СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БОКОВОЙ СТЕНЫ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА ДАЛЬНЕГО СЛЕДОВАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B23K37/00 

Изобретение касается способа изготовления боковой стены рельсового подвижного состава из нескольких листовых полос, что может быть реализовано, преимущественно, при изготовлении боковых стен пассажирских вагонов дальнего следования.

Известно выполнение боковой стены из верхнего пояса, оконного и нижнего поясов, из каркаса боковой стены, состоящего из Н-образных секций балок, а также с предварительным натяжением кузова для уравновешивания нагрузок, действующих на вагон. При изготовлении боковых стен пассажирских вагонов дальнего следования как верхние и нижние пояса, снабженные определенными профилями, так и оконный пояс с выштампованными оконными проемами выполняются из предварительно изготовленных частичных секций, которые сначала соединяются в виде дугообразных полос, которые с помощью сварочного устройства дугообразно свариваются и превращаются в наружную обшивку боковой стены кузова вагона с предварительным натяжением. Н-образные секции балок каркаса боковой стены принимают веерообразную форму, накладываются параллельно к оконным проемам на наружную обшивку и привариваются к ней, а также свариваются с соединительными балками, требующими пригонки, и образуют таким образом каркас боковой стены.

Описанный выше способ изготовления обладает большим количеством поперечных сварных швов, что, на практике, оказалось отрицательным относительно трудоемкости и точности изготовления, так как имеющиеся термические напряжения повлекут за собой коробление боковой стены и, отклонения предварительного натяжения от заданных допусков. Это требует трудоемкой правки путем снятия напряжений со сварных швов, что в связи с необходимой шлифовкой сварных швов приводит к дополнительному повышению расходов на изготовление боковой стены (патент ГДР N 270500, кл. В 61 D 17/08, опубл. 1989).

Предлагается техническое решение [1], позволяющее изготовление вагона из нескольких прямых полос из листовой стали, выполняемых как из одной части, так и из нескольких частичных секций. Указанное решение предусматривает расположение узлов наружной обшивки боковой стены, т.е. верхнего пояса, оконного пояса и нижнего пояса боковины, горизонтально, рядом с другом, в продольном направлении, а в области их торцовых краевых зон фиксируются. После этого узлы наружной обшивки кузова вагона вокруг совместной оси поворота поворачиваются в вертикальное положение до тех пор, пока их нижние кромки не обращаются наверх, так что последние, располагаясь свободно висящими, выполняют прогиб в сторону наибольшего момента сопротивления вследствие своего собственного веса. Прогиб может быть при необходимости увеличен, если к нижним кромкам узлов наружной обшивки кузова, обращенным кверху, приложена одна или несколько сил сжатия. Теперь отрегулированный прогиб фиксируется поддержанием приложения сил к узлам наружной обшивки, после чего наружная обшивка вновь поворачивается в горизонтальное положение. После этого Н-образные секции балок каркаса боковой стены накладываются на наружную обшивку в веерообразном виде, соединяются с наружной обшивкой при помощи соединительных балок, требующих пригонки, путем шаговой сварки и собираются в виде каркаса боковой стены. По окончании этих работ вся боковая стена поворачивается на 180^о, а узлы наружной обшивки свариваются плотными швами.

Возможно также изготовление оконного пояса в описанном виде также из частичных секций с предварительным натяжением, причем этот узел с предварительным натяжением, горизонтально накладывается между верхним и нижним поясами без предварительного натяжения на сварочное устройство. После фиксирования узлов, которое для верхнего и нижнего поясов выполнено только в области боковых краев, а для оконного пояса - по всей длине в местном, равномерном виде узлы наружной обшивки боковой стены вокруг совместной оси поворота вновь поворачиваются в вертикальное положение, так что верхний и нижний пояса прогибаются от собственного веса.

