки грузов круглого сечения.
Известен универсальный полувагон, предназначенный для перевозки штучных, цилиндрических и сыпучих грузов, содержащий раму и кузов. Кузов имеет горизонтальный пол и вертикальные боковые стенки, связанные по торцам двухстворчатыми дверями, створки которых соединены шарнирно и не обеспечивают жесткое соединение боковых стен (Вагоны (конструкция, теория и расчет) / Под ред. д.т.н., проф. Шадура Л.А. - М.: Транспорт, 1980. - 440 с.)
При перевозке грузов круглого сечения недостатком такого полувагона является то, что ввиду большого разнообразия диаметров труб (например, от 100 до 1000 мм и более) по ширине кузова не укладывается целое число труб. За счет этого при полной загрузке полувагона на его боковые стенки действуют дополнительные усилия, что при движении вагона приводит к частому появлению трещин по месту соединения стоек боковой стенки и рамы, а также обрыву стоек. Это вызывает необходимость отцепки вагона от поезда, его разгрузки и ремонта.
Технической задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно снижение усилий, передаваемых на боковые стенки кузова при загрузке полувагона трубами, имеющими диаметр, не кратный ширине кузова.
Технический результат достигается тем, что в кузове полувагона для перевозки цилиндрических грузов, состоящем из основания и боковых стенок, связанных двухстворчатыми дверями, основание состоит из двух горизонтальных секций, расположенных у боковых стенок и занимающих 1/2 ширины кузова и двух наклонных, расположенных в средней части основания под углом 30° к горизонтальной оси и понижающихся от
горизонтальных секций к оси симметрии кузова. Ширина наклонных секций равна половине ширины кузова.
В зависимости от диаметра труб, возможно их различное расположение по поперечному сечению кузова. Наиболее оптимальное расположение грузов в том случае, если угол наклона линии, соединяющей центр тяжести цилиндра, опирающегося на ближний к оси симметрии кузова груз, расположенный на горизонтальном участке пола (угол α) меньше 30° (фиг.1 и 2). Угол наклона второй линии, соединяющей центр тяжести этого цилиндра и расположенного на наклонной секции основания (угол β) равен 60°. При этом грузы по поперечному сечению располагаются симметрично, т.е. каждая половина грузов воздействует на стенку и пол своей части кузова. Так как угол β больше угла α, то по связи под углом β на нижний цилиндр передается большая часть нагрузки, чем по связи под углом α.
Второй вариант возможен, когда грузы, опирающиеся на расположенные в углублении пола, имеют угол α, меньше 30°, но между осью симметрии кузова и верхним грузом наклонного ряда имеется свободный промежуток а (фиг.3). В этом случае угол β меньше 60°, но больше угла α, так как центр тяжести верхнего груза на наклонной секции основания расположен ниже, чем центр тяжести груза на горизонтальном участке. Если угол α>30°, то цилиндр со связью с углом α опирается не на нижний груз горизонтального ряда, а на расположенный над ним. Однако в этом случае верхний цилиндр грузов с углом β будет выходить за ось симметрии поперечного сечения кузова и симметричность расположения грузов нарушается. Чтобы избежать такого расположения труб, следует трубу второго ряда на горизонтальной секции основания разместить с опорой не на один, а на два цилиндра нижнего ряда (фиг.4). Тогда груз с углом наклона α будет по-прежнему опираться на нижний груз, расположенный на горизонтальной секции основания. При этом сохранится
симметричное расположение труб, хотя не будет такой плотной укладки, как показано на фиг.3 и 5.
Наиболее плотная укладка цилиндров будет в том случае, когда угол наклона основания кузова составляет 30°. При этом каждый верхний груз передает вертикальную нагрузку на три нижних. Цилиндры, размещенные на горизонтальном участке пола, передают нагрузку по вертикали от каждого верхнего груза на нижний. В этой части поперечного сечения кузова промежутки между цилиндрами больше. Однако, если выполнить основание по всей ширине кузова с уклоном, как в средней части, то уменьшится площадь поперечного сучения кузова. Увеличение ширины горизонтальных секций основания кузова приведет к неполному использованию площади поперечного сечения кузова, ввиду вертикального расположения цилиндров.
Таким образом, предлагаемый вариант выполнения основания кузова полувагона снижает боковые распорные нагрузки, поскольку груз, опирающийся на нижний ряд грузов в месте соединения горизонтальной и наклонной секций основания, передает большую нагрузку на элемент, расположенный на наклонной секции основания. Это происходит потому, что центр тяжести груза, расположенного на наклонной поверхности размещается ниже, чем центр тяжести груза на горизонтальной секции основания, поэтому усилие, действующее на цилиндр наклонной поверхности основания кузова больше, чем на груз горизонтальной секции. Таким образом, большая нагрузка передается на грузы, размещенные на наклонной части основания кузова, чем на грузы, размещенные на горизонтальной секции основания, которые воздействуют на боковые стенки кузова.