RU209496U1

RU209496U1 - Hatch cover of universal gondola car

Info

Publication number: RU209496U1
Application number: RU2021128613U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Сорокин; Вячеслав Алексеевич Трощенков; Кирилл Андреевич Котов; Евгений Александрович Костенков
Original assignee: Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь»)
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2022-03-16

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к магистральным универсальным полувагонам с люками в полу кузова, и касается крышек люков кузова, предназначенных для разгрузки сыпучих грузов, загружаемых сверху. Предлагаемая полезная модель может быть использована при серийном выпуске магистральных универсальных полувагонов с люками в полу кузова и при изготовлении в качестве запасных частей для замены крышек при капитальных ремонтах полувагонов. Крышка люка универсального полувагона, состоящая из металлического каркаса, включающего в себя систему продольных и поперечных балок, верхнего листа обшивы крышки, петель для закрепления крышки люка на хребтовой балке полувагона, запорных кронштейнов для фиксации крышки люка в закрытом положении и элементов закрепления торсионов для уравновешивания крышки. Верхний лист обшивы люка выполнен плоским с отгибом с края, примыкающего к хребтовой балке, а каркас крышки выполнен с двумя поперечными средними балками, расположенными на равных расстояниях между собой, передней и задней балками, при этом элементы закрепления торсионов выполнены в виде отверстий, выполненных в боковых стенках продольных балок и соосных с ними крючкообразных элементов, приваренных к внутренней поверхности листа. Технический результат: снижение металлоемкости и упрощение крышек люков. 2 ил.The utility model relates to railway transport, in particular to mainline universal gondola cars with hatches in the floor of the body, and concerns hatch covers of the body intended for unloading bulk cargo loaded from above. The proposed utility model can be used in the serial production of mainline universal gondola cars with hatches in the floor of the body and in the manufacture as spare parts for replacing covers during major repairs of gondola cars. Manhole cover of a universal gondola car, consisting of a metal frame, including a system of longitudinal and transverse beams, the top sheet of the cover sheathing, hinges for fixing the hatch cover on the gondola car center beam, locking brackets for fixing the hatch cover in the closed position and elements for fixing torsion bars to balance the cover . The top sheet of the hatch casing is made flat with a bend from the edge adjacent to the center beam, and the cover frame is made with two transverse middle beams located at equal distances between each other, the front and rear beams, while the elements for fixing the torsion bars are made in the form of holes made in side walls of the longitudinal beams and hook-shaped elements coaxial with them, welded to the inner surface of the sheet. EFFECT: reduction of metal consumption and simplification of manhole covers. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к магистральным универсальным полувагонам с люками в полу кузова, и касается крышек люков кузова, предназначенных для разгрузки сыпучих грузов, загружаемых сверху. Предлагаемая полезная модель может быть использована при серийном выпуске магистральных универсальных полувагонов с люками в полу кузова и при изготовлении в качестве запасных частей для замены крышек при капитальных ремонтах полувагонов.The utility model relates to railway transport, in particular to mainline universal gondola cars with hatches in the floor of the body, and concerns hatch covers of the body intended for unloading bulk cargo loaded from above. The proposed utility model can be used in the serial production of mainline universal gondola cars with hatches in the floor of the body and in the manufacture as spare parts for replacing covers during major repairs of gondola cars.

Известна конструкция крышки люка железнодорожного полувагона, содержащая две боковые балки, переднюю балку, петельную балку, два кронштейна запорного механизма, прикрепленные к передней балке, гофрированный лист, прикрепленный к балкам, три петли, прикрепленные к петельной балке и листу, при этом боковые балки дополнительно соединены с передней балкой и петельной балкой. В стенках боковых балок на концевых частях, прилегающих к петельной балке, выполнены пазы для крепления петель [RU 63785, B65D 90/10, 2007].A well-known design of the hatch cover of a railway gondola car, containing two side beams, a front beam, a hinged beam, two brackets of the locking mechanism attached to the front beam, a corrugated sheet attached to the beams, three hinges attached to the hinged beam and sheet, while the side beams are additionally connected to the front beam and hinged beam. In the walls of the side beams on the end parts adjacent to the hinge beam, grooves are made for fastening the hinges [RU 63785, B65D 90/10, 2007].

