PL181229B1 - Pojazd szynowy - Google Patents

Abstract

1. Pojazd szynowy z samonosnym pudlem wa- gonu, dnem i z dachem oraz ze scianami bocznymi, które zawieraja okna i obszary wejsciowe, przy czym sciany boczne utworzone sa przez kratownice z ele- mentami scian bocznych, polaczona z dnem w sposób odporny na zginanie i zawieraja polaczenie klejowe, znamienny tym, ze polaczenie klejowe (28) ma po- stac klejenia grubowarstwowego, zawierajacego war- stwe kleju o grubosci wynoszacej co najmniej 3 mm, przy czym polaczenie klejowe (28) znajduje sie po- miedzy sztywnymi, przenoszacymi wylacznie ciezar wlasny elementami (24, 26) scian bocznych (14) i kratownica (22). Fig. 2 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest pojazd szynowy z samonośnym pudłem wagonu, dnem, dachem ze ścianami bocznymi, które zawierająokna i obszary wejściowe, przy czym ściany boczne utworzone sąprzez kratownicę i zawierają połączenie klejone.

Znane pojazdy szynowe, posiadająramę nośną, która połączonajest bezpośrednio z zestawami kołowymi lub poprzez ramę wózka wagonu z zestawami kołowymi i na której osadzone jest pudło wagonu. Zwłaszcza w zamkniętych pojazdach szyno\^ch, takich jak na przykład dla ruchu pasażerskiego znane jest, że budowa wagonu uwzględnia pod względem konstrukcyjnym mechaniczne obciążenia, przy czym przynależne do pudła wagonu ściany boczne i dach stanowią integralne części składowe struktury nośnej. W tym celu ściany boczne sąna przykład wykonane z blachy stalowej, przy czym w miejscach krytycznych wprowadza się ewentualnie ukośne podpory wzmacniające.

Wykonane w ten sposób pojazdy szynowe są stosunkowo odporne na zginanie i skręcanie, co powoduje, że występujące podczas eksploatacji zginające drgania własne pogarszające komfort jazdy, przesunięte zostąjądo wyższych częstotliwości. W wyniku tego, że drgania przy wyższych częstotliwościach mają mniejszą energię drgań, są one odczuwane jako mniej uciążliwe. Niepożądanym skutkiem tego „sztywnego” wykonania konstrukcji pojazdu stanowiącej swego rodzaju „rurę”, jest jego znaczny ciężar własny, wymagający odpowiedniej mocy napędowej. Ponadto, aby nie pogarszać żądanej sztywności nie można zastosować każdego rozwiązania optymalnego z punktu widzenia eksploatacyjnego, na przykład odnośnie układu obszarów wej ściowych, nie naruszając jednocześnie warunków komfortu jazdy.

Zadaniem wynalazkujest opracowanie pojazdu szynowego wspomnianego wyżej rodzaju o lekkiej konstrukcji, z zachowaniem wymagań stawianych komfortowi jazdy i dostosowalności układu obszarów wejściowych.

Pojazd szynowy z samonośnym pudłem wagonu, dnem i z dachem oraz ze ścianami bocznymi, które zawieraaąokna i obszary wejściowe, przy czym ściany boczne utworzone sąprzez

181 229 kratownicę z elementami ścian bocznych, połączoną z dnem w sposób odporny na zginanie i zawierają połączenie klejowe, według wynalazku charakteryzuje się tym, że połączenie klejowe ma postać klejenia grubowarstwowego, zawierającego warstwę kleju o grubości wynoszącej co najmniej 3 mm, przy czym połączenie klejowe znajduje się pomiędzy sztywnymi, nie przenoszącymi obciążeń elementami ścian bocznych i kratownicą. Połączenie klejowe według wynalazku zawiera warstwę kleju o grubości od 3 do 12 mm.

Według korzystnej postaci wykonania wynalazku konstrukcja ściany bocznej charakteryzuje się tym, że połączenie klejowe zawiera warstwę kleju o grubości 5 do 8 mm, korzystnie 6 mm.

