RU211980U1

RU211980U1 - hopper car

Info

Publication number: RU211980U1
Application number: RU2022111111U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Денисенко; Владислав Николаевич Мачульский; Дмитрий Владимирович Кугрышев; Ирина Валерьевна Стрельченко; Андрей Михайлович Шалыгин
Original assignee: Акционерное общество "Рузаевский завод химического машиностроения" (АО "Рузхиммаш")
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-06-30

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспортного средства, а именно к конструкциям торцевых стен кузовов железнодорожных грузовых вагонов-хопперов. Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности вагона-хоппера. Указанный технический результат достигается тем, что вагон-хоппер содержит раму, кузов, включающий торцевую стену, содержащую каркас, обшивку, закрепленную на каркасе, а также раскосы, жестко соединенные с рамой и кузовом, ребро жесткости, согласно полезной модели ребро жесткости, жестко соединенное с обшивкой и балкой каркаса, установлено внутри балки каркаса, при этом ребро жесткости выполнено из пластины площадью S, находящейся в диапазоне 80-300 мм², и толщиной k, находящейся в диапазоне 3-8 мм. 9 з.п. ф-лы, 4 фиг.

The utility model relates to the field of a railway vehicle, namely to the structures of the end walls of the bodies of railway freight hopper cars. The technical result of the utility model is to increase the reliability of the hopper car. The specified technical result is achieved by the fact that the hopper car contains a frame, a body including an end wall containing a frame, a sheathing fixed to the frame, as well as braces rigidly connected to the frame and the body, a stiffening rib, according to the utility model, a stiffening rib rigidly connected with sheathing and a frame beam, installed inside the frame beam, while the stiffener is made of a plate with an area S in the range of 80-300 mm ² and a thickness k in the range of 3-8 mm. 9 w.p. f-ly, 4 figs.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспортного средства, а именно к конструкциям торцевых стен кузовов железнодорожных грузовых вагонов-хопперов.The utility model relates to the field of a railway vehicle, namely to the structures of the end walls of the bodies of railway freight hopper cars.

Из уровня техники известна торцевая стена кузова грузового вагона, включающая балочный каркас, содержащий соединенные между собой вертикальные и горизонтальные балки, выполненные из профилей, а также обшивку, закрепленную на каркасе, отличающаяся тем, что на вертикальных балках каркаса установлены усиливающие элементы, выполненные из уголкового профиля, жестко закрепленного основаниями на балках (патент RU 205 680, B61D 17/06, B61D 3/00, B61D 7/14, опубл. 28.07.2021).From the prior art, an end wall of a freight car body is known, including a beam frame containing interconnected vertical and horizontal beams made of profiles, as well as a sheathing fixed to the frame, characterized in that reinforcing elements made of a corner plate are installed on the vertical frame beams. a profile rigidly fixed with bases on beams (patent RU 205 680, B61D 17/06, B61D 3/00, B61D 7/14, published on 07/28/2021).

Недостатком известного технического решения является сложность при изготовлении, вызванная сложностью конструкции и увеличенная металлоемкость. Обусловлена данная техническая проблема тем, что на вертикальных балках каркаса установлены усиливающие элементы из уголкового профиля. Данный фактор приводит к утяжелению конструкции торцевой стен вагона и сложности в процессе изготовления, что вызвано необходимостью жесткого соединения по всей поверхности всех вертикальных балок уголка, который также необходимо присоединять с двух сторон, то есть основаниями каждой из образующих его полок.The disadvantage of the known technical solution is the complexity in manufacturing, caused by the complexity of the design and increased metal consumption. This technical problem is due to the fact that reinforcing elements from the corner profile are installed on the vertical beams of the frame. This factor leads to a heavier design of the end walls of the car and complexity in the manufacturing process, which is caused by the need for a rigid connection over the entire surface of all vertical beams of the corner, which also needs to be attached from two sides, that is, the bases of each of the shelves forming it.

Известен вагон-хоппер, содержащий раму, кузов, включающий торцевую стену, содержащую балочный каркас, обшивку, а также раскосы, на торцевой стене в месте соединения раскоса балки каркаса установлено ребро жесткости (патент RU 207 862, B61D 7/00, B61D 17/16, B61D 39/00, опубл. 22.11.2022).A known hopper car containing a frame, a body including an end wall containing a beam frame, sheathing, and braces, on the end wall at the junction of the brace of the frame beam, a stiffener is installed (patent RU 207 862, B61D 7/00, B61D 17/ 16, B61D 39/00, published 11/22/2022).

