RU237367U1

RU237367U1 - GONDO BODY

Info

Publication number: RU237367U1
Application number: RU2025112863U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Тиссен; Александр Николаевич Баранов; Светлана Валерьевна Харитонова; Екатерина Вадимовна Трошина
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"; Общество с ограниченной ответственностью "Уральское конструкторское бюро вагоностроения"
Filing date: 2025-05-16
Publication date: 2025-09-22

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 (3) и торцевые (2) стены содержат обшивку (4), верхнюю (5) и нижнюю (6) обвязки, боковые стойки (7), (7.1), (7.2), каждая из которых выполнена из омегообразного профиля (8) и пластины (9), приваренной внутри профиля боковой стойки, параллельно ее опорным полкам. Внутри каждой стойки к пластине жестко закреплено ребро (10). Ребро расположено таким образом, что на центральной стойке ребро параллельно вертикальной оси (Х) боковой стойки, а на промежуточных и шкворневых стойках ребра расположены под углом к вертикальной оси стойки, с наклоном в сторону центральной стойки. Высота (h) ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки (6.1) нижней обвязки боковой стены. На свободной вертикальной стороне (10.1) ребра выполнены скосы (11). Полезная модель позволяет создать конструкцию полувагона, которая может обеспечить повышение прочности и эксплуатационной надежности кузова. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. The utility model relates to railway transport and concerns the design of freight cars, in particular the design of a gondola car body. The gondola car body includes a frame (1) with end (2) walls and side (3) walls mounted thereon. The side (3) and end (2) walls contain a skin (4), upper (5) and lower (6) trims, side posts (7), (7.1), (7.2), each of which is made of an omega-shaped profile (8) and a plate (9) welded inside the profile of a side post, parallel to its support shelves. A rib (10) is rigidly fixed to the plate inside each post. The rib is positioned such that on the central post the rib is parallel to the vertical axis (X) of the side post, and on the intermediate and pivot posts the ribs are positioned at an angle to the vertical axis of the post, with an inclination towards the central post. The height (h) of the rib is lower than the plate installed inside the omega-shaped profile and higher than the level of the shelf (6.1) of the lower frame of the side wall. On the free vertical side (10.1) of the rib, bevels (11) are made. The utility model makes it possible to create a gondola car design that can ensure increased strength and operational reliability of the body. 3 ref. f-ly, 5 fig.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции грузовых вагонов в частности конструкции кузова полувагона.The utility model relates to railway transport and concerns the design of freight cars, in particular the design of a gondola car body.

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.A known design of a gondola car with a solid body [Russian Federation Patent for Invention No. 162696, published June 27, 2016] comprises a chassis and a body consisting of a frame, side and end walls. The side and end walls include skin, upper and lower rails, and pillars of the same height. Reinforcing plates are welded to the outer surfaces of the pillars at the bottom, end plates are welded to the bottom of the pillars, and lateral reinforcing plates, located on opposite surfaces of the pillars, are welded to the side wall and to the side surfaces of the pillars. The lateral reinforcing plates on the body side repeat the contours of the side wall surface, and on the inside of the body there are connecting elements connecting the cross beams of the frame with a rectangular insert in the area of the rack fastening; the connecting elements consist of side racks and an inclined shelf located between them, located with a rise towards the side wall.

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.A disadvantage of this design is the distance between the reinforcing plates and the cross beam, which reduces the structural strength. Furthermore, the use of side and end reinforcing plates in each pillar, along with hot-rolled pillars, increases the metal consumption and weight of the gondola car body structure. The use of a reinforcing plate with an oval hole weakens the pillar structure. Welding the reinforcing plate along the contour of the oval hole increases stress in the weld area.

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.Furthermore, a gondola car sidewall pillar is known [Russian Federation Patent for Utility Model No. 143501, published July 27, 2014], constructed as a closed profile with vertical walls and a lower horizontal shelf. A vertical rib is welded to the area where the pillar meets the crossbeam, connecting the opposite vertical walls of the profile and positioned perpendicular to the outer wall of the pillar.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа к заявляемой полезной модели.This design was chosen as a prototype for the claimed utility model.

