Кузов вагона
КУЗОВ ВАГОНА предназначен для размещения грузов или пассажиров. Кузова грузовых вагонов конструируются с учетом обеспечения высокого качества перевозок грузов, создания условий максимальной механизации и автоматизации трудоемких погрузочно-разгрузочных работ, обеспечения безопасности движения поездов, охраны труда обслуживающего персонала, пожарной безопасности и экологии при изготовлении и в эксплуатации. В конструкции широко используются унификация и технологии изготовления блочных и модульных конструкций с трансформируемой планировкой внутренних помещений, что создает удобства при ремонте и обслуживании, повышает технико-экономическую эффективность.
Классификация
В эксплуатации находятся кузова грузовых вагонов, различные по конструкции, форме, размерам и т. д. Однако существуют признаки, по которым их можно объединить: в зависимости от условий эксплуатации все кузова грузовых вагонов делятся на универсальные и специализированные; по роду перевозимых грузов - на открытые (платформы, полувагоны, хопперы, думпкары, транспортеры) и закрытые (крытые, цистерны, изотермические, крытые вагоны бункерного типа); в зависимости от конструкции рамы - со сквозной и несквозной хребтовой балкой; по материалу наружной обшивки - цельнометаллические, с металлической и неметаллической обшивкой, в которых внутренняя обшивка и пол изготовлены из древесных или других неметаллических материалов.
Кузова вагонов старых типов строились с металлической обрешеткой (каркасом) и деревянной обшивкой из досок в шпунт, широко использовалась клепка или клепка и сварка; в кузовах вагонов новых типов применяется только сварка.
В зависимости от способа погрузочно-разгрузочных операций различают кузова грузовых вагонов с дверными проемами и люками в боковых стенах, с люками в крыше и в полу, с наклонными боковыми или торцевыми стенами, с раскрывающейся на боковые стороны или сдвигающейся вдоль вагона крышей, раздвигающимися секциями боковых стен. Некоторые закрытые кузова имеют теплоизоляцию, оборудованы системами охлаждения и обогрева.
Любой кузов грузового вагона имеет основную несущую конструкцию, которая представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих необходимые прочность и жесткость кузова при всех эксплуатационных нагрузках. Вспомогательные несущие элементы (деревянный настил пола, доски обшивки стен кузова, откидные борта платформ, крышки люков и торцевые двухстворчатые двери полувагонов) предназначены для восприятия некоторых видов нагрузок (полезная нагрузка, силы инерции груза, усилия распора сыпучих грузов и т.д.) и передачи их на основную несущую конструкцию. Не участвующие в восприятии нагрузок элементы необходимы для обеспечения сохранности грузов или нормальной эксплуатации установленных в кузове агрегатов. К ним относятся двери, люки, окна, теплоизоляция и др.
По характеру размещения несущих элементов конструкции кузовов грузовых вагонов бывают трех типов. В цельнонесущем кузове нагрузка воспринимается рамой, боковыми стенами и крышей; такой кузов имеют крытые, изотермические и пассажирские вагоны. Кузов с несущей рамой и боковыми стенами применяется в крытых вагонах старых типов, в которых крыша не участвует в воспринятии нагрузок, а служит лишь для укрытия от атмосферных воздействий и сохранности грузов. Кузов, у которого боковые стены воспринимают только усилия распора перевозимого груза, применяются у платформ и вагонов старых типов. Во всех кузовах основным несущим элементом является рама, на которую опирается кузов. Рама воспринимает значительные внешние сосредоточенные продольные силы от ударно-тяговых приборов автосцепки, а также реакции опор (рис. 6.42). Рама имеет мощные хребтовые и шкворневые балки (для восприятия и передачи на кузов больших сосредоточенных сил), боковые продольные балки (одновременно являются нижними обвязками боковых стен кузова), промежуточные и концевые (лобовые) поперечные балки. Хребтовая балка состоит из двух балок (швеллера, двутавра и т. п.)- Для продольных боковых балок чаще всего используется швеллер. Шкворневая и концевая балки - коробчатого поперечного сечения, сваривают из двух вертикальных и двух горизонтальных листов. У некоторых вагонов с большой базой и длинными консолями дополнительно имеются промежуточные продольные и поперечные балки, а также раскосы в консольных частях. Металлический гофрированный пол может также воспринимать часть основных нагрузок кузова.
Конструкция
В пересечении хребтовой балки со шкворневыми снизу на раме установлены пятники, опирающиеся на подпятники тележек. Дополнительными опорами кузова при движении по кривым участкам ж.-д. пути являются боковые скользуны, укрепленные снизу на концах шкворневых балок на расстоянии 1524 мм один от другого. В центральное отверстие пятника рамы и подпятника тележки вставляется шкворень для предотвращения соскакивания кузова с тележек при неблагоприятных соударениях вагонов и при проходе их через горб сортировочной горки.
Цельнометаллическая несущая конструкция кузова грузовых вагонов различных типов имеет принципиально однотипное конструктивное исполнение и различается лишь линейными размерами, формой профилей и толщиной стенок подкрепляющих элементов (поперечные балки рамы, стойки боковых стен кузова, дуги крыши, гофры, стрингеры и т. д.) и металлической обшивки. В кузовах с крышей металлическая обшивка стен имеет толщину 1,5-3 мм, в кузовах без крыши - 4-5 мм. Пол кузова отличается наличием или отсутствием внутренней обшивки и термоизоляции, конструкцией дверей и загрузочных и разгрузочных люков и др.
В кузове пассажирского вагона должны быть созданы все необходимые удобства для пассажиров во время их поездки. Планировка и внутреннее обустройство кузовов пассажирских вагонов зависят от назначения и классности вагонов (I, II и III классы), а также от их специализации. Кузов пассажирского вагона представляет собой цельнометаллическую несущую конструкцию, состоящую из конструктивно-технологических блоков. Основной несущий элемент — рама, к боковым продольным и концевым балкам которой прикреплены боковые и торцевые стены с оконными и дверными проемами. Внутри кузова имеются перегородки, расположение которых определяется назначением вагона. С боковыми и торцевыми стенами прочно соединена крыша.
Стены и крыша для обеспечения необходимой жесткости и прочности имеют продольные (стрингеры) и поперечные (шпангоуты) подкрепляющие элементы. Наружная обшивка кузова выполняется из древесных или других упругих материалов. Для изготовления кузова все чаще применяются низколегированная и нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы марок 1915Т и АМГ6М, обладающие повышенной коррозионной стойкостью. Для теплоизоляции используют пенополистирол, пенополиуретан. Кузов не должен создавать большого воздушного сопротивления при движении.