Глава 2
ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ГРУЗОВЫХ ВАГОНАХ
- Элементы кузовов
Панели из древеснослоистого пластика в виде многослойного, спрессованного из пропитанного фенолформальдегидными смолами древесного шпона широко применяют в ФРГ для обшивки стен грузовых (двухосных) вагонов. Известно о применении таких панелей также во Франции, Швеции [1]. Серийная постройка вагонов с обшивкой из этого материала в ФРГ началась в середине 50-х годов. Панели из древеснослоистых пластиков, используемые для обшивки вагонов, обладают более высокой прочностью, по сравнению с деревянной обшивкой, и более долговечны, не требуют окраски и стойки к атмосферным воздействиям. Применение их значительно снижает трудовые затраты при постройке кузовов вагонов (рис. 57).
Позднее в этих целях испытывались и в некоторых странах получили ограниченное применение древесностружечные и древесноволокнистые плиты со связующим из фенолформальдегидных смол. Толщина этих плит, применявшихся в ФРГ для боковых стен вагонов, составляла 15, а для торцовых — 25 мм. Широкого распространения они не получили, так как не обеспечивали достаточной прочности стен и имели высокую стоимость [1]. К тому же в последние годы все в больших объемах в грузовом вагоностроении стали применять листовую сталь.
Интересные исследования с испытаниями различных пластических материалов в целях выявления наиболее пригодных из них для использования при постройке вагонов проводились в ГДР в 1967—1968 гг. По специальной методике были испытаны на прочность 15 различных материалов, выполненных в виде трехслойных конструкционных панелей типа «сэндвич». Средний слой панелей состоял из бумажнослоистого пластика в виде сот или пенопластов. В качестве оболочек панелей использовались тонколистовой прокат из алюминиевых сплавов, или твердые листовые пластики. Общая толщина испытывавшихся панелей была в пределах 20—31 мм. Для сравнения испытывались панели, выполненные из сосновых досок и обычной фанеры толщиной 28 или 20 мм.
Хорошие результаты испытаний на специальной установке были получены у образцов панелей со средним слоем из бумажнослоистого пластика, выполненного в виде пчелиных сот, имеющих обе оболочки из листового алюминия толщиной 3,2 мм. Высокие показатели были также и у панелей с таким же средним промежуточным слоем, но имеющим оболочки из разных материалов — из жесткого пластика толщиной 2 мм, с одной стороны, и из листового алюминиевого сплава толщиной 0,8 мм — с другой.
Рис. 57. Внутренний вид грузового вагона с обшивкой стен панелями из древеснослоистого пластика марки IVU—LOC
Общая толщина этих панелей составляла 29—31 мм. Удачными также оказались панели с оболочками из стеклопластика общей толщиной 30 мм и однослойные панели из монолитного стеклопластика толщиной 8—9 мм.
При эксплуатации опытных вагонов лучшие результаты показали образцы с оболочками из стеклопластика. Вместе с тем сопоставление стоимости изготовления боковых стен вагона из различных материалов показывает, что если стоимость деревянных стен принять за 100%, то стоимость изготовления их из стеклопластика толщиной 8 мм составит 124%, из трехслойных конструкционных панелей типа «сэндвич» с оболочками из стеклопластика — 241%, а из панелей с оболочками из алюминиевых сплавов — 152%.
На основании проведенных исследований был сделан вывод о нецелесообразности замены в данное время в ГДР древесины, применяемой для стен грузовых вагонов, стеклопластиками или другими материалами из-за довольно высоких цен на них [1, 2]. Одновременно было признано реальным и экономически оправданным изготовление крыш грузовых вагонов из стеклопластиков вместо металлических.
В США, ФРГ и Франции имеется опыт изготовления и эксплуатации грузовых вагонов с обшивкой стен панелями, изготовленными из клееной фанеры, облицованной упрочняющим слоем тонколистового стеклопластика. В США такие панели используются при строительстве и ремонте грузовых, изотермических вагонов и контейнеров. Производятся эти панели серийно в промышленных масштабах. Панели, усиленные тонким слоем стеклопластика, имеют стандартные размеры 1,22 X 2,44 м и толщину 13 и 25 мм. Они обладают высокой ударной прочностью. Использование их повышает надежность и срок службы обшивки.
Во Франции с 1966 по 1970 г. была построена серия унифицированных грузовых вагонов грузоподъемностью от 20 до 28 т с каркасом из стального профильного проката. Стены кузовов этих вагонов изготовлялись из фанерных многослойных панелей. Для их постройки было унифицированно пять типов панелей: два типа для боковых стен; два — для торцовых и один — для дверей. На внутренней поверхности стальной крыши наносился слой битумного материала, выполняющий роль изоляции и препятствующий образованию конденсата влаги.
В Англии в начале 60-х годов построены специальные двухъярусные крытые вагоны, предназначенные для перевозки легковых автомобилей. Кузовы вагонов обшиты панелями из стеклопластика. Вагоны курсируют на железных дорогах Восточного района Англии.
В Польской Народной Республике в 1963 г. построено несколько грузовых двухосных вагонов грузоподъемностью 21 т с кузовами, полностью выполненными из стеклопластика. Предполагается, что вагоны со стеклопластиковым кузовом будут иметь вдвое больший срок службы, чем с деревянным кузовом (24 года вместо 12). Отмечается, что стоимость вагонов с кузовом из стеклопластика, определенная исходя из условий массового производства стеклопластиковых кузовов, примерно в 3 раза выше стоимости вагонов, имеющих деревянный кузов. Однако предполагается, что с учетом приведенных затрат, за счет уменьшения ремонтных расходов, более длительного срока службы, снижения простоев вагонов в ремонте и подготовке к нему и т. п. серийное производство таких вагонов может оказаться целесообразным.
Рис. 58. Грузовой вагон с кузовом из стеклопластика со складывающимися и опрокидывающимися при открывании на крышу боковыми стенами
Рис. 59. Вагон с кузовом из стеклопластика и открывающимися боковыми стенами в открытом, подготовленном под погрузку состоянии
В США изготовлен опытный грузовой двухосный вагон с кузовом из стеклопластика оригинальной конструкции (рис. 58). Боковые стены вагона у крыши шарнирно связаны с верхней, несущей обвязкой конструкции кузова и состоят из двух продольных половин — верхней и нижней, шарнирно связанных друг с другом. Это позволяет при открывании вагона нижнюю половину его стены сложить с верхней, а затем обе сложенные половины опрокинуть на крышу вагона. Таким образом, при погрузке и выгрузке вагона с одной или с обеих его сторон образуется открытый проем во всю длину вагона высотой 2,3 м (рис. 59). Для быстроты и удобства открывание и закрывание стен вагона осуществляются ручной лебедкой.
Вагон оборудован эластичными надувными камерами типа Air-Рак для предохранения грузов от смещений и повреждений при соударении. Каркас кузова выполнен из алюминиевых профилей. Вагон предназначен для перевозки бумаги, химикатов и других штучных грузов [6].