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 соединяемых сваркой деталей.A disadvantage of the above design is that the vertical rib, intended for reinforcement, is of a small height, which does not provide sufficient structural strength. Furthermore, installing and securing the rib so that it connects opposing vertical walls can lead to burn-through of the vertical wall of the post. Since the vertical rib is installed in the assembled post structure as a closed profile, it is necessary to ensure sufficient clearances between the end surfaces of the vertical rib and the opposing vertical walls of the post. This can lead to the risk of the weld leg becoming larger than the thickness of the parts being welded. A large weld leg creates stress in the joint area and leads to metal deformation. Creating such a weld requires holding the welding arc in one place for a long time, which can lead to burn-through of the parts being welded.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции кузова полувагона, которая обеспечит повышение прочности и эксплуатационной надежности кузова.The objective of the claimed utility model is to create a gondola car body design that will improve the strength and operational reliability of the body.

Поставленная задача решается за счет того, что внутри боковой стойки к пластине жестко закреплено ребро, расположенное таким образом, что на центральной стойке ребро параллельно вертикальной оси боковой стойки, а на промежуточных и шкворневых стойках ребра расположены под углом к вертикальной оси стойки и с наклоном в сторону центральной стойки, при этом, высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, также на свободной вертикальной стороне ребра выполнены скосы.The stated problem is solved due to the fact that a rib is rigidly fixed to the plate inside the side post, located in such a way that on the central post the rib is parallel to the vertical axis of the side post, and on the intermediate and pivot posts the ribs are located at an angle to the vertical axis of the post and with an inclination towards the central post, while the height of the rib is lower than the one installed inside the omega-shaped profile of the plate and higher than the level of the shelf of the lower trim of the side wall, also on the free vertical side of the rib there are bevels.

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 таким образом, что на центральной стойке ребро параллельно вертикальной оси боковой стойки, а на промежуточных и шкворневых стойках ребра расположены под углом к вертикальной оси стойки и с наклоном в сторону центральной стойки, при этом, высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, также на свободной вертикальной стороне ребра выполнены скосы.The essence of the proposed design lies in the fact that the gondola car body includes a frame with end walls and side walls installed thereon, containing a skin, upper and lower strapping, side posts, each of which is made of an omega-shaped profile and a plate welded inside the profile of the side post parallel to its support shelves, while inside the side post a rib is rigidly fixed to the plate, located in such a way that on the central post the rib is parallel to the vertical axis of the side post, and on the intermediate and pivot posts the ribs are located at an angle to the vertical axis of the post and with an inclination towards the central post, while the height of the rib is lower than the plate installed inside the omega-shaped profile and higher than the level of the shelf of the lower strapping of the side wall, also bevels are made on the free vertical side of the rib.

Толщина ребра выполнена в диапазоне от 8 мм до 20 мм.The rib thickness ranges from 8 mm to 20 mm.

Высота ребра выполнена в диапазоне от 454 мм до 624 мм.The rib height is made in the range from 454 mm to 624 mm.

Угол наклона ребра на промежуточных стойках составляет не более 4°, а угол наклона ребра на шкворневых стойках составляет не более 7°.The angle of inclination of the rib on the intermediate posts is no more than 4°, and the angle of inclination of the rib on the kingpin posts is no more than 7°.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:The essence of the claimed utility model is explained by the drawings:

Фиг. 1 - Общий вид кузова полувагона;Fig. 1 - General view of the gondola car body;

Фиг. 2 - Стойка боковая кузова полувагона (вид А);Fig. 2 - Side pillar of the gondola car body (view A);

Фиг. 3 - Диаграмма напряжений в стойке боковой стены с ребром, расположенным вертикально;Fig. 3 - Stress diagram in a side wall post with a vertical rib;

Фиг. 4 - Диаграмма напряжений в стойке боковой стены с ребром, расположенным наклонно под углом 4°.Fig. 4 - Stress diagram in a side wall post with a rib positioned at an angle of 4°.

Фиг. 5 - Диаграмма напряжений в стойке боковой стены с ребром, расположенным наклонно под углом 7°.Fig. 5 - Stress diagram in a side wall post with a rib positioned at an angle of 7°.

