RU237346U1 - Кузов полувагона - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции грузовых вагонов, в частности конструкции кузова полувагона. Кузов полувагона включает раму (1) с установленными на ней торцевыми (2) стенами и боковыми (3) стенами. Боковые стены и торцевые стены содержат обшивку (4), верхнюю (5) и нижнюю (6) обвязки, боковые стойки (7), каждая из которых выполнена из омегообразного профиля (8) и пластины (9), приваренной внутри профиля боковой стойки параллельно ее опорным полкам. Внутри боковой стойки к пластине жестко закреплено ребро (10). Ребро расположено параллельно вертикальной оси (Х) боковой стойки (7). Высота (h) ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки (6.1) нижней обвязки (6) боковой стены. Свободная вертикальная сторона (10.1) ребра (10) выполнена по дуге. Полезная модель позволяет создать конструкцию полувагона, которая обеспечит повышение прочности и эксплуатационной надежности кузова. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции грузовых вагонов, в частности конструкции кузова полувагона.

Известна конструкция полувагона с глухим кузовом [Патент РФ на изобретение №162696 опубликован 27.06.2016 г.], содержащая ходовые части, кузов, состоящий из рамы, боковых и торцевых стен. Боковая и торцевая стены включают обшивку, верхнюю и нижнюю обвязки, стойки, выполненные одинакового сечения по высоте. На наружных поверхностях стоек в нижней части приварены усиливающие пластины, снизу к стойкам приварены торцевые пластины, а к боковой стене и к боковым поверхностям стоек приварены боковые усиливающие пластины, расположенные на противоположных поверхностях стоек. Боковые усиливающие пластины со стороны кузова повторяют очертания поверхности боковой стены, а с внутренней стороны кузова размещены соединительные элементы, соединяющие поперечные балки рамы с прямоугольной вставкой в области закрепления стоек, соединительные элементы состоят из боковых стоек и размещенной между ними наклонной полки, расположенной с подъемом в сторону боковой стены.

Недостатком данной конструкции является удаленность расположения усиливающих пластин от зоны сопряжения с поперечной балкой, что снижает прочность конструкции. Также, применение в конструкции каждой стойки боковых и торцевых усиливающих пластин совместно со стойками из горячекатаного профиля повышает металлоемкость и увеличивает вес конструкции кузова полувагона. Применение усиливающей пластины с овальным отверстием ослабляет конструкцию стойки. Приварка усиливающей пластины по контуру овального отверстия приводит к увеличению напряжений в зоне приварки пластины.

Кроме того, известна стойка боковой стены полувагона [Патент РФ на полезную модель №143501, опубликовано 27.07.2014], выполненная в виде замкнутого профиля и имеющая вертикальные стенки, нижнюю горизонтальную полку. В зоне сопряжения стойки с поперечной балкой приварено вертикальное ребро, которое связывает противоположные вертикальные стенки профиля и расположено перпендикулярно наружной стенке стойки.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа к заявляемой полезной модели.

Недостатком вышеуказанной конструкции является то, что вертикальное ребро, предназначенное для усиления конструкции, выполнено небольшой высоты, что не обеспечивает достаточную прочность конструкции. При этом установка и крепление ребра таким образом, что оно связывает противоположные вертикальные стенки, может привести к прогару вертикальной стенки стойки. Т.к. вертикальное ребро устанавливается в собранную конструкцию стойки в виде замкнутого профиля, необходимо обеспечить достаточные зазоры между торцевыми поверхностями вертикального ребра и противоположными вертикальными стенками стойки. При этом, есть риск превышения размера катета сварного шва над толщиной свариваемых деталей. Большой катет сварного шва создает напряжения в зоне соединения и ведет к деформации металла. Создание такого шва требует длительного удержания сварочной дуги на одном месте, что может привести к прожогу соединенных сваркой деталей.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции кузова полувагона, которая обеспечит повышение прочности и эксплуатационной надежности кузова.

Поставленная задача решается за счет того, что внутри боковой стойки к пластине жестко закреплено ребро, расположенное параллельно вертикальной оси боковой стойки, при этом высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, также, свободная вертикальная сторона ребра выполнена по дуге.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что кузов полувагона включает раму с установленными на ней торцевыми стенами и боковыми стенами, содержащими обшивку, верхнюю и нижнюю обвязки, боковые стойки, каждая из которых выполнена из омегообразного профиля и пластины, приваренной внутри профиля боковой стойки параллельно ее опорным полкам, при этом, внутри боковой стойки к пластине жестко закреплено ребро, расположенное параллельно вертикальной оси боковой стойки, при этом высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, также, свободная вертикальная сторона ребра выполнена по дуге.

Толщина ребра выполнена в диапазоне от 8 мм до 20 мм.

