Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНА ТОРЦЕВАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОЛУВАГОНА

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов полувагонов, в частности конструкции торцевых стен.

Известна конструкция железнодорожного полувагона, в котором установлена стена торцевая [Патент РФ на полезную модель №74610 от 31.03.2008], содержащая металлический каркас, обшитый гладкой листовой сталью с отгибами. Каркас торцевой стены состоит из верхней и нижней обвязок, двух угловых (крайних) стоек, двух горизонтальных одинаковых поясов из омегообразного профиля, не выходящих фронтальными поверхностями за фронтальные поверхности боковых стоек, и двух промежуточных стоек.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.

Недостатком данной конструкции является то, что в конструкции торцевой стены не учтены характер, направление, место воздействия и величина возникающих нагрузок. В конструкции торцевой стены два пояса одинакового сечения, не выходящие фронтальными поверхностями за фронтальные поверхности боковых стоек, не позволяют достичь максимальных прочностных качеств торцевой стены в сочетании с уменьшением материалоемкости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции торцевых стен полувагона, обладающих повышенной жесткостью, прочностью и оптимальным распределением возникающих напряжений, повышающих долговечность кузова полувагона, в сочетании с уменьшением трудозатрат и материалоемкости при изготовлении торцевой стены.

Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции торцевой стены полувагона, с учетом конструктивных особенностей кузова полувагона, устанавливаются пояса различной конструкции, а каркас торцевой стены выполнен так, что пояса, крайние стойки и верхняя обвязка с одной стороны установлены на одной плоскости, при этом, по крайней мере, один пояс выполнен составным из основных профилей и соединительных элементов, который выступает фронтальными поверхностями основных профилей за фронтальные поверхности крайних стоек.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что стена торцевая железнодорожного полувагона содержит лист обшивки и каркас, состоящий из крайних стоек, средних стоек, верхней обвязки и поясов, при этом пояса и крайние стойки с одной стороны установлены на одной плоскости, с другой стороны по крайней мере один пояс, выполненный составным из основных профилей и соединительных элементов, выступает фронтальными поверхностями основных профилей за фронтальные поверхности крайних стоек.

Вместе с тем к торцевой грани составного пояса, выступающего основными профилями за фронтальную поверхность крайней стойки, установлена планка, опирающаяся на фронтальную поверхность крайней стойки, или установлена планка, опирающаяся на фронтальную поверхность крайней стойки под углом, или установлен уголок, который одной полкой прикреплен к торцевой грани пояса, а другой полкой прикреплен к фронтальной поверхности крайней стойки, или переход между фронтальными поверхностями пояса и крайней стойки в узле их соединения выполнен посредством скоса крайней части пояса, плавно переходящей от высоты пояса к высоте стойки.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:

Фиг. 1 - общий вид стены торцевой кузова полувагона;

Фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1;

Фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1;

Фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 1 (вариант исполнения);

Фиг. 5 - разрез Б-Б фиг. 1 (вариант исполнения);

Фиг. 6 - разрез В-В фиг. 1;

Фиг. 7 - разрез Г-Г фиг. 1.

Стена торцевая железнодорожного полувагона содержит лист обшивки 1 и каркас 2, состоящий из крайних стоек 3, средних стоек 4, верхней обвязки 5 и поясов 6. Пояса 6 и крайние стойки 3 с одной стороны установлены на одной плоскости 7, с другой стороны по крайней мере один пояс 6 (или более поясов), выполненный составным из основных профилей 8 и соединительных элементов 9, выступает фронтальными поверхностями 10 основных профилей 8 за фронтальные поверхности 11 крайних стоек 3.

Кроме того, в конструкции стены торцевой применено несколько вариантов заделки поясов 6 в крайние стойки 3:

- к торцевой грани 12 пояса 6, выступающего фронтальными поверхностями 10 основных профилей 8 за фронтальную поверхность 11 крайней стойки 3, установлена планка 13, опирающаяся на фронтальную поверхность 11 крайней стойки 3;

- к торцевой грани 12 или 14 пояса 6, выступающего фронтальными поверхностями 10 основных профилей 8 за фронтальную поверхность 11 крайней стойки 3, установлена планка 13, опирающаяся на фронтальную поверхность 11 крайней стойки 3 под углом;

- к торцевой грани 12 пояса 6, выступающего фронтальными поверхностями 10 основных профилей 8 за фронтальную поверхность 11 крайней стойки 3, установлен уголок 15, который одной полкой прикреплен к торцевой грани 12 пояса, а другой - к фронтальной поверхности 11 крайней стойки 3;

- переход между фронтальными поверхностями 10 основных профилей 8 пояса 6 и фронтальной поверхностью 11 крайней стойки 3 в узле их соединения выполнен посредством скоса крайней части пояса 6, плавно переходящей от высоты пояса 6 к высоте стойки 3.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что установка поясов и крайних стоек с одной стороны на одной плоскости, а с другой стороны с выступанием фронтальных поверхностей основных профилей одного пояса (или нескольких поясов), состоящего из основных профилей и соединительных элементов, относительно фронтальных поверхностей крайних стоек позволяет спроектировать конструкцию, обеспечивающую прочностные показатели торцевой стены, оптимизированную под воздействующие нагрузки в сочетании с минимальной материалоемкостью.

Пояса торцевой стены выполняют важную роль несущих элементов конструкции, которые испытывают различные виды нагрузок: изгибающие, растягивающие, сжимающие, крутящие. В каждом поясе возникают свои нагрузки в зависимости от его расположения в конструкции торцевой стены. Для достижения прочностных качеств торцевой стены каждый пояс может быть различным в поперечном сечении, то есть отличаться высотой и (или) шириной, конфигурацией, а также может быть выполнен составным из основных профилей и соединительных элементов в зависимости от нагрузок и их значений.

Также для обеспечения прочностных качеств торцевой стены, необходимо обеспечить равнопрочную заделку поясов и крайних стоек. Если пояс имеет высоту в поперечном сечении меньше или равную высоте крайних стоек в поперечном сечении, и с одной стороны пояс и крайние стойки установлены на одной плоскости, направленной во внутрь вагона, то фронтальная поверхность пояса не выступает за фронтальные поверхности крайних стоек, что обеспечивает прочное сварное соединение между поясом и крайней стойкой.

Однако при максимальных продольных нагрузках в средней части торцевой стены необходимо увеличить высоту пояса в поперечном сечении, при этом увеличение высоты крайних стоек в поперечном сечении до высоты профиля пояса является неэффективным решением, так как приводит к увеличению веса конструкции при незначительном увеличении прочности. Для обеспечения равнопрочного соединения пояса и крайней стойки в заявляемом изобретении предлагается несколько вариантов заделки для создания прочной конструкции торцевой стены:

- к торцевой грани пояса, выступающей за фронтальную поверхность крайней стойки, установлена планка, опирающаяся на фронтальную поверхность крайней стойки;

- к торцевой грани пояса, выступающей за фронтальную поверхность крайней стойки, установлена планка, опирающаяся на фронтальную поверхность крайней стойки под углом;

- к торцевой грани пояса, выступающей за фронтальную поверхность крайней стойки, установлен уголок, который одной полкой прикреплен к торцевой грани пояса, а другой - к фронтальной поверхности крайней стойки;

- переход между фронтальными поверхностями пояса и крайней стойки в узле их соединения выполнен посредством скоса крайней части пояса, плавно переходящей от высоты пояса к высоте стойки.

Вместе с этим, для уменьшения трудозатрат и материалоемкости лист обшивки изготовляется из нескольких одинаковых по размерам гладких листов.

В настоящее время на заявляемое изобретение разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.