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), (7.1), (7.2), Каждая боковая стойка (7), (7.1), (7.2) выполнена из омегообразного профиля (8) и пластины (9), приваренной внутри профиля боковой стойки (7), (7.1), (7.2), параллельно ее опорным полкам. Внутри боковой стойки (7), (7.1) и (7.2) к пластине (9) жестко закреплено ребро (10). Ребро (10) расположено таким образом, что на центральной стойке (7) ребро (10) параллельно вертикальной оси (Х) боковой стойки (7), а на промежуточных (7.1) и шкворневых (7.2) стойках ребра (10) расположены под углом к вертикальной оси (Х) стойки (7.1) и (7.2), с наклоном в сторону центральной стойки (7). Высота (h) ребра (10) ниже установленной внутри омегообразного профиля (8) пластины (9) и выше уровня полки (6.1) нижней обвязки (6) боковой стены (3). На свободной вертикальной стороне (10.1) ребра (10) выполнены скосы (11).The gondola car body includes a frame (1) with end (2) walls and side (3) walls installed on it. The side (3) and end (2) walls contain skin (4), upper (5) and lower (6) trims, side posts (7), (7.1), (7.2), Each side post (7), (7.1), (7.2) is made of an omega-shaped profile (8) and a plate (9) welded inside the profile of the side post (7), (7.1), (7.2), parallel to its support shelves. A rib (10) is rigidly fixed to the plate (9) inside the side post (7), (7.1) and (7.2). The rib (10) is positioned in such a way that on the central post (7) the rib (10) is parallel to the vertical axis (X) of the side post (7), and on the intermediate (7.1) and pivot (7.2) posts the ribs (10) are positioned at an angle to the vertical axis (X) of the post (7.1) and (7.2), with an inclination towards the central post (7). The height (h) of the rib (10) is lower than the plate (9) installed inside the omega-shaped profile (8) and higher than the level of the shelf (6.1) of the lower trim (6) of the side wall (3). On the free vertical side (10.1) of the rib (10) bevels (11) are made.

Толщина (b) ребра (10) выполнена в диапазоне от 8 мм до 20 мм.The thickness (b) of the rib (10) is made in the range from 8 mm to 20 mm.

Высота (h) ребра (10) выполнена в диапазоне от 454 мм до 624 мм.The height (h) of the rib (10) is made in the range from 454 mm to 624 mm.

Угол наклона ребра (10) на промежуточных стойках (7.1) составляет не более 4°, а угол наклона ребра (10) на шкворневых (7.2) стойках составляет не более 7°.The angle of inclination of the rib (10) on the intermediate posts (7.1) is no more than 4°, and the angle of inclination of the rib (10) on the pivot posts (7.2) is no more than 7°.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что жесткое закрепление ребра внутри боковой стойки к пластине и расположение таким образом, что на центральной стойке ребро параллельно вертикальной оси боковой стойки, а на промежуточных и шкворневых стойках ребра расположены под углом к вертикальной оси стойки и с наклоном в сторону центральной стойки, при этом, высота ребра ниже установленной внутри омегообразного профиля пластины и выше уровня полки нижней обвязки боковой стены, а также выполнение скосов на свободной вертикальной стороне ребра, 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. Все это позволяет продлить срок службы изделия. Выполнение скосов позволяет снизить металлоемкость изделия.The technical result of the claimed utility model is that the rigid attachment of a rib within the side pillar to a plate and its arrangement such that the rib on the central pillar is parallel to the vertical axis of the side pillar, while on the intermediate and pivot pillars the ribs are positioned at an angle to the vertical axis of the pillar and inclined toward the central pillar. The rib height is lower than the plate installed within the omega-shaped profile and higher than the level of the sidewall lower frame flange, as well as the chamfering of the free vertical side of the rib. This improves the operational reliability of the body and protects the side pillar from deflection and distortion, thereby reducing the risk of deformation and maintaining the original geometric dimensions of the body during operation. Furthermore, the load on the lower part of each side pillar is reduced by redistributing the load from the omega-shaped profile to the stiffening rib, thereby increasing the rigidity and strength of the body and ensuring stability under static and dynamic loads. All this helps extend the service life of the product. The chamfering reduces the metal consumption of the product.

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.The implementation of the rib height in the range from 454 mm to 624 mm, obtained experimentally and through calculations, allows for increasing the strength of the side pillar structure by placing the stiffening rib in areas of intense load on the side pillar, thereby ensuring the maximum effect of the ribs, without significantly exceeding the weight of the pillar structure.

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.Rib thicknesses ranging from 8 mm to 20 mm, also selected based on calculations, increase the structural strength without significantly increasing weight. Furthermore, this thickness does not exceed the thickness of the component to which it is rigidly welded.

