3 Особливості конструкції кузовів пасажирських вагонів
Кузов пасажирських вагонів по конструкції та розмірам основних типів уніфікований. Він виготовляється суцільнометалевим, зварним, несучої конструкції типу замкнутої оболонки з віконними та дверними проймами в сінах, довжиною 23,6 м. Такі суцільнометалеві кузова пасажирських вагонів найбільш раціональні, так як при мінімальній масі вони забезпечують необхідну міцність, стійкість та довговічність.
В практиці вагонобудування кузова пасажирських вагонів мають два різновиди:
- з наскрізною (русс. сквозной) хребтовою балкою;
- з хребтовою балкою тільки в консольних частинах рами, так звані кузови без хребтової балки.
3.1 Металоконструкція кузова не купейного спального вагона, моделі 61-821 (рисунок 9), складається з рами (9) з наскрізною (русс. сквозной) хребтовою балкою та металевим настилом підлоги (14), бокових (2) та торцевих (5) стін та даху (1). В бокових стінах (2) кузова передбачені прорізи (3) для вікон та дверей (12), обладнані підніжками (11) та поручнями (13). Під полом кузова розташований ящик (8) для зберігання постільної білизни, що було у використанні. На торцевих стінах кузова також є прорізи (7) для переходу пасажирів з вагону в вагон. Ззовні по контуру прорізу (7) встановлена металева рамка (6) для кріплення на ній ущільнюючого елементу (суфле) пружної перехідної площадки. Для підйому на дах на торцевій стіні з котлової сторони вагону встановлена відкидна драбина (4). Для з”єднання кузова з візками передбачені п”ятники (10). Природна вентиляція приміщення вагона проводиться через дефлектори (15).
Огородження кузова без хребтової балки складається з рами, бічних і торцевих стін і даху. У зв'язку з тим, що рама в середній частині не має хребтової балки, посилені консольні частини, а також поздовжні бічні балки й елементи, що зв'язують поздовжні балки між собою в середній частині кузова. Консольні частини перекриті гладким листом, що є одним з елементів настилу підлоги.
Рисунок 9- Кузов пасажирського вагона з наскрізною хребтовою балкою
3.2 Рама кузова (рисунок 10) складається із хребтової 10, двох шворневих 11, двох кінцевих (буферних) 6 і трьох поперечних проміжних балок, розташованих між шворневими. Основною частиною рами є хребтова балка 10, що сприймає поздовжні поштовхи та тягові зусилля, а також вертикальні навантаження від ваги вагона і пасажирів. У перших конструкціях ЦМВ хребтова балка виготовлялася із двотаврових балок № 30с. Згодом для зниження ваги вагона двотаври були замінені швелерами №30а (ОСТ 10017-39) перетином 300х85х7,5 мм (вага одного 1 р. м двотавра №30 зі становить 57,4 кг. а швелера №30а - 34,4 кг).
З 1962 т. конструкція хребтової балки була знову змінена.
Для збільшення товщини стінок у місцях кріплення опорних кронштейнів (по кінцях балок) швелери хребтової балки виконували складовими із трьох частин - по кінцях на довжині 5 м зі швелера № 30в (ГОСТ 5267-63) перетином 300х87х9.5 мм. по середині - зі швелера № 30 (ГОСТ 8240-56) перетином 300х100х6,5 мм.
Хребтова балка 10 виконана зі швелерів № 30, які в середній частині по всій своїй довжині зв'язані між собою поперечними діафрагмами 15, по кінцях вони з'єднані задніми 4 і передніми 2 упорами автозчепів, об'єднаними з розеткою 1. З метою обмеження переміщення тягового хомута нагору до хребтової балки зверху приварені планки 17, а між упорами 2 і 4 до вертикальних стінок швелерів установлені планки 3, що захищають від стирання швелера поглинаючими апаратами. На ділянках між задніми упорами і шворневими балками хребтова балка посилена листами 16.
Окремі частини балок з'єднуються між собою за допомогою дугового електрозварювання.