Korzystnie w pojeździe szynowym według wynalazku połączenie klejowe stanowi klej grubowarstwowy na bazie poliuretanu, który ma wytrzymałość na ścinanie wynoszącą co najmniej 1,5 N/mm².

Połączenie klejowe jest połączeniem rozdzielnym mechanicznie. Szczególnie korzystnie, elementy ściany bocznej wyposażone są w izolację.

Ograniczenie od dołu grubości warstwy kleju wynika z tego, że ruchy względne pomiędzy kratownicą i elementami ściany bocznej stanowiącymi na przykład konstrukcję przekładkową, muszą zostać przejęte i nie mogą doprowadzić do odrywania się kleju względnie do uszkodzenia warstwy kleju, a także z tego, że według wynalazku warstwa kleju musi wykonywać pracę tłumienia, którajest tym lepsza, im większajest objętość warstwy kleju, w granicach wyżej podanych.

Natomiast ograniczenie grubości warstwy kleju od góry, pomijając możliwe wymagania co do rozmiarów, zależy tylko od właściwości stosowanego kleju odnośnie'spełniania przez niego wymgań co do przyczepności i wytrzymałości na ścinanie oraz kohezji warstwy kleju.

To, że połączenie klejowe w przypadku naprawy można rozdzielić mechanicznie, na przykład za pomocąnarzędzia rozcinającego lub termicznie, na przykład za pomocąpodgrzewanego drutu polepsza możliwości stosowania połączenia według wynalazku elementów ściany bocznej za pomocą kleju grubowarstwowego. W ten sposób w każdej chwili można jedną część ściany bocznej zastąpić inną, bez obawy uszkodzenia części ściany bocznej lub kratownicy wskutek demontażu.

Za pomocą niniejszego wynalazku postawione zadanie zostało zadowalająco rozwiązane, a pożądany komfortjazdy został osiągnięty nie przez wysokączęstotliwość własnązginania przy odpowiedniej sztywności i ciężarze pojazdu, lecz przez to, że drgania własne przesunięte są do niższych częstotliwości, a jednocześnie za pomocą klejenia grubowarstwowego i uzyskanej przez to zdolności tłumienia drgania te tak sątłumione, że zapewniony jest wysoki komfortjazdy w całym wzbudzonym zakresie częstotliwości.

Przy doborze konstrukcji pojazdu według wynalazku powstające drgania własne, jakiejkolwiek częstotliwości, bardzo szybko znika na skutek tłumienia -powodowanego klejeniem grubowarstwowym, bez powodowania negatywnych dla pasażerów odczuć wywoływanych drganiami.

Dla konstrukcyjnego urzeczywistnienia tej myśli wynalazczej zastosowano więc samonośne pudło wagonu, korzystnie o budowie kratownicowej, w której elementy ścian bocznych nie pełnią już swej znanej ze stanu techniki roli, w której stanowiły integralne części struktury nośnej.

Dla zapewnienia żądanej jakości jazdy, to znaczy komfortu jazdy, jest więc tylko konieczne, aby nie dające się uniknąć drgania pudła wagonu, były wytłumiane. Według wynalazku osiąga się to w ten sposób, że ruchy względne pomiędzy ścianąboczną i nośnąkonstrukcjąpudła pojazdu tłumione są korzystnie przez wspomniane połączenie klejowe, w postaci klejenia grubowarstwowego.

Możliwe jest również uzyskanie pracy tłumienia przez to, że ściany boczne utworzone są przez sztywno z dnem połączonąkratownicę z ukośnymi podporami, do której za pomocą siły tarcia przylegają wykonane sztywno elementy ściany bocznej i są miejscowo zamocowane, a do tłumienia drgań powstających przy eksploatacji pojazdu służy planowe wykorzystanie pracy

181 229 tarcia, która powodowanajest przez ruch względny przylegających do siebie, przy wykorzystaniu siły tarcia elementów ściany bocznej i ukośnych podpór kratownicy.