Установка ребер на промежуточных стойках под углом 4°, а на шкворневых стойках под углом 7° снижает нагрузку на нижнюю часть боковых стоек и повышает прочность кузова.Installing the ribs on the intermediate pillars at an angle of 4° and on the kingpin pillars at an angle of 7° reduces the load on the lower part of the side pillars and increases the strength of the body.

Данный технический результат подтвержден диаграммой напряжений в зоне нижней части стойки боковой стены. This technical result is confirmed by the stress diagram in the area of the lower part of the side wall pillar.

При рассмотрении нагруженного состояния боковой стойки с ребром, расположенным параллельно вертикальной оси стойки:When considering the loaded state of a side post with a rib located parallel to the vertical axis of the post:

- максимальные напряжения в стойке боковой стены с ребром составили 130,22 МПа при допускаемых 190 МПа. Запас прочности в стойке боковой стены от вертикальной нагрузки по III режиму, составил 31,5%. - The maximum stress in the side wall post with the rib was 130.22 MPa, compared to the permissible 190 MPa. The safety factor in the side wall post against the vertical load in Mode III was 31.5%.

При рассмотрении нагруженного состояния боковой стойки с ребром, расположенным под углом 4° относительно вертикальной оси стойки:When considering the loaded state of a side stand with a rib located at an angle of 4° relative to the vertical axis of the stand:

- максимальные напряжения в стойке боковой стены с ребром по 4° относительно вертикальной оси стойки составили 126,42 МПа при допускаемых 190 МПа. Запас прочности в стойке боковой стены от вертикальной нагрузки по III режиму, составил 33,5%. При этом, если сравнить напряжения, возникающие в стойке с ребром параллельно вертикальной оси– 130,22 и с ребром под 4° - 126,42, то запас прочности при установке ребра под 4° составит 3,1%.- The maximum stress in the side wall post with a rib at 4° relative to the vertical axis of the post was 126.42 MPa, compared to the permissible 190 MPa. The safety factor in the side wall post against the vertical load in mode III was 33.5%. Moreover, if we compare the stresses arising in the post with a rib parallel to the vertical axis – 130.22 – and with a rib at 4° – 126.42, the safety factor when installing the rib at 4° is 3.1%.

При рассмотрении нагруженного состояния боковой стойки с ребром, расположенным под углом 7° относительно вертикальной оси стойки:When considering the loaded state of a side stand with a rib located at an angle of 7° relative to the vertical axis of the stand:

- максимальные напряжения в стойке боковой стены с ребром по 7° относительно вертикальной оси стойки составили 126,65 МПа при допускаемых 190 МПа. Запас прочности в стойке боковой стены от вертикальной нагрузки по III режиму, составил 33,3%. При этом, если сравнить напряжения, возникающие в стойке с ребром параллельно вертикальной оси– 130,22 и с ребром под 7° - 126,65, то запас прочности при установке ребра под 7° составит 2,7%.- The maximum stress in the side wall post with a rib at 7° relative to the vertical axis of the post was 126.65 MPa, compared to the permissible 190 MPa. The safety factor in the side wall post against the vertical load in mode III was 33.3%. Moreover, if we compare the stresses arising in the post with a rib parallel to the vertical axis – 130.22 – and with a rib at 7° – 126.65, the safety factor when installing the rib at 7° is 2.7%.

В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.Currently, design documentation has been developed for the declared utility model and comprehensive testing of prototypes is being conducted.

Claims

1. A gondola car body comprising a frame with end walls and side walls mounted thereon containing sheathing, upper and lower trims, side pillars, each of which is made of an omega-shaped profile and a plate welded inside the profile of the side pillar parallel to its support shelves, characterized in that a rib is rigidly fixed inside the side pillar to the plate, located in such a way that on the central pillar the rib is parallel to the vertical axis of the side pillar, and on the intermediate and pivot pillars the ribs are located at an angle to the vertical axis of the pillar with an inclination towards the central pillar, wherein the height of the rib is lower than the plate installed inside the omega-shaped profile and higher than the level of the shelf of the lower trim of the side wall, and bevels are also made on the free vertical side of the rib.

2. The body of a gondola car according to paragraph 1, characterized in that the rib thickness is in the range from 8 mm to 20 mm.

3. The body of a gondola car according to paragraph 1, characterized in that the rib height is in the range from 454 mm to 624 mm.

4. The body of a gondola car according to paragraph 1, characterized in that the angle of inclination of the rib on the intermediate posts is no more than 4°, and the angle of inclination of the rib on the pivot posts is no more than 7°.