Высота ребра выполнена в диапазоне от 454 мм до 624 мм.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:

Фиг. 1 – Общий вид кузова полувагона;

Фиг. 2 – Стойка боковая кузова полувагона (вид А);

Фиг. 3 – Диаграмма напряжений в стойке боковой стены (снаружи кузова вагона);

Фиг. 4 – Диаграмма напряжений в стойке боковой стены (изнутри кузова вагона);

Фиг. 5 – Диаграмма напряжений на поверхности ребра, выполненной по дуге.

Кузов полувагона включает раму (1) с установленными на ней торцевыми (2) стенами и боковыми (3) стенами. Боковые (3) и торцевые (2) стены содержат обшивку (4), верхнюю (5) и нижнюю (6) обвязки, боковые стойки (7). Каждая боковая стойка (7) выполнена из омегообразного профиля (8) и пластины (9), приваренной внутри профиля боковой стойки (7) параллельно ее опорным полкам. Внутри боковой стойки (7) к пластине (9) жестко закреплено ребро (10). Ребро (10) расположено параллельно вертикальной оси (Х) боковой стойки (3). Высота (h) ребра (10) ниже установленной внутри омегообразного профиля (8) пластины (9) и выше уровня полки (6.1) нижней обвязки (6) боковой стены (3). Свободная вертикальная сторона (10.1) ребра (10) выполнена по дуге.

Толщина (b) ребра (10) выполнена в диапазоне от 8 мм до 20 мм.

Высота (h) ребра (10) выполнена в диапазоне от 454 мм до 624 мм.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что жесткое закрепление ребра внутри боковой стойки к пластине, таким образом, что ребро расположено параллельно вертикальной оси боковой стойки и при этом высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, а также, свободной вертикальной стороны ребра по дуге, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности кузова и защиту боковой стойки от прогиба и перекоса, что позволит снизить риск деформации и сохранить изначальные геометрические размеры кузова в процессе эксплуатации. Также, снижается нагрузка на нижнюю часть каждой стойки боковой стены за счет перераспределения нагрузки с омегообразного профиля на ребро жесткости, тем самым повышая жесткость и прочность кузова и обеспечивая устойчивость при воздействии статических и динамических нагрузок. Концентрация напряжений возникает в местах резкого изменения формы детали. Выполнение свободной вертикальной поверхности ребра по дуге позволит равномерно распределить напряжения и исключить концентраторы напряжений, которые создают условия для роста трещин. Тем самым, исключение зон концентрации напряжений повышает прочность боковой стойки и в целом кузова вагона. Все это позволяет продлить срок службы изделия.

Выполнение высоты ребра в диапазоне от 454 мм до 624 мм, полученной опытным путем и путем расчетов, позволяет увеличить прочность конструкции боковой стойки за счет размещения ребра жесткости в местах интенсивной нагрузки на боковую стойку, тем самым обеспечивается максимальный эффект от ребер, без существенного превышения веса конструкции стойки.

Выполнение толщины ребра в диапазоне от 8 мм до 20 мм, также выбранной на основании расчетов, позволяет увеличить прочность конструкции без существенного превышения массы. При этом, такая толщина не превышает толщину детали, к которой жестко приваривается.

Данный технический результат подтвержден диаграммой напряжений в зоне нижней части стойки боковой стены.

При рассмотрении нагруженного состояния стойки снаружи кузова вагона:

- максимальные напряжения в стойке боковой стены с ребром составили 112,89 МПа при допускаемых 190 МПа. Запас прочности в стойке боковой стены от вертикальной нагрузки по III режиму составил 40,6%.

При рассмотрении нагруженного состояния стойки изнутри кузова вагона:

- максимальные напряжения в стойке боковой стены с ребром составили 111,88 МПа при допускаемых 190 МПа. Запас прочности в стойке боковой стены от вертикальной нагрузки по III режиму составил 41%.

При рассмотрении нагруженного состояния поверхности ребра, образованной по дуге:

- максимальные напряжения на поверхности ребра, выполненного по дуге, составили 126,99 МПа при допускаемых 190 МПа. Запас прочности в стойке боковой стены от вертикальной нагрузки по III режиму составил 33,2%.

В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.

Claims (3)

1. Кузов полувагона, включающий раму с установленными на ней торцевыми стенами и боковыми стенами, содержащими обшивку, верхнюю и нижнюю обвязки, боковые стойки, каждая из которых выполнена из омегообразного профиля и пластины, приваренной внутри профиля боковой стойки параллельно ее опорным полкам, отличающийся тем, что внутри боковой стойки к пластине жестко закреплено ребро, расположенное параллельно вертикальной оси боковой стойки, при этом высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, также свободная вертикальная сторона ребра выполнена по дуге.

2. Кузов полувагона по п. 1, отличающийся тем, что толщина ребра выполнена в диапазоне от 8 мм до 20 мм.

3. Кузов полувагона по п. 1, отличающийся тем, что высота ребра выполнена в диапазоне от 454 мм до 624 мм.