К недостаткам известного решения, выбранного в качестве ближайшего аналога, следует отнести, в частности, повышенную металлоемкость, увеличенный вес и сложность конструкции за счет применения в качестве обшивы специального гофрированного листа. Применение гофрированного листа в качестве обшивы определяет, также, наличие в нем при его изготовлении значительных остаточных напряжений, приводящих при эксплуатации к повышенной коррозии вплоть до сквозной.The disadvantages of the known solution, chosen as the closest analogue, include, in particular, increased metal consumption, increased weight and design complexity due to the use of a special corrugated sheet as a skin. The use of corrugated sheet as sheathing also determines the presence of significant residual stresses in it during its manufacture, leading to increased corrosion up to through-through during operation.

Известна, наиболее близкая к заявляемой крышка люка универсального полувагона, состоящая из цельнометаллического каркаса, включающего в себя систему продольных и поперечных балок, обшивы (гофрированного листа крышки люка), петель для закрепления крышки люка на хребтовой балке полувагона, запорных кронштейнов для фиксации крышки люка в закрытом положении, скоб для фиксации закидок и элементов закрепления одного или двух торсионов, отличающаяся применением запорных кронштейнов, представляющих собой уголки, установленные под углом к оси симметрии крышки на нижние поверхности передней и поперечных балок с опорой на узел соединения, в том числе и на усиливающую косынку, и имеющих меньший вылет за передний край крышки за счет усеченного конца кронштейна, образующего поверхность, параллельную переднему краю крышки, что позволяет устанавливать ее на универсальные полувагоны габаритов [RU 130274, B61D 17/00, B61D 7/02, 2010].Known closest to the claimed hatch cover universal gondola car, consisting of an all-metal frame, including a system of longitudinal and transverse beams, sheathing (corrugated sheet of the hatch cover), hinges for fixing the hatch cover on the spinal beam of the gondola car, locking brackets for fixing the hatch cover in closed position, brackets for fixing the caps and fastening elements of one or two torsion bars, characterized by the use of locking brackets, which are corners installed at an angle to the axis of symmetry of the cover on the lower surfaces of the front and transverse beams supported by the connection unit, including the reinforcing a kerchief, and having a smaller projection beyond the front edge of the cover due to the truncated end of the bracket, forming a surface parallel to the front edge of the cover, which allows it to be installed on universal gondola cars of dimensions [RU 130274, B61D 17/00, B61D 7/02, 2010].

Недостатком известного технического решения является высокая металлоемкость крышки и низкая надежность при эксплуатации, а, также, как и в предыдущем техническом решении сложность конструкции за счет применения в качестве обшивы специального гофрированного листа. Применение гофрированного листа в качестве обшивы определяет, также, наличие в нем при его изготовлении значительных остаточных напряжений, приводящих при эксплуатации к повышенной коррозии вплоть до сквозной.The disadvantage of the known technical solution is the high metal consumption of the lid and low reliability in operation, and, as in the previous technical solution, the complexity of the design due to the use of a special corrugated sheet as a skin. The use of corrugated sheet as sheathing also determines the presence of significant residual stresses in it during its manufacture, leading to increased corrosion up to through-through during operation.

Задачей предлагаемой полезной модели является совершенствование конструкции крышки люка, направленное на сокращение и упрощение сборочных операций, снижение трудоемкости работ по переналадке оборудования при изготовлении крышек люков для комплектации полувагонов разных габаритов.The objective of the proposed utility model is to improve the design of the hatch cover, aimed at reducing and simplifying assembly operations, reducing the laboriousness of work on the readjustment of equipment in the manufacture of hatch covers for completing gondola cars of different sizes.