Прогиб верхнего и нижнего поясов устанавливается и фиксируется таким же образом до тех пор, пока продольные краевые зоны узлов в области примыкания верхнего и нижнего поясов к оконному поясу полностью и равномерно не соединяются внахлестку. После прихватки наружной обшивки каркас боковой стены накладывается на сварочное устройство и сваривается, причем сварка наружной обшивки выполняется плотными швами.

Описанное решение имеет недостаток, заключающийся в том, что проемы оконного пояса при выполнении предварительного натяжения прогибом или применением дополнительных средств сжатия вследствие возникновения напряжений в материалах деформируются, что осложняет установку предварительно изготовленных оконных рам. Точно также возникают деформации участков оконного пояса, расположенных над оконными проемами, вследствие действующих в этих местах экстремальных растягивающих сил, так что дугообразная форма предварительного натяжения бывает многоугольной.

Н-образные секции балок каркаса боковой стены должны накладываться на наружной обшивку в веерообразном виде и привариваются к ней с тем, чтобы после приведения боковой стены в вертикальное положение или при монтаже боковой стены последние остались в параллельном к оконным проемам расположения. Это требует применения дополнительных упоров на сварочном устройстве для точного определения расположения Н-образных секций балок, а также повышенных трудоемких работ по пригонке соединительных балок к месту расположения между секциями балок, так что изготовление каркаса боковой стены оказалось неэффективным в экономическом отношении.

Дополнительный недостаток всех описанных способов изготовления боковой стены рельсового подвижного состава заключается в том, что возможности для точной пригонки к неравномерным кривым предварительного натяжения при неравномерном распределении нагрузок, действующих на вагон, являются очень трудоемкими или вообще отсутствуют и, тем самым, обеспечивают только выравнение продольно-соосного прогиба вагона в точной степени.

Техническим результатом изобретения является изготовления боковых стен рельсового подвижного состава с тем, чтобы исключить как обусловленные короблением боковой стены и вызывающие большие расходы по изготовлению работы по правке и шлифовке поперечных сварных швов, так и затрудненный монтаж предварительно изготовленных оконных рам вследствие деформации оконных проемов, а также деформации участков оконного пояса над оконными проемами, причем одновременно следует ликвидировать дополнительные упоры на сварочном устройстве, предусмотренные для точного определения расположения каркаса боковой стены, уменьшить трудоемкость пригоночных работ на соединительных балках каркаса и обеспечить компенсацию не только продольно-соосного прогиба вагона.

Задача изобретения разработать способ изготовления боковой стены рельсового подвижного состава, в частности пассажирского вагона дальнего следования, которым тепловые напряжения и напряжения материалов, в частности, при предварительном натяжении оконного пояса, в наружной обшивке боковой стены можно довести до минимума, причем приваривание Н-образных секций балок каркаса боковой стены в веерообразном виде исключается, а точная пригонка к неравномерным кривым предварительного натяжения обеспечивается.

Это достигается таким образом, что сначала верхний и нижний пояса наружной обшивки боковой стены отрезаются от катушки на грубую длину, снабжаются предусмотренным профилем и горизонтально накладываются на сварочное устройство, где они закрепляются с помощью средств растяжения и сжатия по своим продольным кромкам в виде, соответствующем предварительному натяжению дугообразной формы, после чего оконный пояс также целиком отрезается от катушки на грубую длину, наматывается на моталку, а оттуда протаскивается через стационарный штамповочный пресс с тем, чтобы оконные проемы выштамповывались один за другим в дугообразном виде, соответствующем имитированному предварительному натяжению, или в кривообразном виде при неравномерном распределении нагрузок, действующих на вагон, причем проемы могут при необходимости выполняться с отбортовкой для придания жесткости.

При этом оказалось преимущественным подачу оконного пояса к штамповочному прессу произвести с помощью устройства, переставляемого поперек к направлению подачи, так что оконный пояс под штампом можно в случае необходимости передвинуть вперед и назад. Расстояния, на которые оконный пояс во время штамповки должен передвигаться поперек к подающему устройству, должны быть предварительно опpеделены измерительным путем на опытном вагоне или расчетным путем, а также записаны программирующим устройством, соединенным с подачей, так что любая кривая предварительного напряжения для любого типа вагона может быть выполнена без всякой переделки и т.п.

