1. Классификация кузовов вагонов

Тип грузового вагона и устройство определяются его назначением и конструкцией кузова. Кузовом называется часть вагона, предназначенная для размещения в нем грузов. В эксплуатации находится большое разнообразие кузовов грузовых вагонов, поэтому они классифицируются в зависимости от рода перевозимых грузов, материала обшивки, конструкции рамы и устройств погрузки и выгрузки грузов.

В зависимости от рода перевозимых грузов кузова делятся на открытые (у платформ, полувагонов, думпкаров, хопперов–дозаторов и транспортеров) и закрытые (у крытых, изотермических вагонов, цистерн, зерно- и цементовозов, других крытых вагонов бункерного типа). В зависимости от конструкции рамы - со сквозной хребтовой балкой и несквозной (без хребтовой балки). В зависимости от материала обшивки – на кузов с металлической и деревянной обшивкой. В зависимости от конструкции элементов для загрузки и выгрузки грузов – с дверями на боковых стенах или с люками в крыше и полу (при отсутствии крыши – только с люками в полу). В свою очередь, закрытые кузова бывают без теплоизоляции, с теплоизоляцией и различными системами принудительного охлаждения (обогрева) грузов или без них.

Кузов пассажирских вагонов по конструкции и размерам основных типов унифицирован. Он выполняется цельнометаллическим, сварным, несущей конструкцией типа замкнутой оболочки, с оконными и дверными

-4-

проемами в стенах, длиной 23.6 м. Расположение и размеры проемов обусловлены архитектурно (планировочными решениями при проектировании вагонов). Такие цельнонесущие кузова наиболее рациональны, так как при минимальной массе они обеспечивают необходимую прочность, устойчивость и долговечность. Для несущих элементов конструкции кузова применяются низколегированные и углеродистые стали различных марок с широким использованием, в качестве подкрепляющих элементов обшивки, рациональных форм гнутых профилей. В практике вагоностроения кузова пассажирских вагонов имеют две разновидности: со сквозной хребтовой балкой и с хребтовой балкой только в консольных частях рамы, так называемые кузова без хребтовой балки. Вагоны отечественной постройки выпускались с хребтовой балкой постоянного сечения и выпускаются по настоящее время с хребтовыми балками переменного сечения. Вагоны купейные с жесткими местами постройки Германии, изготовлены с рамами без хребтовых балок. Они состоят из несущей металлоконструкции кузова, теплоизоляции, внутренней обшивки, окон, дверей, внутреннего оборудования и санитарно-технических обустройств (отопление, вентиляция, водоснабжение), а также системы энергоснабжения и освещения вагонов.

Несмотря на существенное многообразие как грузовых, так и пассажирских вагонов, в их конструкции может быть и много общего.

В кузове различают основную несущую конструкцию, вспомогательные несущие элементы, несущие элементы, выполняющие другие специальные функции.

Основной несущей конструкцией кузова называют совокупность элементов, которые обеспечивают необходимые прочность и жесткость кузова при всех

-5-

эксплуатационных нагрузках. Нижняя часть несущей конструкции кузова, обычно располагающаяся под настилом пола, называется рамой вагона.

Несущие конструкции, применяемые для кузовов вагонов, разделяются по характеру размещения несущих элементов на три основных типа (рис.1, участки кузова, на которых размещается несущая конструкция, отмечены толстыми линиями).

В схеме (рис.1а) главным несущим элементом является рама, которая рассчитывается на восприятие всех вертикальных и продольных нагрузок, действующих на кузов. В схеме (рис.1б) несущими элементами являются рама и боковые стены. В схеме (рис. 1в) рама, боковые стены и крыша составляют единую несущую систему.

Каждый из перечисленных типов оказывается целесообразным в зависимости от особенности назначения вагона, архитектурного замысла или других соображений.

По принципиальной структуре, которая определяет расчетную схему, несущие конструкции кузовов разделяются на следующие классы:

- стержневые системы, представляющие собой системы соединенных между собой стержней;

- подкрепленные листовые системы, в которых несущими элементами являются металлические листы обшивки и связанный с ними набор стержней и балок;

- смешанные системы, когда одни части конструкции имеют листовую структуру, а другие стержневую.

Стержневые несущие системы подразделяются на фермы (раскосные системы), рамные системы (безраскосные) и комбинированные системы. Наиболее распространен последний вариант. Например, большая часть проектируемых ранее крытых грузовых четырехосных вагонов, имела несущую конструкцию боковых стен в виде ферм, а рама выполнялась в виде

-6-

безраскосной стержневой системы. Боковые балки рамы одновременно являются нижними поясами ферм.

Рис. 1 Типы несущих конструкций кузовов

Рис. 2 Схема нагружения рамы в системе кузова

Подкрепленные листовые системы имеют основную разновидность в виде конструкции типа замкнутой оболочки, в которой подкрепленная обшивка боковых стен, рамы и крыши образуют замкнутую оболочку (коробчатую балку). По этому типу строят кузова современных пассажирских и некоторых грузовых вагонов.

-7-

Подкрепляющие обшивку поперечные элементы (поперечные балки рамы, стойки боковых стен и дуги крыши) стремятся соединить в замкнутые кольца (шпангоуты). Однако для упрощения технологии сборки кузова эти условия не всегда соблюдаются. Подкрепляющие обшивку продольные элементы выполняются в виде тонкостенных стержней – стрингеров или гофров.

Смешанные конструкции являются наиболее распространенными, особенно два их вида. В одном из них подкрепленная обшивка боковых стен и крыши образует открытую оболочку П-образного сечения связанную с рамой, которая не имеет несущей обшивки и представляет собой стержневую систему. Такая конструкция свойственна многим крытым грузовым вагонам. В другом боковые стены имеют листовую конструкцию, а рама – стержневую. Крыша отсутствует. По такому типу строят современные полувагоны. Вертикальные стены с тонкой несущей обшивкой принято называть балками-стенками.