Шворнева балка, призначена для передачі навантаження від кузова на візок. Вона зварна коробчатого перетину, складається із двох вертикальних 12, нижнього 11 і верхнього горизонтального листів. Причому, ближче до кінців шворневі балки зменшуються в розмірах. У перетинанні із хребтовою балкою до нижніх листів шворневих балок на болтах кріпляться п'ятники 5, а з боків - ковзуни, у зоні розміщення яких приварені посилюючі ребра 13. Ковзун складається зі сталевої литої плити, привареної до листа і змінної накладки, прикріпленої до плити за допомогою болтів. Змінні накладки виготовляються зі сталі марки 45, гартуються і шліфуються. Надп'ятникові зони укріплені хрестовинами 14, діафрагмами 21 і ребрами 22. Кожна з кінцевих балок 6 виконана із двох швелерів № 30, з'єднаних із хребтовою балкою ударною розеткою 1 автозчепів, а знизу вони зв'язані фігурним листом 9, що має відбортовку 18. У місцях постановки буферних комплектів ці зони посилені ребрами жорсткості 8, 19, 20 до планками 7.
Рисунок 10а -Рама кузова пасажирського вагона без хребтової балки
3.2 Рама кузова без хребтової балки (рисунок 10а) відрізняється тим, що виключена хребтова балка з середньої частини рами, зроблено необхідне підсилення її консольної частини та бокових балок, а також зв”язок між повздовжніми боковими балками в середній частині. Тому в консольну частину рами додатково введені розкоси (3) та поперечні балки (2). Кінцева (1) та шворнева (4) балки зверху та знизу перекриті листами металу товщиною 10мм. Листи мають вирізи , форма яких відповідає конфігурації елементів консольної частини рами. Бокові повздовжні балки (5) рами посиленої конструкції – кутником 160х160х14 мм, а не Z –подібний профіль 100х75х6,5мм., як у кузова з хребтовою балкою. В середній частині вони додатково пов”язані поперечними балками (6). Укорочені хребтові балки (7) та шворневі (4) замкнутого коробчатого перетину, з листів 10мм та посилені діафрагмою в зоні їх з”єднання.
3.3 Металева підлога 2 (рисунок 11) у консольних частинах рами виконана із гладкого листа вуглецевої конструкційної сталі марки 15 товщиною 3 мм, а на ділянках між шкворневими балками 3 - з гофрованого 4 товщиною 2 мм. З'єднані зварюванням у єдину конструкцію листами підлоги 2 і 4, кінцевих 1, шкворневих 3, хребтової, основних 8 і допоміжних поперечних, а також бічних поздовжніх 6 балок і підкріплювальних балок 5 і 13, забезпечується необхідна міцність кузова при дії експлуатаційних навантажень. Допоміжні балки: 7 служить для кріплення гальмового обладнання, 9 - для високовольтного контакторного ящика, 10 - для білизняного ящика та ін., балки 11 призначені для кріплення котла опалення. Підлога в тамбурах покритий гладким фігурним листом 12 з вирізами для розміщення підніжок, простір над підніжками на рівні підлоги перекривається кришками, що відкидаються.
До 1960 р. листи підлоги на ділянці між шворневими балками ставилися плоскими. Із впровадженням у конструкцію підлоги гофрованих листів замість плоских значно підвищилася працездатність підлоги і кузова вагона в цілому, тому що плоска форма не може сприяти істотному сприйняттю підлогою основних навантажень вагона (раціонально використається тільки 30% металу підлоги ).
3.4 Бічна стіна (рисунок 12) кузова складається з металевої обшивки, виконаної гофрованими листами, підкріпленими із внутрішньої сторони каркасом. Обшивка надвіконного пояса 3 має товщину 2 мм, а підвіконного 5 і міжвіконних простінків 4 - 2,5 мм.
