RU218950U1

RU218950U1 - Полувагон железнодорожный секционный

Info

Publication number: RU218950U1
Application number: RU2023107849U
Authority: RU
Inventors: Константин Анатольевич Чумаков; Андрей Алексеевич Антонов; Иван Валентинович Семенов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"; Общество с ограниченной ответственностью "Уральское конструкторское бюро вагоностроения"
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-06-20

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов универсальных полувагонов. Полувагон железнодорожный секционный включает два кузова (1), установленных на тележках (2), соединенных между собой сцепным устройством (3), при этом рамы (4) с крышками (5) в полу каждого кузова (1) полувагона содержат хребтовую балку (6), состоящую из верхнего (6.1) и нижнего (6.2) элементов, на каждой раме (4) установлены боковые (7) и торцевые (8) и (9) стены, состоящие из каркаса (10), включающего горизонтальные продольные (11) и вертикальные (12) профили, и обшивки (13), расположенные с внутренней стороны кузова (1), также в концевых частях полувагона установлены автосцепные устройства (14), при этом торцевые (8) стены полувагона, расположенные со стороны автосцепных устройств (14), имеют несколько участков, причем верхний участок (8.1), выполненный плоской формы, выдвинут за раму (4) в сторону автосцепных устройств (14), а торцевые стены (9), расположенные со стороны сцепного устройства (3), выполнены плоской формы на всю высоту, при этом длина (L) каждого кузова (1) полувагона составляет диапазон от 10420 мм до 10450 мм, ширина (B) кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота (Н) полувагона от уровня головки рельса (15) составляет диапазон от 3905 мм до 3994 мм, высота (h) от уровня головки рельса (15) до нижнего горизонтального продольного профиля (16) каркаса (10) боковой (7) стены составляет диапазон от 1340 мм до 1382 мм. Полезная модель позволяет создать конструкцию полувагона, которая обеспечит увеличение количества полувагонов в поезде, тем самым повысить объем перевозимого груза, в сочетании с повышением жесткости и прочности кузова, а также позволит уменьшить трудозатрат при изготовлении кузова полувагона. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов универсальных полувагонов.

Известна конструкция полувагона [Патент РФ на полезную модель №158582 опубликовано 03.03.2015], состоящая из ходовых тележек, автосцепных устройств, тормозного оборудования, кузова, состоящего из основания в виде балочного каркаса, содержащего хребтовую, две шкворневые и две концевые балки, соединенные с основанием боковых и торцевых стен, при этом каждая торцевая стена состоит из каркаса и обшивки и включает в себя верхнюю часть и нижнюю часть, при этом верхняя часть расположена вертикально и выполнена плоской формы, а нижняя часть расположена наклонно и соединяет верхнюю часть с концевой балкой, причем верхняя часть торцевой стены расположена на расстоянии от 100 мм до 300 мм, измеренном по горизонтали от обшивки верхней части торцевой стены до средней части торцевой поверхности концевой балки в месте установки ударной розетки.

Недостатком данной конструкции является выполнение соединения нижней части торцевой стены с концевой балкой таким образом, что верхняя часть торцевой стены расположена на расстоянии от 100 мм до 300 мм, измеренном по горизонтали от обшивки верхней части торцевой стены до средней части торцевой поверхности концевой балки в месте установки ударной розетки.

Расположение данных элементов в значительной степени снижает технологичность изготовления кузова полувагона ввиду сложной конструкции торцевой стены кузова полувагона, требующей при изготовлении больших трудозатрат, что в совокупности является весьма трудоемким процессом, увеличивающим производственный цикл.

Вышеперечисленные недостатки приводят к значительному удорожанию изготовления конструкции кузова полувагона.

Известна конструкция железнодорожного грузового вагона [Патент РФ на полезную модель №158625 опубликовано 20.01.2016], состоящая из кузова с рамой, боковыми и торцевыми стенами, тормозного оборудования, тележки и автосцепки, а верхняя часть торцевой стены выполнена плоской и вынесена за пределы рамы, нижняя граница вынесенной торцевой стены соединена с рамой наклонным участком, причем наружная длина кузова меньше расстояния между осями автосцепок полувагона на 550-700 мм.

Существенным недостатком является выполнение торцевой стены плоской, то есть бескаркасной, что снижает прочность кузова и приводит к изломам торцевой стены. При эксплуатации такого полувагона, быстрей всего произойдет разрушение торцевых стен и, как следствие, не будет выполнено требование по сохранности груза, что недопустимо.