Tłumiące sprężenie elementów ścian bocznych z kratownicą względnie z podporami kratownicy, można osiągnąć za pomocą innych środków tłumiących, na przykład przez zastosowanie odpowiednio rozłącznych gumowo-metalowych elementów łączących lub profili sprzęgających z silnie tłumiącego materiału tworzących połączenie kształtowe i/lub zamknięte siłowo.

Niezależnie od tego, czy elementy ścian bocznych przylegajądo kratownicy pudła wagonu za pomocą warstwy kleju, czy za pomocą elementów łączących wykorzystujących siłę tarcia, zawsze przewidziane jest, że elementy ścian bocznych montowane są w stanie gotowym i już polakierowane łączone są z kratownicą, przy czym elementy ścian bocznych wyposażone są w izolację.

Dopiero przez przewidziane według wynalazku wykorzystanie pracy tłumienia zachodzącej w połączeniu elementów ścian bocznych z kratownicąmożliwejest dalsze usprawnienie, polegające na tym, że konstrukcyjny układ pojazdu szynowego wykonuje się z punktu widzenia warunków wytrzymałościowych a nie warunków określonej sztywności.

Wskutek tego powstaje możliwość tworzenia prostych i lekkich konstrukcji, które poza wysokim komfortem jazdy posiadają również optymalny układ obszarów wejściowych, które łatwo mogą być zmieniane bez naruszenia zasadniczych założeń.

Tłumienie własnych drgań zginających następuje, jak już opisano, wskutek ruchu względnego nośnej struktury wagonu względem wykonanych sztywno elementów ścian bocznych dołączonych do pudła wagonu za pomocą połączenia wykonanego przez odpowiednią warstwę kleju lub działającego za pomocą siły tarcia. Ze względu na to, że połączenie elementów ścian bocznych z pudłem wagonu nie przejmuje żadnych sił, więc połączenie to może być wykonane podatnie tak, że możliwe sąruchy względne, które według wynalazku przyczyniaj ąsię do tłumienia, gdyż służąznoszeniu energii drgań przez pracę tłumienia w warstwie łączącej pomiędzy elementami ścian bocznych i pudłem wagonu. Jako praca tłumienia rozumiana jest tu wielkość powierzchni histerezy połączenia występująca na skutek ruchów względnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1- przedstawia widok boczny pojazdu, w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - budowę ściany bocznej, fig. 3 - wykres drgań dla sztywnej struktury wagonu według stanu techniki, fig. 4 - przedstawia przebieg drgań w pojeździe wykonanym według wynalazku.

Na fig. 1 przedstawiony jest czołowy odcinek pojazdu 10 wykonanego według wynalazku, mającego samonośne pudło wagonu 12, ze ścianą boczną 14 zawierającą obszar wejściowy 16 oraz z zestawem kołowym 18. Pudło wagonu 12 posiada dno 20 i połączoną z nim sztywno kratownicę 22, która służy jako struktura nośna ściany bocznej 14 utworzonej z nieuwidocznionych tu elementów 24,26 ściany bocznej, które pokazane są na fig. 2.

Stanowiąca podstawę wynalazku struktura w postaci kratownicy 22, stwarza zalety lekkiej konstrukcji połączone z optymalnym wykorzystaniem ciężaru, przy czym w związku z tą lekką konstrukcją nie ma żadnych ograniczeń co do jej stabilności.

Zgodnie z wynalazkiem, przy zastosowaniu odpowiedniego kleju jedno lub wieloskładnikowego, elementy 24,26 ściany bocznej zamocowane są do kratownicy, za pomocą połączenia klejowego 28 w postaci klejenia grubowarstwowego. Jako odpowiedni klej rozumie się tu klej, którego zachowanie się pod względem ścinania wytrzymuje występujące ruchy względne pomiędzy kratownicą 22 i danym elementem 24, 26 ściany bocznej bez uszkodzenia lub w ogóle oderwania się od materiału podłoża, przez co drgania występujące w kratownicy 22 absorbowane są przez odpowiednią pracę tłumienia w warstwie kleju. Korzystne okazały się kleje, które mają wytrzymałość na ścinanie wynoszącą ok. 1,5 N/mm².

