Способ изготовления кузова транспортного средства, кузов транспортного средства

Изобретение относится к транспортным средствам, предназначенным в основном для транспортирования сыпучих грузов. Способ изготовления кузова грузового транспортного средства заключается в том, что изгибают заготовки продольных балок (1) верхней обвязки изготавливают верхнюю обвязку путем жесткого соединения в замкнутый контур поперечных (2) и продольных (1) балок, последние из которых устанавливают изгибом внутрь контура, и соединяют обвязку с обшивкой. Длина каждой продольной (1) балки составляет 1,004-1,02 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость. Кузов грузового транспортного средства содержит обшивку, связанную по верхней кромке с верхней обвязкой, образованной продольными (1) и поперечными (2) балками, образующими в сечении замкнутый контур. Продольные (1) балки выполнены изогнутыми и установлены изгибом внутрь контура. Прогиб составляет от 0,3% до 0,8% от длины балки. Изобретение снижает затраты на усиление кузова, сохраняет простой в эксплуатации и изготовлении конструкцию кузова и исключает выпучивания верхней обвязки за габарит вагона. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для транспортирования грузов, в частности к конструкциям грузовых вагонов и способу изготовления его кузова. При этом наиболее эффективно его применение для вагонов по перевозке сыпучих грузов.

Известны грузовые вагоны (полувагоны, вагоны бункерного типа), содержащие кузов, состоящий из вертикальных стенок, связанных по верхним кромкам балками, представляющими собой верхнюю обвязку кузова, таким образом, что сечение кузова прямоугольное. Кузов представляет собой жесткое соединение в замкнутый контур продольных и поперечных балок с обшивкой. При этом способ изготовления кузова заключается в том, что сочленяют и сваривают боковые и торцевые стенки обшивы кузова, а верхние кромки стенок усиливают балками, представляющими верхнюю обвязку кузова, при этом заготовки продольных и поперечных балок обвязки имеют размеры верхнего сечения кузова. (Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм, Альбом-справочник 002И-97 ПКБ ЦВ 1998 г.).

Однако при перевозке сыпучих грузов в таких грузовых вагонах на вертикальные стенки кузова действует статическая сила давления от распора перевозимого груза. Эта сила может привести к прогибу (искривлению) в горизонтальной плоскости пояса верхних обвязок боковых вертикальных стенок кузова. В этом случае прогиб обвязок происходит наружу от первоначального контура кузова и часто выходит за габарит вагона. Очевидно, чем больше длина верхней обвязки боковой стенки, высота боковой стенки кузова и масса перевозимого груза, тем больше будет и прогиб верхней обвязки боковых стен кузова. Часто для предотвращения выпучивания боковых стенок кузова и верхней обвязки их усиливают, например, за счет установки поперечной балки, стягивающую верхнюю обвязку кузова. Недостатком такого усиления является то обстоятельство, что при загрузке груза в кузов поперечная балка, стягивающая верхнюю обвязку кузова, препятствует загрузке. Существует предложение применить форму кузова в его сечении каплевидную (патент 2265536 RU) или эллиптическую (патент №2220861 RU). Однако такую форму кузова сложно изготавливать, так как это требует дополнительной технологической оснастки и тем самым увеличивает стоимость изделия, при этом на стенки кузова и его верхнюю обвязку продолжает действовать сила растяжения от перевозимого груза, что не устраняет в полном объеме вероятность выпучивания стенок и верхней обвязки кузова.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат на усиление кузова, сохранение простой в эксплуатации и изготовлении конструкции кузова и исключение выпучивания верхней обвязки за габарит вагона, для чего верхнюю обвязку кузова грузового вагона необходимо устанавливать таким образом, чтобы при загрузке вагона сыпучим грузом усилие на верхнюю обвязку было сжимающим.

Для достижения технического результата при изготовлении кузова грузового транспортного средства изготавливают верхнюю обвязку путем жесткого соединения в замкнутый контур продольных и поперечных балок и соединяют ее с обшивкой, а заготовки продольных балок верхней обвязки перед соединением изгибают и устанавливают изгибом внутрь контура, при этом для обеспечения прогиба балки длина ее заготовки составляет 1,004-1,02 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость.