Вместе с этим, существенным недостатком данной полезной модели является выполнение полувагона длиной по осям сцепления автосцепных устройств 13920 мм (13,920 м) согласно ГОСТ 26725-97 «Полувагоны четырехосные универсальные магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия», при котором возможно размещение на станционных путях длиной 988,32 м вагонов в количестве не более 71 шт. Исходя из параметров универсального полувагона модели 12-132 с объемом кузова 88 м³ (внутренняя длина кузова - 12,700 м, внутренняя ширина кузова - 2,930 м, внутренняя высота кузова - 2,360 м) возможно рассчитать объем кузова полувагона в рассматриваемом патенте (внутренняя ширина кузова - 2,930 м, внутренняя высота кузова - 2,360 м, внутренняя длина кузова - 13,920-0,55-0,150⋅2=13,070 м ( с учетом разности размеров по осям сцепления автосцепок и длины кузова - 0,55 м и ширины верхней обвязки торцевых стены - 0,150 м, который может быть больше, тогда объем кузова будет меньше расчетного)). Таким образом, объем кузова составит 2,930⋅2,360⋅13,070=90,38 м³, следовательно, поезд, сформированный из таких полувагонов, может перевозить груз (например, уголь) объемом 6417 м³. Данный факт позволяет сделать вывод о возможности увеличения объема перевозимого груза в поезде, сформированного из таких полувагонов, при этом вес поезда остался без изменения.

Также известна конструкция универсального восьмиосного полувагона модели 12-541 [И.Ф. Пастухов, В.В. Лукин, Н.И. Жуков «Вагоны», М., Транспорт 1988г., стр. 170-], состоящая из кузова с рамой, боковыми и торцевыми стенами, тормозного оборудования, четырехосные тележки и автосцепки. Торцевые стены кузова выполнены в виде двухстворчатых дверей, шарнирно закрепленными на угловых стойках кузова и отрывающимися вовнутрь. Длина полувагона по осям сцепления
автосцепки - 20240 мм; ширина максимальная кузова полувагона - 3190 мм; высота полувагона от уровня головки рельсов - 3970 мм; объем кузова полувагона - 140,3 м³.

Недостатком данной конструкции является размещение торцевой стены, выполненной в виде двухстворчатой торцевой двери, смещенной во внутреннее пространство рамы полувагона. Данная конструктивная особенность кузова полувагона способствует уменьшению объема перевозимого груза.

Кроме того, боковые стены кузова полувагона не имеют жесткой связки между собой из-за двухстворчатой конструкции торцевых дверей. В результате, при перевозки груза, возникают перегрузки соединений стоек боковых стен с рамой кузова полувагона и их повреждение.

Вместе с этим, если поезд из таких полувагонов разместить на путях длиной 988,32 м, то он будет состоять из 48 полувагонов. Исходя из объема кузова 140 м³, поезд из таких полувагонов будет перевозить 6720 м³ груза (например, угля). Хотя объем перевозимого груза в одном поезде увеличился, однако, вышеописанный полувагон сложен в изготовлении, а также в ремонте и эксплуатации, из-за своей массы, длины и высоты.

Известна конструкция железнодорожного полувагона [Патент РФ на полезную модель №158055 опубликовано 20.12.2015], содержащий установленный на две ходовые двухосные тележки кузов, включающий в себя основание в виде балочного каркаса, закреплённые на основании боковые и торцевые стены, автосцепное устройство и тормозное оборудование. Полувагон содержит второй кузов, установленный на соответствующие две ходовые двухосные тележки и включающий в себя основание в виде балочного каркаса, закреплённые на основании боковые и торцевые стены, автосцепное устройство и тормозное оборудование, при этом два кузова соединены между собой неразъёмной сцепкой.

Недостатком данной конструкции является неразъемная сцепка двух кузовов, что затрудняет выполнение ремонта такого полувагона. Если произошла поломка на одном из кузовов в ремонт необходимо направить оба кузова, следовательно, для ремонта одного кузова необходимо разъединить неразъемную сцепку, после чего отставить один кузов на свободную позицию и ремонтировать поврежденный кузов, после чего снова произвести соединение кузовов неразъемной сцепкой, данные работы трудозатраты.