Патент 207 862 выбран в качестве наиболее близкого аналога.Patent 207 862 is selected as the closest analogue.

Технической проблемой, присущей приведенному аналогу, является низкая надежность конструкции торцевой стены кузова грузового вагона. Обусловлена данная техническая проблема тем, что не определены параметры ребер жесткости, а также отсутствует информация о внутренних ребрах жесткости в балочном каркасе торцевой стены. Данный фактор приводит к тому, что в месте соединения балок каркаса торцевой стены не обеспечивается необходимая надежность конструкции торцевой стены при эксплуатации вагона.The technical problem inherent in the given analogue is the low reliability of the design of the end wall of the freight car body. This technical problem is due to the fact that the parameters of the stiffeners are not defined, and there is also no information about the internal stiffeners in the beam frame of the end wall. This factor leads to the fact that at the junction of the beams of the frame of the end wall, the necessary reliability of the design of the end wall during the operation of the car is not ensured.

Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является недостаточная надежность торцевой стены вагона-хоппера, вызванная неопределенностью параметров ребра жесткости, применяемого в месте соединения балок каркаса торцевой стены, а также не предусматривается наличие внутренних ребер жесткости в балках каркаса торцевой стены.The technical problem solved by the claimed utility model is the insufficient reliability of the end wall of the hopper car, caused by the uncertainty of the parameters of the stiffener used at the junction of the end wall frame beams, and the presence of internal stiffeners in the end wall frame beams is not provided.

Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности грузового вагона.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the freight car.

Указанный технический результат достигается тем, что вагон-хоппер содержит раму, кузов, включающий торцевую стену, содержащую каркас, обшивку, закрепленную на каркасе, а также раскосы, жестко соединенные с рамой и кузовом, ребро жесткости, отличающийся тем, что ребро жесткости, жестко соединенное с обшивкой и балкой каркаса, установлено внутри балки каркаса, при этом ребро жесткости выполнено из пластины площадью S, находящейся в диапазоне 80-300 мм², и толщиной k, находящейся в диапазоне 3-8 мм.The specified technical result is achieved in that the hopper car contains a frame, a body including an end wall containing a frame, a sheathing fixed to the frame, as well as braces rigidly connected to the frame and the body, a stiffening rib, characterized in that the stiffening rib is rigid connected to the skin and the frame beam, is installed inside the frame beam, while the stiffening rib is made of a plate with an area S in the range of 80-300 mm ² and a thickness k in the range of 3-8 mm.

Каркас может включать в себя соединенные между собой вертикальные и горизонтальные балки.The frame may include interconnected vertical and horizontal beams.

Вертикальные и горизонтальные балки каркаса могут быть выполнены из профилей.Vertical and horizontal frame beams can be made of profiles.

Вертикальные и горизонтальные балки каркаса могут быть жестко соединены между собой сваркой.The vertical and horizontal beams of the frame can be rigidly connected to each other by welding.

Раскосы могут быть жестко соединены с рамой и кузовом, обшивка жестко закреплена на каркасе, ребро жесткости жестко соединено с обшивкой и балкой каркаса сваркой.The braces can be rigidly connected to the frame and body, the sheathing is rigidly fixed to the frame, the stiffener is rigidly connected to the sheathing and frame beam by welding.

Ребро жесткости жестко может быть соединено с вертикальной балкой каркаса.The stiffening rib can be rigidly connected to the frame vertical beam.

Ребро жесткости жестко может быть соединено с горизонтальной балкой каркаса.The stiffening rib can be rigidly connected to the horizontal frame beam.

Дополнительное ребро жесткости может быть установлено в месте соединения раскоса с торцевой стеной.An additional stiffening rib can be installed at the junction of the brace with the end wall.

Ребро жесткости может быть установлено внутри вертикальной балки каркаса.The stiffening rib can be installed inside the frame vertical beam.

Ребро жесткости может быть установлено внутри горизонтальной балкой каркаса.The stiffener can be installed inside the frame horizontal beam.

Вертикальные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из уголков.The vertical beams of the frame of the end wall can be made of corners.

Вертикальные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из швеллеров.The vertical beams of the frame of the end wall can be made of channels.