Техническим результатом заявляемого технического решения является удешевление серийного выпуска крышек за сет снижения металлоемкости и упрощения конструкции крышек люков, значительное снижение затрат на технологическую подготовку производства, повышение производительности труда.The technical result of the proposed technical solution is to reduce the cost of serial production of covers for a set of reducing metal consumption and simplifying the design of hatch covers, a significant reduction in the cost of technological preparation of production, and an increase in labor productivity.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что крышка люка универсального полувагона, состоящая из металлического каркаса, включающего в себя систему продольных и поперечных балок, верхнего листа обшивы крышки, петель для закрепления крышки люка на хребтовой балке полувагона, запорных кронштейнов для фиксации крышки люка в закрытом положении и элементов закрепления торсионов для уравновешивания крышки. При этом верхний лист обшивы крышки люка выполнен плоским с отгибом с края, примыкающего к хребтовой балке, а каркас крышки выполнен с двумя поперечными средними балками, расположенными на равных расстояниях между собой, передней и задней балками, при этом элементы закрепления торсионов выполнены в виде отверстий, выполненных в боковых стенках продольных балок и соосных с ними крючкообразных элементов, приваренных к внутренней поверхности листа.The fulfillment of the task is achieved by the fact that the hatch cover of the universal gondola car, consisting of a metal frame, which includes a system of longitudinal and transverse beams, the top sheet of the cover sheathing, loops for fixing the hatch cover on the spine beam of the gondola car, locking brackets for fixing the hatch cover in the closed position and elements of fixing torsion bars for balancing the cover. At the same time, the top sheathing sheet of the hatch cover is made flat with a bend from the edge adjacent to the center beam, and the cover frame is made with two transverse middle beams located at equal distances between themselves, the front and rear beams, while the elements for fixing the torsion bars are made in the form of holes made in the side walls of the longitudinal beams and coaxial with them hook-shaped elements welded to the inner surface of the sheet.

Полезная модель поясняется чертежами, где изображено:The utility model is illustrated by drawings, which show:

Фиг. 1 - общий вид крышки люка, установленной в раме кузова универсального полувагона;Fig. 1 - general view of the hatch cover installed in the frame of the body of the universal gondola car;

Фиг. 2 - вид А (общий вид крышки снизу).Fig. 2 - view A (general view of the cover from below).

Крышка люка универсального полувагона, состоящая из металлического каркаса 1, включающего в себя систему продольных 2, 3 и поперечных балок передней 4 и задней 5, верхнего листа обшивы 6 крышки, петель 7 для закрепления крышки люка на хребтовой балке 8 полувагона, запорных кронштейнов 9, 10 для фиксации крышки люка в закрытом положении и элементов 11 закрепления торсионов 12 для уравновешивания крышки. Верхний лист обшивы 6 крышки люка выполнен плоским с отгибом 13 с края, примыкающего к хребтовой балке 8, а каркас 1 крышки выполнен с двумя поперечными средними балками 14, 15, расположенными на равных расстояниях между собой, передней 4 и задней 5 балками, при этом элементы закрепления торсионов 12 выполнены в виде отверстий 16, выполненных в боковых стенках продольных балок 2, 3 и соосных с ними крючкообразных элементов 16, 17, приваренных к внутренней поверхности листа 6. При этом одно плечо 18 торсиона 12 жестко сопряжено с рычагом 19, установленном на шарнире 18, а второе плечо 20 торсиона 12 расположено внутри продольных балок 2, 3. Также на Фиг. 1 обозначены следующие позиции:Hatch cover of a universal gondola car, consisting of a metal frame 1, including a system of longitudinal 2, 3 and transverse beams of the front 4 and rear 5, the top sheathing sheet 6 of the cover, hinges 7 for fixing the hatch cover on the center beam 8 of the gondola car, locking brackets 9, 10 for fixing the hatch cover in the closed position and fixing elements 11 of the torsion bars 12 for balancing the cover. The top sheathing sheet 6 of the hatch cover is made flat with a bend 13 from the edge adjacent to the spinal beam 8, and the frame 1 of the cover is made with two transverse middle beams 14, 15, located at equal distances between each other, the front 4 and rear 5 beams, while the fixing elements of the torsion bars 12 are made in the form of holes 16 made in the side walls of the longitudinal beams 2, 3 and hook-shaped elements 16, 17 coaxial with them, welded to the inner surface of the sheet 6. In this case, one shoulder 18 of the torsion bar 12 is rigidly connected to the lever 19 installed on the hinge 18, and the second arm 20 of the torsion bar 12 is located inside the longitudinal beams 2, 3. Also in FIG. 1 indicates the following positions:

21 - ось торсиона;21 - torsion axis;

22 - нижний пояс полувагона.22 - the lower belt of the gondola car.