Кроме того, известен полувагон секционного типа [Патент РФ на полезную модель №185962 опубликовано 27.04.2018], содержит четыре тележки, два автосцепных устройства, расположенных в концевых частях полувагона, две ударные розетки, две секции кузова, соединённые жёсткой сцепкой, и каждая из которых установлена на две тележки и содержит наружную и внутреннюю торцевые стены. Каждая торцевая стена включает в себя верхнюю часть и нижнюю часть, и раму, включающую в себя концевую балку. Наружная торцевая стена каждой секции кузова полувагона выполнена со смещением наружу на расстояние L1, измеренное по горизонтали от обшивки её верхней части до средней части торцевой поверхности концевой балки рамы секции полувагона в месте установки ударной розетки. Внутренняя торцевая стена каждой секции кузова полувагона выполнена со смещением наружу на расстояние L2, измеренное по горизонтали от обшивки её верхней части до начала её нижней части.

Данная полезная модель выбрана в качестве прототипа.

Основным недостатком данной конструкции является выполнение выноса на внутренних торцевых стенах секций кузова. Между секциями кузова необходимо выполнить максимально возможно меньше расстояния с учетом приближения крайних углов каждой секции при вписывании полувагона в кривые радиусы железнодорожного пути. Вынос внутренних торцевых стен не позволяет полностью использовать полезный объем кузова, но при этом удлиняет сцеп двух секций и длину полувагона по осям сцепления автосцепных устройств секционного полувагона, что приводит к уменьшению количества таких полувагонов в составе поезда.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции полувагона, которая обеспечит повышение объема перевозимого груза в поезде, уменьшение трудозатрат при изготовлении, ремонте и эксплуатации полувагона, в сочетании с повышением жесткости и прочности кузова.

Поставленная задача решается за счет того, что торцевые стены полувагона, расположенные со стороны автосцепных устройств, имеют несколько участков, причем верхний участок, выполненный плоской формы, выдвинут за раму в сторону автосцепных устройств, а торцевые стены, расположенные со стороны сцепного устройства, выполнены плоской формы на всю высоту, при этом длина каждого кузова полувагона составляет диапазон от 10420 мм до 10450 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3905 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1340 мм до 1382 мм.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что полувагон железнодорожный секционный, включает два кузова, установленных на тележках, соединенных между собой сцепным устройством, при этом рамы с крышками в полу каждого кузова полувагона содержат хребтовую балку, состоящую из верхнего и нижнего элементов, на каждой раме установлены боковые и торцевые стены, состоящие из каркаса, включающего горизонтальные продольные и вертикальные профили, и обшивки, расположенной с внутренней стороны кузова, также в концевых частях полувагона установлены автосцепные устройства, отличающийся тем, что торцевые стены полувагона, расположенные со стороны автосцепных устройств, имеют несколько участков, причем верхний участок, выполненный плоской формы, выдвинут за раму в сторону автосцепных устройств, а торцевые стены, расположенные со стороны сцепного устройства, выполнены плоской формы на всю высоту, при этом длина каждого кузова полувагона составляет диапазон от 10450 мм до 10450 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3905 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1340 мм до 1382 мм.

Отношение высоты нижнего элемента хребтовой балки каждой рамы полувагона к высоте верхнего элемента хребтовой балки каждой рамы полувагона составляет более 2,389.

Пол каждого кузова полувагона включает 10 крышек люка.

Длина полувагона по осям сцепления автосцепных устройств составляет 21960 мм.

Длина каждой рамы по привалочным поверхностям составляет диапазон от 9915 мм до 9935 мм

Номинальная база полувагона составляет 5640 мм.

Полувагон оборудован тележками с осевой нагрузкой 25 тонн на ось.

В нижней части кузова со стороны каждой торцевой стены установлен торцевой порожек, соединяющий обшивку торцевой стены с рамой.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:

Фиг. 1 - общий вид полувагона;

Фиг. 2 -полувагон (вид Г);

Фиг. 3 - полувагон (разрез А-А);

Фиг. 4 - торцевая стена полувагона;

Фиг. 5 - торцевая стена полувагона (разрез Б-Б);

Фиг. 6 - рама полувагона (разрез В-В).

Полувагон железнодорожный секционный, включает два кузова (1), установленных на тележках (2), соединенных между собой сцепным устройством (3), при этом рамы (4) с крышками (5) в полу каждого кузова (1) полувагона содержат хребтовую балку (6), состоящую из верхнего (6.2) и нижнего (6.1) элементов, на каждой раме (4) установлены боковые (7) и торцевые (8) и (9) стены, состоящие из каркаса (10), включающего горизонтальные продольные (11) и вертикальные (12) профили, и обшивки (13), расположенной с внутренней стороны кузова (1), также в концевых частях полувагона установлены автосцепные устройства (14), при этом, торцевые (8) стены полувагона, расположенные со стороны автосцепных устройств (14), имеют несколько участков, причем верхний участок (8.1), выполненный плоской формы, выдвинут за раму (4) в сторону автосцепных устройств (14), а торцевые стены (9), расположенные со стороны сцепного устройства (3), выполнены плоской формы на всю высоту, при этом длина (L) каждого кузова (1) полувагона составляет диапазон от 10420 мм до 10450 мм, ширина (B) кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота (Н) полувагона от уровня головки рельса (15) составляет диапазон от 3905 мм до 3994 мм, высота (h) от уровня головки рельса (15) до нижнего горизонтального продольного профиля (16) каркаса (10) боковой (7) стены составляет диапазон от 1340 мм до 1382 мм.