Połączenie klejowe 28 musi więc mieć warstwę o wystarczającej grubości tak, aby według wynalazku, mogło wykonać zaplanowaną pracę tłumienia wystarczającą do absorpcji drgań. Zbyt cienka warstwa kleju nie prowadziłaby do żadnego tłumienia, lecz do usztywnienia konstrukcji, co jak już wspomniano, wymagałoby innych środków dla eliminacji zakłócających

181 229 drgań, a poza tym mogłoby być zrealizowane tylko za pomocą elementów ścian bocznych o odpowiednio dobranej wytrzymałości pracujących jako elementy nośne.

Na fig. 2 przedstawiony jest częściowy przekrój wzdłużny przez ścianę boczną 14 z przezroczystymi i nieprzezroczystymi elementami 24, 26 ściany bocznej. W przekroju tym widać wjaki sposób na przykład elementy ściany bocznej 24 wykonane sąz przezroczystego materiału przykładowo ze szkła oraz elementy ściany bocznej 26 wykonane z nieprzezroczystego materiału, umocowane są do kratownicy 22 za pomocą połączenia klejowego 28.

Na fig. 3 wyjaśniona jest dotychczasowa problematyka dotycząca przekroju drgań pochodzących od drgań ugięciowych zwykłej nie tłumionej konstrukcji pojazdu tworzącej rodzaj rury o dużej sztywności tak, jak to ma miejsce w stanie techniki. Ten rodzaj drgań przebiega nie tłumiony przy częstotliwości wynoszącej około 7 do 8 Hz. Aby poprawić jakość biegu takiego pojazdu, częstotliwość drgań własnych zginania pudła wagonu należałoby przesunąć do możliwie wysokich częstotliwości, aby całkowicie wykluczyć możliwość występowania rezonansu, co jednak możliwe jest do osiągnięcia tylko przez odpowiednie usztywnienie pudła wagonu z wyraźnym zwiększeniem ciężaru pojazdu.

Na fig. 4 przedstawiony jest przebieg drgań pochodzący od drgań ugięciowych pudła wagonu pojazdu według wynalazku.

Częstotliwości drgań własnych zginania są tu wprawdzie niższe niż w znanych strukturach, jednakże gdy tylko zostaną wzbudzone, ulegają redukcji przez warstwę połączenia klejowego 28, na skutek ruchu względnego według wynalazku pomiędzy krato wnicą22 i elementami 24,26 ściany bocznej. Praca tłumienia, jaka wykonuje klej względnie warstwa połączenia klejowego 28, odpowiada jej histerezie, jaka powstaje podczas przebiegu drgania.

181 229

ł»**	,U-22
•i \ 7Ί ·	ut	J:j\/14/^12

¹⁶ Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pojazd szynowy z samonośnym pudłem wagonu, dnem i z dachem oraz ze ścianami bocznymi, które zawierają okna i obszary wejściowe, przy czym ściany boczne utworzone sąprzez kratownicę z elementami ścian bocznych, połączoną z dnem w sposób odporny na zginanie i zawierają połączenie klejowe, znamienny tym, że połączenie klejowe (28) ma postać klejenia grubowarstwowego, zawierającego warstwę kleju o grubości wynoszącej co najmniej 3 mm, przy czym połączenie klejowe (28) znajduje się pomiędzy sztywnymi, przenoszącymi wyłącznie ciężar własny elementami (24,26) ścian bocznych (14) i kratownicą. (22).
2. 2. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że połączenie klejowe (28) zawiera warstwę kleju o grubości od 3 do 12 mm.
3. 3. Pojazd szynowy zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że połączenie klejowe (28) zawiera warstwę kleju o grubości 5 do 8 mm, korzystnie 6 mm.
4. 4. Pojazd szynowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że połączenie klejowe (28) stanowi klej grubowarstwowy na bazie poliuretanu, o wytrzymałości na ścinanie wynoszącej co najmniej 1,5 N/mm².
5. 5. Pojazd szynowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że połączenie klejowe (28) stanowi połączenie rozdzielne mechanicznie.
6. 6. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy (26) ściany bocznej (14) wyposażone są w izolację.