Выполнение крышки люка с двумя поперечными средними балками позволяет снизить изгибающие моменты в верхнем листе обшивы по сравнению с базовой крышкой люка с одной средней поперечной балкой в 3,5-4,0 раза, что позволяет уменьшить толщину листа обшивы с 4,8 до 4,0 мм.The implementation of the hatch cover with two transverse middle beams makes it possible to reduce the bending moments in the upper sheathing sheet compared to the base hatch cover with one middle transverse beam by 3.5-4.0 times, which makes it possible to reduce the thickness of the sheathing sheet from 4.8 to 4. 0 mm.

Для обоснования технической эффективности предлагаемого технического решения выполнено компьютерное моделирование деформации и остаточных напряжений в конструкции крышек люков с разной конструкцией каркаса и листа обшивы крышки люка (гофрированный и плоский листы с толщиной 4,0, 4,2 и 4,8 мм) при статической и динамической нагрузке (падение груза массой 0,3 и 2,0 тонны с высоты 3 м. при загрузке полувагона). Результаты моделирования показывают, что основное влияние на прогибы крышек имеет конструкция каркаса, а, именно, расстояния между элементами каркаса. Моделирование, также, показывает, что гофрированный лист обшивы крышки после нескольких ударов глыб при загрузке полувагона становится плоским и, даже, выгибается в противоположную сторону. При этом напряжения в листе обшивы складываются с остаточными напряжениями в гофрах при изготовлении листов, что негативно сказывается на деформации крышки в целом, а, также, приводит к повышенной коррозии листа обшивы. В результате компьютерного моделирования построена настоящая конструкция крышки люка, сочетающая применение каркаса крышки с двумя промежуточными поперечными балками и плоского листа обшивы толщиной 4 мм. Заявленная конструкция крышки позволяет снизить по сравнению с типовой проектной крышкой, применяемой в настоящее время в конструкции полувагона (каркас с одной поперечной балкой и гофрированный лист обшивы толщиной 4,8 мм) остаточные напряжения и деформации крышки люка на 15-30% и снизить металлоемкость до 12% при уменьшении себестоимости изготовления крышки до 30%. Кроме этого общее снижение металла на один полувагон составит 245 кг и, соответственно, на эту же величину увеличится грузоподъемность полувагона. При этом технология и оборудование для изготовления крышек люков остаются прежними, как в базовом варианте.To substantiate the technical efficiency of the proposed technical solution, computer modeling of deformation and residual stresses in the design of hatch covers with different frame designs and the hatch cover sheathing sheet (corrugated and flat sheets with a thickness of 4.0, 4.2 and 4.8 mm) was performed at static and dynamic load (drop of cargo weighing 0.3 and 2.0 tons from a height of 3 m when loading a gondola car). The simulation results show that the frame design, namely, the distance between the frame elements, has the main influence on the deflections of the covers. Modeling also shows that the corrugated sheet of the lid sheathing after several impacts of blocks when loading the gondola car becomes flat and even bends in the opposite direction. In this case, the stresses in the sheathing sheet are added to the residual stresses in the corrugations during the manufacture of sheets, which negatively affects the deformation of the cover as a whole, and also leads to increased corrosion of the sheathing sheet. As a result of computer simulation, a real manhole cover design was built, combining the use of a cover frame with two intermediate transverse beams and a flat sheathing sheet 4 mm thick. The claimed design of the cover makes it possible to reduce residual stresses and deformations of the hatch cover by 15-30% compared to the typical design cover currently used in the design of a gondola car (a frame with one transverse beam and a corrugated sheathing sheet 4.8 mm thick) and reduce the metal consumption to 12% with a reduction in the cost of manufacturing the cover up to 30%. In addition, the total reduction in metal per one gondola car will be 245 kg and, accordingly, the load capacity of the gondola car will increase by the same amount. At the same time, the technology and equipment for the manufacture of manhole covers remain the same as in the basic version.

Claims

Manhole cover of a universal gondola car, consisting of a metal frame, including a system of longitudinal and transverse beams, the top sheet of the cover sheathing, hinges for fixing the hatch cover on the gondola car center beam, locking brackets for fixing the hatch cover in the closed position and elements for fixing torsion bars to balance the cover , different the fact that the top sheet of the hatch casing is made flat with a bend from the edge adjacent to the center beam, and the cover frame is made with two transverse middle beams located at equal distances between themselves, the front and rear beams, while the elements for fixing the torsion bars are made in the form of holes made in the side walls of the longitudinal beams and coaxial with them hook-shaped elements welded to the inner surface of the sheet.