Обзор конструкций и выбор аналога и направления проектирования

Обзор вариантов исполнения крыш

Крыша ? это конструкция, которая служит для защиты грузов от атмосферных осадков, дождевой и талой воды. Другой основной ее функцией является теплоизоляционная.

Самой простой и классической конструкцией крыши является жестко закрепленная цельная крыша.

Такая крыша состоит из дуг, продольных элементов-стрингеров, двух фрамуг с торцевых сторон и металлической обшивки из стального листа толщиной 1,5 мм с поперечными гофрами. Сварные швы, соединяющие листы между собой, одновременно прикрепляют их к дугам и стрингерам крыши. С боковых сторон листы крыши привариваются к обвязкам ферм боковых стен, а с торцевых сторон нижние обвязки фрамуг привариваются к обвязкам ферм торцевых стен.

На крыше также расположены четыре загрузочных люка с крышками, снабженными запорами.

Снизу крыша подшита двухслойными древесноволокнистыми плитами толщиной 8 мм. Эта обшивка обычно закрепляется гвоздями, которые забивают в деревянные бруски, расположенные в дугах крыши.

Примером может служить конструкция крыши крытого вагона модели 11-270 производства ОАО «Алтайвагонзавод» рисунок 1. Его технические характеристики представлены в таблице 1.

Рисунок 1 - Крытый вагон модели 11-270

Таблица 1 - Технические характеристики крытого вагона модели 11-270

Вагоны могут также иметь съемную крышу. Использование такой крыши может быть обусловлено нуждами как ремонта, так и погрузочно-разгрузочных операций.

Пример исполнения съемной крыши на заклепках - крытый вагон 11-280 производства ОАО «Алтайвагонзавод», рисунок 2. Технические характеристики приведены в таблице 2. Продольными обвязками такой крыши служат два составных элемента (обычно уголки или z-образные профили), соединенные между собой заклепками. Такое конструктивное решение позволяет, срезав заклепки, снять крышу и заменить ее при заводском ремонте, не повредив другие элементы кузова. Такую же крышу имеет вагон-хоппер 19-3116 - рисунок 3.

Рисунок 2 - 4-осный крытый вагон, модель 11-280, производства ОАО «Алтайвагонзавод»

Таблица 2 - Технические характеристики 4-осного крытого вагона модели 11-280

Пример использования съемной крыши на прихватках - полувагон модели 12-146 производства ФГУП «Уралвагонзавод». Крыша состоит из двух секций, с четырьмя фитингами на каждой. Также вагон оборудован 8 прихватами для закрепления и удержания крыши. Общий вид вагона представлен на рисунке 4, его технические характеристики в таблице 4.

Рисунок 4 - Полувагон модели 12-146, ФГУП «Уралвагонзавод»

Таблица 4 - Технические характеристики полувагона модели 12-146

Для механизации процесса разгрузки-погрузки предусмотрен ряд технических решений. В последнее время широкое распространение получили вагоны с открывающимися (раскрывающимися) или сдвигающимися крышами. Для уплотнения при закрывании в соединениях предусматриваются резиновые прокладки. Сами крыши выполняются из полимерных материалов, армированной ткани и металлов (рисунок 5).

На рисунке 5 представлен вагон-платформа для рулонной стали модели 13-9813 с крышей и торцевыми стенами, выполненными сдвижными по принципу жалюзи.

Рисунок 5 ? Вагон-платформа модели 13-9813 для перевозки стали в рулонах

Таблица 5 ? Технические характеристики вагона-платформы модели 13-9813

Разработки раскрывающихся крыш известны давно. Четырехосный цельнометаллический универсальный вагон грузоподъемностью 57 тонн был создан в 1955-58 году (рисунок 6). Привод открывания крыши ручной и электрический. Было построено около 200 таких вагонов. В то время аналогов такого вагонов в мировой практике вагоностроения не было.

В 1970 г. Алтайский завод построил опытные образцы крытых вагонов грузоподъемностью 60 т с раскрывающейся крышей. Данная конструкция имеет поперечно-раскрывающуюся крышу и уширенные дверные проемы, что позволяет производить загрузку и разгрузку вагона по всей длине кузова и обеспечивает более широкую механизацию погрузочно-разгрузочных операций при выполнении их как через крышу, так и через дверной проем (рисунок 7).

Кузов вагона цельнометаллический сварной конструкции, имеющий типовую раму, уширенные самоуплотняющиеся двери, две закрывающиеся полукрыши, закрепленные шарнирно на торцовых стенах и оборудованный уравновешивающими пружинными механизмами. Привод открывания крыши выполнен в двух вариантах: гидравлический и механический. Гидравлический привод имеет насос, кран управления, гидрозамок, рабочие цилиндры, маслобак и трубопровод. Цилиндры двустороннего действия, расположенные по одному на каждом торце вагона, последовательно соединены между собой приводом, конструкция которого обеспечивает синхронность работы гидроцилиндров. Механический привод состоит из редуктора с конической парой шестерен, винта и вала со штурвалом.

Основные элементы рамы стойки и обвязки кузова, а также металлическая обшивка боковых и торцовых стен выполнены из стали марки 09Г2, а остальные элементы, в том числе крыши, -- из углеродистой стали. Для погрузки и разгрузки этих вагонов через крышу необходимы мостовые или другие краны.

Позже Алтайский завод построил вагон модели 11-247 для перевозки стали с раскрывающейся крышей, вагон имеет такой же привод открывания крыши как у крытого вагона грузоподъемностью 60т (рисунок 8).

Современным примером применения раскрывающейся крыши служит боевой железнодорожный ракетный комплекс 15П961 «Молодец» - рисунок 9. Вагон-пусковая установка построен на Калининском заводе в 1986 г., сконструирован на базе четырехтележечного восьмиосного вагона грузоподъемностью 135 тонн, оборудованного открывающейся крышей с гидравлическим приводом.

Еще один вариант конструкции крыши - сдвижная крыша. Именно такую крышу мы постараемся спроектировать в данной курсовой работе.