Вертикальные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из профилей коробчатого сечения.The vertical beams of the frame of the end wall can be made of box section profiles.

Горизонтальные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из уголков.The horizontal beams of the frame of the end wall can be made of corners.

Горизонтальные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из швеллеров.The horizontal beams of the frame of the end wall can be made of channels.

Горизонтальные балки каркаса торцевой стены могут быть выполнены из профилей коробчатого сечения.Horizontal beams of the frame of the end wall can be made of box section profiles.

Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к треугольнику.The stiffeners may have a shape close to a triangle.

Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к трапеции.The stiffening ribs may have a shape close to a trapezoid.

Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к квадрату.The stiffening ribs may have a shape close to a square.

Ребра жесткости могут иметь форму, приближенную к прямоугольнику.The stiffening ribs may have a shape close to a rectangle.

Предложенная полезная модель иллюстрируется чертежами, гдеThe proposed utility model is illustrated by drawings, where

на фиг.1 -представлен изометрический вид вагона-хоппера; figure 1 shows an isometric view of the hopper car;

на фиг. 2, 3 - представлено расположение ребра жесткости; in fig. 2, 3 - the location of the stiffener is shown;

на фиг. 4 (а, б, в) - профили балок каркаса торцевой стены.in fig. 4 (a, b, c) - profiles of the frame beams of the end wall.

Предлагаемый вагон-хоппер (фиг. 1, 2) содержит раму 1, кузов 2, включающий торцевую стену 3, содержащую каркас 4, обшивку 5, жестко закрепленную на каркасе 4, а также раскосы 6, жестко соединенные с рамой 1 и кузовом 2. Каркас 4 включает в себя балки 4.1, в состав которых входят жестко соединенные между собой вертикальные 4.1.1 и горизонтальные 4.1.2 балки, при этом внутри балок 4.1 каркаса установлено ребро жесткости 7.The proposed hopper car (Fig. 1, 2) contains a frame 1, a body 2, including an end wall 3 containing a frame 4, a sheathing 5 rigidly fixed to the frame 4, as well as braces 6 rigidly connected to the frame 1 and the body 2. The frame 4 includes beams 4.1, which include vertical 4.1.1 and horizontal 4.1.2 beams rigidly connected to each other, while a stiffener 7 is installed inside the beams 4.1 of the frame.

Вертикальные 4.1.1 и горизонтальные 4.1.2 балки 4.1 каркаса 4 могут быть выполнены из профилей. Рама 1 может быть выполнена из стали, а элементы кузова 2 и его составные элементы из металлов или сплавов на их основе, например, из стали или алюминиевого справа.Vertical 4.1.1 and horizontal 4.1.2 beams 4.1 frame 4 can be made of profiles. The frame 1 can be made of steel, and the body elements 2 and its constituent elements of metals or alloys based on them, for example, steel or aluminum on the right.

Ребро жесткости 7, установленное внутри балок 4.1 каркаса, жестко соединено с балкой 4.1 каркаса 4 и обшивкой 5 и выполнено, из пластины, при этом площадь S ребра жесткости 7 находится в диапазоне 80-300 мм², а толщина k ребра жесткости 7 находится в диапазоне 3-8 мм. Наличие ребра жесткости 7 внутри балок 4.1 каркаса 4 торцевой стены позволяет равномерно распределять нагрузку между балками 4.1 каркаса 4 торцевой стены 3, то есть связывать его в единый силовой каркас 4, чем обеспечена надежность торцевой стены 3 и вагона хоппера.The stiffener 7, installed inside the beams 4.1 of the frame, is rigidly connected to the beam 4.1 of the frame 4 and the skin 5 and is made of a plate, while the area S of the stiffener 7 is in the range of 80-300 mm ² , and the thickness k of the stiffener 7 is in range 3-8 mm. The presence of stiffener 7 inside the beams 4.1 of the frame 4 of the end wall allows you to evenly distribute the load between the beams 4.1 of the frame 4 of the end wall 3, that is, to connect it into a single power frame 4, which ensures the reliability of the end wall 3 and the hopper car.