Технический результат достигается также тем, что в кузове грузового транспортного средства, содержащем обшивку, связанную по верхней кромке верхней обвязкой, образованной продольными и поперечными балками, образующими в сечении замкнутый контур, продольные балки выполнены изогнутыми и установлены изгибом внутрь контура, при этом для обеспечения прогиба балки длина ее заготовки составляет 1,004-1,02 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость.

Технический результат достигается также тем, что в кузове прогиб продольной балки верхней обвязки составляет от 0,3% до 0,8% от проектной продольной длины кузова вагона.

На фиг.1 показана схема верхних обвязок стенок кузова порожнего вагона. На фиг.2 показана схема нагружения верхней обвязки боковой стенки кузова (вид сверху), а на фиг.3 - также схема нагружения верхней обвязки боковой стенки кузова, но поперечный разрез кузова. На фиг.4, фиг.5 и фиг.6 показана технология изготовления верхней обвязки кузова вагона, а именно на фиг.4 - схема установки заготовки балки, на фиг.5 - схема нагружения заготовки балки, на фиг.6 - схема балки обвязки после ее нагружения.

1 - продольная балка верхней обвязки кузова; 2 - поперечная балка верхней обвязки, 3 - контур габарита вагона, 4 - опора, 5 ограничитель, L - длина проекции продольной балки верхней обвязки кузова на вертикальную плоскость; f - величина прогиба в середине балки 1.

В соответствии со схемой фиг.2 величина предварительного обратного прогиба продольной балки верхней обвязки кузова определяется:

где q - удельное погонное давление на боковую стенку кузова от распора перевозимого сыпучего груза, кгс/м;

L - длина продольной балки верхней обвязки кузова, м;

Е - модуль упругости материала продольной балки верхней обвязки кузова, кгс/м²;

I_y - момент инерции сечения продольной балки верхней обвязки кузова относительно вертикальной плоскости, м⁴.

В соответствии со схемой фиг.3 удельное погонное давление на боковую стенку кузова от распора перевозимого сыпучего груза определяется:

где γ - насыпная плотность перевозимого груза, кгс/м³;

S - площадь сечения столба груза, давящего на боковую стенку кузова, м²,

S=0,5·h·a=0,5·h·h·tgϕ/2=0,5h²tgϕ/2,

где ϕ - угол естественного откоса перевозимого груза;

h - высота столба загрузки;

а - ширина столба загрузки, при этом a=h·tgϕ/2.

Тогда

Подставляя выражение (3) в формулу (1), получим:

Таким образом, величина предварительного обратного прогиба верхней обвязки боковой стенки кузова определяется из выражения:

Величина «f_max» прямо пропорциональна насыпной плотности перевозимого груза, высоте и длине боковых стенок кузова, углу естественного откоса перевозимого груза и обратно пропорциональна механическим свойствам материала верхней обвязки и моменту инерции сечения верхней обвязки.

Однако известно, что заготовки балок боковых стенок кузова вагона в соответствии с ГОСТ 24643-81 могут иметь криволинейность. Поэтому при сборке боковой стенки кузова вагона допуск прямолинейности балки верхней обвязки должен соответствовать требованиям конструкторской документации и не превышать 15 квалитета точности. Следовательно, допуск прямолинейности в интервале размеров от 6300 мм до 10000 мм (длина верхних боковых обвязок полувагонов) не более 5 мм (0,08%...0,05% от длины балки верхней обвязки). А после сварки боковой стенки и самого кузова вагона допуск прямолинейности балки верхней обвязки не превышает 16 квалитета точности по ГОСТ 24643-81. То есть допуск прямолинейности балки в интервале размеров от 6300 мм до 10000 мм после сварки не более 8 мм (0,127%...0,080% от длины балки верхней обвязки).