Возможно, однако, протаскивание оконного пояса через штамповочный пресс только в направлении подачи, а штамповочный пресс выполнить передвижным в поперечном направлении, или оконный пояс в растянутом виде выполнить неподвижным, причем последний обрабатывается передвижным вдоль и поперек портальным прессом. Точно также было бы возможно, вместо неподвижного или подвижного штамповочного пресса использовать работающую по таким же принципам лазерную установку для вырезания оконных проемов с имитированным предварительным натяжением.

После вырезания оконных проемов из оконного пояса последний накладывается прямо, т.е. в растянутом виде и без напряжений материала и т.п. на сварочное устройство, причем он соединяется внахлестку.

Величина нахлеста устанавливают между верхним поясом и одной стороной оконного пояса, увеличивающуюся от центра к концам поясов, а величину нахлеста между нижним поясом и другой стороной оконного пояса устанавливают увеличивающуюся от концов пояса к центру. Н-образные секции балок каркаса боковой стены параллельно друг к другу и к оконным проемам, а также со своими вертикальными концами накладываются на наружную обшивку боковой стены в сварочном устройстве, причем секции балок описывают дугообразную форму, соответствующую предварительному натяжению, после чего они привариванием соединительных балок собираются в виде каркаса боковой стены и привариваются к наружной обшивке боковой стены. Трудоемкая пригонка соединительных балок секций друг к другу может быть исключена из-за параллельного расположения секций балок, так что для этой цели можно использовать предварительно изготовленные балки.

После этого вся боковая стена поворачивается на 180^о окружности 360^о, причем оказалось преимущественным, сварочное устройство выполнять поворотным и поворачивать его вместе с боковой стеной. Теперь сварочными автоматами между оконным поясом и верхним и нижним поясами выполняются плотные сварные швы, что в связи с длиной сварных швов оказывается особенно эффективным.

Последним этапом предлагаемого способа изготовления боковой стены рельсового подвижного состава является приведение готовой боковой стены в вертикальное положение, в котором последняя отрезается на свою окончательную длину, соответствующую расстоянию между обоими тамбурами вагона.

Предлагаемый способ позволяет тепловые напряжения и напряжения материалов, в частности, при предварительном натяжении оконного пояса, в наружной обшивке боковые стены довести до минимума, так как предварительное натяжение сборкой трапецеидальных частичных секций с поперечными сварными швами или эластичной деформацией по продольной кромке не выполняется, а также имитируется дугообразным или кривообразным расположением оконных проемов, причем после монтажа последних окна вагона находятся в точно прямом положении.

Дополнительным решающим преимуществом является то, что Н-образные секции балок каркаса боковой стены привариваются к наружной обшивке боковой стены больше не в веерообразном виде, а прямо и параллельно друг к другу, так что значительные расходы на сварочное устройство и на пригоночные работы соединительных балок можно сэкономить. Кроме того, предлагаемый способ отличается возможностью пригонки к неравномерным кривым предварительного натяжения.

П р и м е р. Предусмотрено изготовление боковой стены пассажирского вагона дальнего следования с предварительным натяжением, причем боковая стена состоит из верхнего, оконного и нижнего поясов из сплошных стальных полос, а также из каркаса боковой стены, состоящего из Н-образных секций балок.

Сначала верхний и нижний пояса сматываются с катушки, профилируются на профилирующем и поперечно-резальном устройстве и отрезаются на длину, незначительно превышающую окончательный размер. После этого оба узла горизонтально накладываются на сварочное устройство, фиксируются на своих торцовых краевых зонах и с помощью рабочих цилиндров по своим продольным кромкам натягиваются в виде, соответствующем дугообразному предварительному натяжению.