Ребро жесткости 7 может быть установлено внутри горизонтальной 4.1.2 балки каркаса 4 или же внутри вертикальной 4.1.1 балки каркаса. Ребро жесткости 7 жестко соединено, например, с вертикальной 4.1.1, горизонтальной 4.1.2 балкой 4.1 каркаса 4. Дополнительное ребро жесткости 7 может быть установлено в месте соединения раскоса 6 с балкой 4.1 каркаса 4 торцевой стены 3, например, внутри балки 4.1 каркаса или внутри раскоса 6. В случае установки внутрь раскоса 6 ребро жесткости 7 должно жестко соединяться с ним.The stiffener 7 can be installed inside the horizontal beam 4.1.2 frame 4 or inside the vertical beam 4.1.1 frame. The stiffener 7 is rigidly connected, for example, with a vertical 4.1.1, horizontal 4.1.2 beam 4.1 of the frame 4. An additional stiffener 7 can be installed at the junction of the brace 6 with the beam 4.1 of the frame 4 of the end wall 3, for example, inside the beam 4.1 of the frame or inside brace 6. In case of installation inside brace 6, stiffener 7 must be rigidly connected to it.

Жесткое соединение ребра жесткости 7 с балкой 4.1 каркаса 4 (ребра жесткости 7 с вертикальной балкой 4.1.1, ребра жесткости 7 с горизонтальной балкой 4.1.2), вертикальных 4.1.1 и горизонтальных 4.1.2 балок 4.1 каркаса 4 между собой, раскоса 6 с рамой 1 и кузовом 1, обшивки 5 с каркасом 4, ребра жесткости 7 с раскосом 6 может быть выполнено, например, сваркой.Rigid connection of stiffeners 7 with beam 4.1 of frame 4 (stiffeners 7 with vertical beam 4.1.1, stiffeners 7 with horizontal beam 4.1.2), vertical 4.1.1 and horizontal 4.1.2 beams 4.1 of frame 4 between themselves, brace 6 with frame 1 and body 1, skin 5 with frame 4, stiffeners 7 with brace 6 can be made, for example, by welding.

Внутри балки 4.1 каркаса 4 может быть установлено по крайней мере одно ребро жесткости 7 (фиг. 2), но при необходимости их может быть больше, например, два (фиг. 3), три, четыре, пять и так далее.Inside the beam 4.1 of the frame 4, at least one stiffener 7 (Fig. 2) can be installed, but if necessary, there can be more, for example, two (Fig. 3), three, four, five, and so on.

На каждой торцевой стене 3 по крайней мере в одном соединении балок 4.1 каркаса 4 внутри балки 4.1 каркаса установлено ребро жесткости 7, но при необходимости ребер жесткости 7 может быть установлено больше, например, в двух соединениях балок 4.1, трех, четырех, пяти и так далее. Также ребро жесткости 7 может быть установлено в одном или нескольких соединениях раскоса 6 с торцевой стеной.On each end wall 3, in at least one connection of the beams 4.1 of the frame 4, a stiffener 7 is installed inside the beam 4.1 of the frame, but if necessary, more stiffeners 7 can be installed, for example, in two joints of beams 4.1, three, four, five, and so on. Further. Also, the stiffener 7 can be installed in one or more connections of the brace 6 with the end wall.

Возможно применение при соединении балок 4.1 каркаса 4 торцевой стены 3 в вагоне-хоппере различных количественных сочетаний применяемых ребер жесткости 7 и количества соединений в которых применено ребро жесткости 7, все будет зависеть от индивидуальных особенностей конкретного вагона-хоппера и требований к достижению в нем необходимой степени надежности, так как применение более одного ребра жесткости 7 в соединении и более одного соединения повышает надежность крепления в большем количестве соединений балок 4.1 (балок 4.1 с раскосами 6), тем самым повышая надежность самого вагона.It is possible to use when connecting beams 4.1 of the frame 4 of the end wall 3 in the hopper car of various quantitative combinations of the applied stiffeners 7 and the number of joints in which the stiffener 7 is used, everything will depend on the individual characteristics of a particular hopper car and the requirements for achieving the necessary degree in it reliability, since the use of more than one stiffener 7 in the connection and more than one connection increases the reliability of fastening in more connections of beams 4.1 (beams 4.1 with braces 6), thereby increasing the reliability of the car itself.

