Результат интеллектуальной деятельности: ГРУЗОВОЙ ПОЛУВАГОН С ГЛУХИМ ПОЛОМ

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к железнодорожным грузовым полувагонам с глухим полом.

Известен грузовой полувагон с глухим полом модели 12-1505, содержащий установленную на две ходовые тележки раму, образованную хребтовой, поперечными концевыми, шкворневыми и промежуточными балками, закрепленный на раме кузов, состоящий из боковых и торцевых стенок со стойками, профилями обвязки и листов обшивки, автосцепные устройства и тормозное оборудование [1].

Недостатком известного грузового полувагона с глухим кузовом является ограниченный его объем в заданной длине вследствие значительной высоты расположения хребтовой балки, определяющей высоту пола кузова относительно уровня головок рельсов.

Известен также грузовой полувагон с глухим полом, принятый за прототип, содержащий две ходовые тележки, раму со шкворневыми, концевыми и поперечными балками, двумя частями хребтовой балки с автосцепными устройствами, двумя продольными балками, кузов, закрепленный на раме, включающий боковые и торцевые стенки со стойками, жестко соединенные профилями обвязки, V-образные подкосы рамы от хребтовых балок к продольным балкам и наклонные к середине кузова стойки в боковых стенках от шкворневых балок до соединения вертикальных стоек с профилями обвязки [2].

Недостатком известного грузового полувагона с глухим полом является неиспользование разрыва хребтовой балки на две консольные части в целях увеличения объема кузова в его средней части за счет возможности понижения пола несмотря на значительный запас высоты до уровня головок рельсов.

Техническим результатом заявленного изобретения является существенное увеличение объема кузова и, соответственно, грузоподъемности полувагона с глухим полом при ограниченной его длине.

Указанный технический результат достигается тем, что в межтележечном пространстве кузова образовано понижение пола, внутренние концы надтележечных хребтовых балок рамы вварены в поперечные балки коробчатого сечения, которые по торцам соединены с продольными боковыми балками, а между собой поперечные балки коробчатого сечения соединены продольными балками, изогнутыми по профилю понижения пола кузова и вваренными в поперечные балки, изогнутые по профилю нижнего проектного очертания вписывания кузова в габарит и соединенные с продольными боковыми балками рамы напротив средних стоек боковых стенок кузова.

Дополнительно для местного усиления в нижние углы соединения поперечных балок коробчатого сечения с продольными балками, изогнутыми по профилю понижения пола кузова, вварены косынки П-образного сечения переменной высоты. По условиям прочности кузова при перевозке насыпного груза над замкнутым контуром рамы, образованного продольными боковыми и концевыми балками, в боковые стенки кузова вварены продольные балки, образующие с продольными балками торцевых стенок замкнутый силовой пояс кузова, а в углы соединения средней стойки торцевой стенки с профилем верхней обвязки и с продольной балкой торцевой стенки кузова вварены косынки П-образного сечения переменной высоты.

Благодаря принятым техническим решениям достигается существенное увеличение объема кузова, повышение грузоподъемности полувагона с глухим полом и снижение его коэффициента тары, т.е. отношение массы тары полувагона к его грузоподъемности.

Сущность предлагаемого изобретения представлена на следующих чертежах:

Фиг.1 - главный вид грузового полувагона с глухим полом;

Фиг.2 - вид сбоку на полувагон;

Фиг.3 - вид Б фиг.1 снизу на раму полувагона без ходовых тележек;

Фиг.4 - поперечное сечение А-А полувагона на фиг.1;

Фиг.5 - элемент В фиг.1 местного усиления узла рамы.

Грузовой полувагон с глухим полом (фиг.1) содержит установленную на две ходовые тележки 1 раму 2, автосцепные устройства 3 и тормозное оборудование 4. Рама 2 сварной конструкции состоит из двух продольных боковых балок 5 (фиг.3), двух надтележечных хребтовых балок 6, соединенных между собой концевыми 7 и шкворневыми 8 балками. Внутренние концы надтележечных хребтовых балок 6 вварены в поперечные балки 9 коробчатого сечения, которые по торцам соединены с продольными боковыми балками 5. Между собой поперечные балки 9 коробчатого сечения соединены продольными балками 10, изогнутыми по профилю понижения пола кузова в межтележечном пространстве. Продольные изогнутые балки 10 (фиг.4) вварены в поперечные балки 11, изогнутые по профилю нижнего проектного очертания вписывания кузова в заданный габарит в межтележечном пространстве и задающие понижение пола кузова в поперечном направлении. Своими вертикальными концами поперечные изогнутые балки 11 приварены к продольным боковым балкам 5.

На раме 2 (фиг.1) закреплен кузов, состоящий из боковых стенок 12, содержащих средние стойки 13, профили верхней обвязки 14, листы обшивки 15, и торцевых стенок 16 (фиг.2), содержащих боковые 17 и среднюю 18 стойки, профили верхней обвязки 14, продольные балки 19 и листы обшивки 20. Средние стойки 13 (фиг.1) боковых стенок 12 приварены к продольным боковым балкам 5 напротив поперечных изогнутых балок 11 рамы 2. Пол кузова полувагона выполнен из плоских листов 21 (фиг.3) и закругленных листов 22 (фиг.4) в нижних углах боковых стенок 12 (фиг.1) для улучшения разгрузки перевозимого насыпного груза. Места сварных соединений листов пола 21 и 22 (фиг.3) подкреплены вспомогательными профилями 23.