Теперь оконный пояс целиком сматывается с катушки и отрезается на длину, незначительно превышающую окончательный размер, а одновременно наматывается на моталку. Моталка переводится к стационарному штамповочному прессу и подвешивается в подающее устройство, которое может передвигаться поперек к направлению подачи и соединено с программирующим устройством. С помощью названного подающего устройства оконный пояс подается к штамповочному прессу таким образом, что оконные проемы выштамповываются в соответствии с имитированным предварительным натяжением и одновременно снабжаются отбортовками.

После этого прямой и растянутый оконный пояс горизонтально накладывается на сварочное устройство, причем он соединяется внахлестку с одной кромкой верхнего и одной кромкой нижнего пояса, не имея тепловых напряжений и напряжений материала. В этом положении оконный пояс фиксируется и точечной сваркой прихватывается к верхнему и нижнему поясам.

Теперь Н-образные секции балок каркаса боковой стены параллельны друг к другу и к оконным проемам, причем их вертикальные концы описывают дугообразную кривую, соответствующую предварительному натяжению, накладываются на наружную обшивку боковой стены в сварочном устройстве, собираются привариванием соединительных балок в виде каркаса боковой стены и привариваются к наружной обшивке боковой стены. После этого вся наружная обшивка боковой стены вместе со сварочным устройством поворачивается на 180^о окружности 360^о и оконный пояс соединяется с верхним и нижним поясами плотными сварными швами.

В заключение готовая боковая стена приводится в вертикальное положение и отрезается газовой резкой на окончательный размер.

Использование изобретения: для изготовления боковой стенки пассажирского вагона дальнего следования. В соответствии с изобретением сначала верхний и нижний пояса отрезаются на грубую длину и горизонтально накладываются на сварочное устройство, а в нем натягиваются по своим продольным кромкам в виде, соответствующем дугообразному предварительному натяжению. После этого оконный пояс целиком отрезается на грубую длину, наматывается на моталку, а оттуда протаскивается через стационарный штамповочный пресс с таким расчетом, чтобы оконные проемы выштамповывались в дугообразном виде, соответствующем имитированному предварительному натяжению. После этого оконный пояс горизонтально накладывается на сварочное устройство и прихватывается к верхнему и нижнему поясам. По окончании работ Н-образные секции балок каркаса боковой стены параллельно друг к другу и к оконным проемам накладываются на наружную обшивку боковой стены и привариваются к ней. После этого вся боковая стена поворачивается и оконный пояс соединяется с верхним и нижним поясами плотными сварными швами. В заключении боковая стена приводится в вертикальное положение и отрезается на окончательный размер.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БОКОВОЙ СТЕНЫ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА ДАЛЬНЕГО СЛЕДОВАНИЯ, при котором собирают Н-образные секции и выполненные из полосы верхний, нижний и оконные пояса и предварительно закрепляют их прихваткой, затем стенку поворачивают на 180^o и окончательно сваривают, отличающийся тем, что для изготовления верхнего, нижнего и оконного поясов берут полосу длиной, превышающей размер боковой стенки пассажирского вагона, верхний и нижний пояса размещают на опорной поверхности, затем производят предварительную пластическую деформацию относительно продольной оси, придавая им одинаковую дугообразную форму, на оконном поясе выполняют оконные проемы, располагая их по дугообразной линии, идентичной дугообразной форме верхнего и нижнего поясов, затем размещают его на опорной поверхности между нижним и верхним поясами внахлест, причем величину нахлеста устанавливают между верхним поясом и одной стороной оконного пояса, увеличивающуюся от центра к концам поясов, а величину нахлеста между нижним поясом и другой стороной оконного пояса устанавливают увеличивающейся от концов пояса к центру, после прихватки на изготовленную таким образом секцию укладывают Н-образные секции параллельно оконным проемам и приваривают их, поворот на 180^o предварительно сваренной стенки осуществляют относительно опорной поверхности, после окончательной сварки стенки ее устанавливают перпендикулярно к опорной поверхности и отрезают до окончательного размера боковой стенки пассажирского вагона.