Примером реализации может служить вагон-хоппер, в котором на каждой торцевой стене во всех соединениях вертикальной с горизонтальной балкой каркаса внутри горизонтальной балки установлено по два ребра жесткости, жестко соединенных с обшивкой торцевой стены и с горизонтальной балкой каркаса сваркой, ребро жесткости выполнено из пластины. Испытания на опытном образце проводились при площади ребра жесткости S = 80 мм² и толщине ребра жесткости k = 3 мм, а также при площади ребра жесткости S = 300 мм² и толщине ребра жесткости k = 8 мм. В обоих случаях конструкция показала себя надежной в эксплуатации. Выполнение площади S ребра жесткости 7 менее 80 мм² и толщины k ребра жесткости 7 менее 3 мм предположительно не позволит выдержать нагрузки в соединении балок 4.1 каркаса 4 торцевой стены 3, то есть приведет к недостаточной надежности в месте их соединения, а выполнение ребра жесткости 7 площадью S более 300 мм² и толщиной k более 8 мм приведет к увеличенной металлоемкости и утяжелению конструкции вагона из-за применения ребра жесткости 7 большого размера, а соответственно большей массой, при этом надежность уже обеспечивается указанной площадью S и толщиной k, поэтому применение ребра жесткости 7 с большей площадью S и толщиной k не придаст дополнительной надежности при установке ребра жесткости 7 в соединении балок 4.1 каркаса 4.An example of an implementation can be a hopper car, in which on each end wall in all connections of the vertical with the horizontal beam of the frame inside the horizontal beam, two stiffeners are installed, rigidly connected to the sheathing of the end wall and to the horizontal beam of the frame by welding, the stiffener is made of a plate. Tests on a prototype were carried out with the area of the stiffener S = 80 ^mm2 and the thickness of the stiffener k = 3 mm, as well as with the area of the stiffener S = 300 ^mm2 and the thickness of the stiffener k = 8 mm. In both cases, the design proved to be reliable in operation. Making the area S of the stiffener 7 less than 80 mm ² and the thickness k of the stiffener 7 less than 3 mm presumably will not allow to withstand the load in the connection of the beams 4.1 of the frame 4 of the end wall 3, that is, it will lead to insufficient reliability at the place of their connection, and the implementation of the stiffener 7 with an area S of more than 300 mm ² and a thickness k of more than 8 mm will lead to an increased metal consumption and weighting of the car structure due to the use of a stiffening rib 7 of a large size, and, accordingly, a larger mass, while reliability is already provided by the specified area S and thickness k , therefore, the use of a rib stiffness 7 with a larger area S and thickness k will not give additional reliability when installing the stiffener 7 in the connection of the beams 4.1 of the frame 4.

На заявляемую конструкцию разработана техническая документация и следующая ступень - это сертификация.Technical documentation has been developed for the claimed design, and the next step is certification.

Таким образом, заявленной полезной моделью за счет определения параметров ребра жесткости и установкой их внутри балок каркаса торцевой стены обеспечено создание более надежного вагона-хоппера.Thus, the claimed utility model, by determining the parameters of the stiffening rib and installing them inside the frame beams of the end wall, ensures the creation of a more reliable hopper car.

Claims

1. A hopper car containing a frame, a body including an end wall containing a frame, a skin fixed to the frame, as well as braces rigidly connected to the frame and the body, a stiffener, characterized in that the stiffener rigidly connected to the skin and frame beam, installed inside the frame beam, while the stiffener is made of a plate with area S, located in the range of 80-300 mm ² and thickness k , located in the range of 3-8 mm.

2. The hopper car according to claim 1, characterized in that the frame includes interconnected vertical and horizontal beams.

3. Hopper car according to claim 2, characterized in that the vertical and horizontal frame beams are made of profiles.

4. The hopper car according to claim 2, characterized in that the vertical and horizontal beams of the frame are rigidly interconnected by welding.

5. The hopper car according to claim 1, characterized in that the braces are rigidly connected to the frame and body, the skin is rigidly fixed to the frame, the stiffener is rigidly connected to the skin and frame beam by welding.

6. The hopper car according to claim 1, characterized in that the stiffening rib is rigidly connected to the vertical beam of the frame.

7. The hopper car according to claim 1, characterized in that the stiffener is rigidly connected to the horizontal frame beam.

8. Hopper car according to claim 1, characterized in that an additional stiffener is installed at the junction of the brace with the end wall.

9. The hopper car according to claim 1, characterized in that the stiffening rib is installed inside the vertical beam of the frame.

10. Hopper car according to claim 1, characterized in that the stiffening rib is installed inside the horizontal beam of the frame.