Отношение высоты (b) нижнего (6.1) элемента хребтовой балки (6) каждой рамы (4) полувагона к высоте (а) верхнего (6.2) элемента хребтовой балки (6) каждой рамы (4) полувагона составляет более 2,389.

Пол каждого кузова (1) полувагона включает 10 крышек (5) люка.

Длина (L1) полувагона по осям сцепления автосцепных устройств (14) составляет 21960 мм.

Длина (L2) каждой рамы (4) по привалочным поверхностям составляет диапазон от 9915 мм до 9935 мм.

Номинальная база (Б) полувагона составляет 5640 мм.

Полувагон оборудован тележками (1) с осевой нагрузкой 25 тонн на ось.

В нижней части кузова (1) со стороны каждой торцевой (8) стены установлен торцевой порожек (17), соединяющий обшивку (13) торцевой (8) стены с рамой (4).

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что торцевые стены полувагона, расположенные со стороны автосцепных устройств, имеют несколько участков, причем верхний участок, выполненный плоской формы, выдвинут за раму в сторону автосцепных устройств, а торцевые стены, расположенные со стороны сцепного устройства, выполнены плоской формы на всю высоту, при этом длина каждого кузова полувагона составляет диапазон от 10420 мм до 10450 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3905 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1340 мм до 1382 мм., что позволяет увеличить объем перевозимого груза (например, угля) в одном поезде, размещенном на путях длиной 988,32 м, на 6,67-10,38 %.

Данный показатель был получен следующим образом:

учитывая, что наружная длина (L) кузова составляет диапазон от
10420 мм до 10450 мм, а толщина (S₁) в которую входят толщина верхней обвязки торцевой стены и смещение усиливающих накладок в углах заделки верхних обвязок боковой и торцевой стен за верхнюю обвязку торцевой стены, составляет 174 мм с каждой из сторон, то внутренняя длина (L3) кузова вычисляется следующим образом:

min: 10420 мм - (174 мм+174 мм) = 10420 мм - 348 мм = 10072 мм (10,072 м),

max: 10450 мм - (174 мм+174 мм) = 10450 мм - 348 мм = 10102 мм (10,102 м),

учитывая, что наружная ширина (B) кузова полувагона не превышает 3212 мм, а толщина (S₂) верхней обвязки боковой стены 124 мм с каждой стороны, то внутренняя ширина (B1) кузова вычисляется следующим образом:

3212 мм - (124 мм+124 мм) = 3212 мм - 248 мм = 2964 мм (2,964 м).,

при этом внутренняя высота кузова (A) составляет разность (H-h):

min: 3905 мм - 1340 мм = 2565 мм (2,565 м),

min: 3905 мм - 1382 мм = 2523 мм (2,523 м),

max: 3994 мм - 1340 мм = 2654 мм (2,654 м),

max: 3994 мм - 1382 мм = 2612 мм (2,612 м),

объем кузова рассчитывается как произведение длины, ширины и высоты (при минимальном значении высоты полувагона):

10,072 м⋅2,964 м⋅2,565 м = 76,57 м³,

10,072 м⋅2,964 м⋅2,523 м = 75,32 м³,

10,102 м⋅2,964 м⋅2,565 м = 76,80 м³,

10,102 м⋅2,964 м⋅2,523 м = 75,54 м³,

находим минимальный средний объем кузова (76,57 м³ + 75,32 м³ + 76,80 м³ + 75,54 м³)/4 = 76,06 м³,

объем кузова (при максимальном значении высоты полувагона):

10,072 м⋅2,964 м⋅2,654 м = 79,23 м³,

10,072 м⋅2,964 м⋅2,612 м = 77,98 м³,

10,102 м⋅2,964 м⋅2,654 м = 79,47 м³,

10,102 м⋅2,964 м⋅2,612 м = 78,21 м³,

находим максимальный средний объем кузова (79,23 м³ + 77,98 м³ + 79,47 м³ + 78,21 м³)/4 = 78,7 м^{3 ,}

находим количество полувагонов по предлагаемому техническому решению в одном поезде, размещенном на путях длиной 988,32 м, при этом номинальная длина (L1) полувагона по осям сцепления автосцепных устройств составляет 21960 мм (21,96 м):

988,32/21,96=45 полувагонов, следовательно в один поезд возможно установить 45 полувагонов.