Таким образом, в межтележечном пространстве кузова образовано понижение пола, ограниченное внутренним контуром поперечных балок 9 коробчатого сечения и продольными боковыми балками 5 на глубину нижнего проектного очертания вписывания кузова в габарит с учетом высоты продольных изогнутых балок 10 (фиг.1) и формы изгиба поперечных изогнутых балок 11 (фиг.4). Полученный дополнительный внутренний объем кузова позволяет существенно повысить грузоподъемность полувагона с глухим полом и, соответственно, снизить его коэффициент тары.

В нижние углы соединения поперечных балок 9 (фиг.5) коробчатого сечения и продольных изогнутых балок 10 вварены усиливающие косынки 24 П-образного сечения переменной высоты для исключения местных концентраторов напряжений.

В зависимости от характеристик перевозимого груза и габаритов полувагона по условиям прочности кузова может потребоваться над замкнутым контуром рамы, образованным силовыми продольными боковыми 5 (фиг.3) и концевыми 7 балками, в боковые стенки 12 (фиг.1) кузова вварить продольные балки 25, образующие с продольными балками 19 (фиг.2) торцевых стенок 16 замкнутый силовой пояс кузова. При этом для исключения локальных узлов концентрации напряжений в углы соединения средней стойки 18 торцевой стенки 16 с профилем верхней обвязки 14 и с продольной балкой 19 торцевой стенки кузова вварены косынки 26 П-образного сечения переменной высоты.

Грузовой полувагон с глухим полом работает следующим образом. После загрузки полувагона насыпным грузом масса груза через листы 21 (фиг.3) и 22 (фиг.4) воспринимается основными несущими балками: шкворневыми 8 (фиг.3), хребтовыми 6, концевыми 7, поперечными 9, продольными боковыми 5, продольными изогнутыми 10, поперечными изогнутыми 11 и вспомогательными профилями 23 в местах сварных соединений листов пола. От массы груза на вертикальные боковые 12 (фиг.1) и торцевые 16 (фиг.2) стенки кузова действуют распорные силы, которые через листы 20 и 15 (фиг.1) обшивки воспринимаются стойками 13, 17 (фиг.2) и 18, продольными балками 19 и 25 (фиг.1), профилями верхней обвязки 14, а также продольными боковыми балками 5 и концевыми балками 7 (фиг.3). Благодаря решетчатой схеме расположения балок и стоек обеспечивается равномерность распределения нагрузок на силовые элементы кузова и при движении вагона по рельсовому пути осуществляется нормальный режим работы полувагона без проявления усталостных разрушений.

При экстремальных эксплуатационных нагрузках (соударение вагонов, экстренное торможение, резкое трогание с места и т.п.) продольные силы от автосцепных устройств 3 (фиг.1) через жесткий силовой надтележечный контур рамы 2, образованный хребтовой 6 (фиг.3), шкворневой 8, поперечной 9, концевой 7 и концевыми частями боковых балок 5, распределяются в средней части кузова на основной силовой поток через боковые балки 5 и незначительные силовые потоки через изогнутые продольные балки 10 и профили верхней обвязки 14 (фиг.1) с участием вертикальных стоек 13, продольных балок 25 и листов обшивки 15. Благодаря обширному распределению силового потока от автосцепных устройств задействованные силовые элементы кузова не перегружаются по напряженному состоянию и после прекращения действия экстремального воздействия не получают остаточных деформаций. Экстремальное воздействие на кузов сопровождается также последующим инерционным воздействием насыпного груза на торцевую стенку 16 (фиг.2). Для обеспечения требуемой жесткости торцевой стенки от появления остаточных деформаций инерционного воздействия насыпного груза вместе с профилем верхней обвязки 14 введено несколько продольных балок 19 и связующих их вертикальных стоек 17 и 18. При этом дальнейшая реакция от инерционного воздействия на торцевую стенку 16 воспринимается профилями верхней обвязки 14 (фиг.1) боковых стенок 12 и ближайшими к торцевой стенке продольными балками 25 совместно с листами обшивки 15.

В условиях эксплуатации полувагоны с глухим кузовом разгружаются на вагоноопрокидывателях, при этом в процессе бокового поворота на боковую стенку 12 кузова действует существенная масса насыпного груза. Исключению остаточных деформаций в профиле верхней обвязки 14, средних стойках 13 и листах 15 обшивки способствует продольная балка 25, вваренная в боковую стенку 12 выше продольной боковой балки 5 (фиг.3) рамы полувагона.

Источники информации

1. Вагоны. СССР. Каталог-справочник 18-8-78. НИИИНФОРМТЯЖМАШ. М. - 1975.

2. Патент RU 2279362 C2, B61D 3/00. 2006 г.