Каркас бічної стіни утворений набором стійок 2 (Z 55x65x40x3 мм) і поздовжньої верхньої 1 (Z 70x50x20x3 мм) і нижньої 6 (Z 100x75x6 мм) обв'язок. Дверні стійки зварені, виконані із двох Z-подібних профілів № 6,5 і планок, образуя Ώ-образний профіль перетином 200x55x65x3 мм. По висоті стійок приварено по трьох коротких кутника, а над віконними прорізами до обшивка - по трьох Z-подібних елемента для приєднання дерев'яних брусів, призначених для кріплення внутрішньої обшивки стін кузова.
Рисунок12 - Бічна стіна кузова пасажирського вагона
3.5 Торцева стіна (рисунок 13) гальмівного кінця вагона виконана із двох бічних гофрованих листів 7 товщиною 2 мм і наддверний листи товщиною 1,4 мм. Із внутрішньої сторони листи підкріплені ребрами 8 товщиною 2 мм, крайки яких відбортовані на висоту 20 мм. Знизу листи 7 приварені до обв'язки 10 товщиною 2 мм, а зверху - до дуги 2 кутового профілю 60 х 50 х 2 мм і по краях- до обшивки, підкріпленої стійками 13 і 14 Z-подібного гнутого профілю перетином 55x40x30x3 мм. У зоні дверного прорізу торцева стіна посилена двома потужними стійками із двотавра № 27, призначеними для захисту кузова від можливих ударів з боку сусідніх вагонів при впливі у випадку аварійних ситуацій. Ці стійки знизу приварені до кінцевої (буферної) балки 9 рами, а зверху - до потужної поперечної балки 6, виконаної зі швелера № 30.
Таким способом утвориться конструкція, що забезпечує твердий зв'язок стін і даху. До стійок 11 приварена П-подібна рамка для кріплення ущільнення (суфле) пружної площадки. Ця рамка складається зі стійок 12 і балки 14, над якою розташований елемент 3, службовий для кріплення козирка суфле. Балки 3, 4 і 12 виконані з Z-подібних профілів товщиною 1,4 мм. Зовнішня полиця профілю 12 по висоті підкріплена ребрами 19. Для зберігання вугілля у вагоні є спеціальні ємності, розташовані між зовнішнім обшивкою 7, спеціальним листом 17, привареним з боку тамбура до елементів 15 і 18 і листу 16, що утворить дно. У стіні передбачені три вирізи 5, призначені для сигнальних ліхтарів, а для безпеки підйому на дах - поручні 1.
3.6 Дах (рисунок 14) складається з металевого каркаса, що обшитий зовні в середній частині листами 1 товщиною 1,5 мм із гофрами, розташованими уздовж вагона, а на скатах - гладкими листами 2 товщиною 2 мм. Зварений каркас даху утворений бічними поздовжніми обвязками 4 кутникового профілю 56x56x3 мм і дугами 3 Z-подібні профілі 45x65x40x2,5 мм. По кінцях поздовжні обв'язки зварені з поперечними балками 6, виконаними зі швелера № 30, кінцеві дуги 5 виготовлені із гнутих куточків 60х60х2 мм. У даху передбачені отвори для дефлекторів, посилені армуванням, а також армовані люки для монтажу і демонтажу котла опалення, калориферів, баків для води і вентиляційного агрегату.
Рисунок14 - Дах кузова пасажирського вагона
Рама з настилом підлоги, бічні і торцеві стіни, дах зварюються, утворюючи замкнуту оболонку. Причому підкріплюючі підлогу поперечні балки, стійки стін і дуги даху розташовуються в одній площині, забезпечуючи найбільшу працездатність металоконструкції кузова при мінімальній масі.
Щоб забезпечити необхідну корозійну стійкість кузова, місця прилягання до нього елементів покривають струмопровідним ґрунтом. Стіни, підлогу і дах ретельно очищають від іржі, окалини і зварювальних бризів, знежирюють, просушують і покривають ґрунтовкою ФЛ-0Зк або подібної їй. Найбільш корозійні місця, що виявляються в експлуатації, покривають ґрунтом ВЛ-02 або ВЛ-08, а потім антикорозійними мастиками №213 або №579.