Объем груза в одном поезде, сформированном из таких полувагонов будет составлять:

- при минимальном значении объема 6845,4 м³ (76,06 м³ ⋅2⋅ 45 пол. = 6845,4 м³);

- при максимальном значении объема 70838 м³ (78,7 м³⋅2⋅ 45 пол. = 7083 м³).

Таким образом, если провести сравнения с прототипом (6416,98 м³), то возможно утверждать, что заявляемая полезная модель (от 6845,4 м³ до 7083 м³) увеличивает объем перевозимого груза в одном поезде на 6,67-10,38%.

Выполнение отношения высоты нижнего элемента хребтовой балки к высоте верхнего элемента хребтовой балки таким образом, что оно составляет более 2,389, позволяет увеличить объем кузова, уменьшить центр тяжести полувагона, и, как следствие, повысить динамические качества вагона.

Данное отношение высот хребтовой балки было получено следующим образом:

Высота (a) верхнего элемента составляет max 128,5 мм.

Высота (b) нижнего элемента составляет min 307 мм.

Отношение (b)/(a) = 307 мм /128,5 мм = 2,389.

То есть, отношение высоты нижнего элемента хребтовой балки к высоте верхнего элемента хребтовой балки составляет более 2,389.

Выполнение пола, включающего 10 крышек люков, обеспечивает применение универсальных крышек люков, а также беспрепятственную разгрузку полувагона через открытые крышки люка

Выполнение длины полувагона по осям сцепления автосцепных устройств размером 21960 мм, обеспечивает установку 45 полувагонов по предлагаемой полезной модели в одном поезде, размещенном на путях длиной 988,32 м.

Выполнение длины рамы в диапазоне от 9915 мм до 9935 мм, обеспечивает выполнение длины полувагона секционного по осям сцепления автосцепных устройств в размере 21960 мм.

Выполнение базы полувагона, то есть расстояние между двумя центрами шкворневых узлов, в размере 5640 мм, обеспечивает беспрепятственное прохождение полувагона в радиусные кривые железнодорожных путей.

Установка под каждый кузов секционного полувагона тележек с осевой нагрузкой 25 т на ось, обеспечивает увеличение грузоподъемности полувагона, что в свою очередь увеличивает грузоподъемность поезда.

Выполнение в нижней части кузова со стороны каждой торцевой стены торцевого порожка, который соединяет обшивку каждой торцевой стены с концевой балкой, позволяет повысить прочность в нижней части кузова полувагона.

В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.

Claims

1. Полувагон железнодорожный секционный, включающий два кузова, установленных на тележках, соединенных между собой сцепным устройством, при этом рамы с крышками в полу каждого кузова полувагона содержат хребтовую балку, состоящую из верхнего и нижнего элементов, на каждой раме установлены боковые и торцевые стены, состоящие из каркаса, включающего горизонтальные продольные и вертикальные профили, и обшивки, расположенной с внутренней стороны кузова, также в концевых частях полувагона установлены автосцепные устройства, отличающийся тем, что торцевые стены полувагона, расположенные со стороны автосцепных устройств, имеют несколько участков, причем верхний участок, выполненный плоской формы, выдвинут за раму в сторону автосцепных устройств, а торцевые стены, расположенные со стороны сцепного устройства, выполнены плоской формы на всю высоту, при этом длина каждого кузова полувагона составляет диапазон от 10420 мм до 10450 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3905 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1340 мм до 1382 мм.

2. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что отношение высоты нижнего элемента хребтовой балки каждой рамы полувагона к высоте верхнего элемента хребтовой балки каждой рамы полувагона составляет более 2,389.

3. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что пол каждого кузова полувагона включает 10 крышек люка.

4. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что длина полувагона по осям сцепления автосцепных устройств составляет 21960 мм.

5. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что длина каждой рамы по привалочным поверхностям составляет диапазон от 9915 мм до 9935 мм.

6. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что номинальная база полувагона составляет 5640 мм.

7. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что оборудован тележками с осевой нагрузкой 25 тонн на ось.

8. Полувагон железнодорожный секционный по п. 1, отличающийся тем, что в нижней части кузова со стороны каждой торцевой стены установлен торцевой порожек, соединяющий обшивку торцевой стены с рамой.