Исходя из грузоподъемности вагона, длины балки верхней обвязки и боковой стенки кузова (6300 мм до 10000 мм), а также момента инерции сечения верхней обвязки предварительный прогиб балки верхней обвязки должен составлять 25...35 мм для балок меньшей длины (0,39%...0,54%) и 45...50 мм для балок большей длины (0,39%...0,44%), т.е. предварительный прогиб балки верхней обвязки кузова вагона будет в 3...5 раз больше прогиба, получаемого балкой при сборке кузова и после его сварки.

Способ изготовления кузова грузового транспортного средства заключается в том, что при изготовлении верхней обвязки заготовки продольных 1 балок верхней обвязки, длина каждой из которых составляет 1,004-1,02 от длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость, изгибают.

Как показано на фиг.4, заготовку балки 1 устанавливают на две опоры 4, расположенные на расстоянии 50...80 мм от торцов заготовки. Расстояние S между верхними плоскостями опор 4 и ограничителя 5 должно составлять 300...400% от величины предварительного прогиба f готовой верхней боковой обвязки вагона. В соответствии со схемой нагружения заготовки балки, приведенной на фиг.5, на середину заготовки балки прикладывается сила нагружения Р, обеспечивающая соприкосновение прогнутой балки с ограничителем 5. После того как сила нагружения балки снимается, заготовка балки за счет силы упругости, которым обладает балка обвязки, стремится возвратить балку в исходное положение, как показано на фиг.6. Таким образом, остаточный прогиб заготовки балки f должен соответствовать расчетному f_max согласно (4) и (5). Очевидно, что для того чтобы обеспечить предварительный прогиб балки, длина заготовки L_заг профиля для верхней боковой обвязки должна быть больше длины готовой обвязки L_дет (с предварительным прогибом). Как показывает опыт эксплуатации хоппер-дозаторов, величина прогиба должна составлять 0,3-0,8% от продольной проектной длины кузова вагона. При загрузке вагона боковые стенки кузова и их верхняя обвязка выпрямятся под действием силы давления от распора сыпучего груза, не выходя за габарит подвижного состава. Для того, чтобы обеспечить необходимый прогиб балки, длина ее заготовки должна быть 1,004 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость, но не более 1,02, так как в противном случае изготовление кузова станет нерентабельным.

После этого продольные балки устанавливают изгибом внутрь контура вагона и жестко соединяют в замкнутый контур с поперечными 2 балками. Верхнюю обвязку соединяют ее с обшивкой.

Кузов грузового транспортного средства содержит обшивку, связанную по верхней кромке верхней обвязкой, образованной продольными 1 и поперечными 2 балками, образующими в сечении замкнутый контур. Продольные балки выполнены изогнутыми и установлены изгибом внутрь контура, при этом для обеспечения прогиба балки длина ее заготовки составляет 1,004-1,02 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость.

Прогиб продольной балки верхней обвязки составляет от 0,3% до 0,8% от проектной продольной длины кузова вагона.

1. Способ изготовления кузова грузового транспортного средства, заключающийся в том, что изготавливают верхнюю обвязку путем жесткого соединения в замкнутый контур продольных и поперечных балок и соединяют ее с обшивкой, отличающийся тем, что заготовки продольных балок верхней обвязки перед соединением изгибают и устанавливают изгибом внутрь контура, при этом для обеспечения прогиба балки длина ее заготовки составляет 1,004-1,02 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость.

2. Кузов грузового транспортного средства, содержащий обшивку, связанную по верхней кромке с верхней обвязкой, образованной продольными и поперечными балками, образующими в сечении замкнутый контур, отличающийся тем, что продольные балки выполнены изогнутыми и установлены изгибом внутрь контура, при этом для обеспечения прогиба балки длина ее заготовки составляет 1,004-1,02 длины ее проекции на продольную вертикальную плоскость.

3. Кузов грузового транспортного средства по п.2, отличающийся тем, что прогиб продольной балки верхней обвязки составляет от 0,3 до 0,8% от проектной продольной длины кузова вагона.