RU218999U1 - Полувагон - Google Patents

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к области подвижного состава железных дорог, а именно к железнодорожным полувагонам. Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационных характеристик за счёт упрощения конструкции, повышения удобства в эксплуатации и надежности, снижения веса и увеличения грузоподъёмности полувагона, повышения ремонтопригодности. Полувагон, оборудованный тормозной системой, автосцепками по концам полувагона, содержащий две секции, каждая секция включает две двухосные тележки, кузов, включающий балочное основание, боковые и торцевые стены, секции соединены жесткой сцепкой, взаимодействующей с поглощающими аппаратами через тяговые хомуты, передающие продольные усилия на поглощающие аппараты, при этом концы сцепки соединены с тяговыми хомутами соседних секций, в консолях оснований секций размещены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты и тяговые хомуты, отличающийся тем, что жесткая сцепка выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия, в которые установлены клинья тяговых хомутов для соединения балки с тяговыми хомутами, при этом клинья тяговых хомутов зафиксированы относительно тяговых хомутов болтами, поддерживающими клинья, длина балки выбрана из условия обеспечения расстояния между соседними секциями как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов, при этом длина полувагона по осям сцепления автосцепок составляет 20000÷25000 мм. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области подвижного состава железных дорог, а именно к железнодорожным полувагонам.

Из патента РФ №2722250 на изобретение известно жесткое сцепное устройство с универсальным прицепным хвостовиком для вагонов железнодорожного транспорта, состоящее из двух сцепок и двух центрирующих устройств, причем корпус каждой сцепки состоит из головы и хвостовика, связанных между собой шарниром, голова одной из сцепок оборудована механизмами сцепления, а голова другой сцепки оборудована механизмом расцепления и направляющим конусом с деталями его крепления, причем в каждом хвостовике выполнено вертикально ориентированное отверстие для установки в него плоского шкворня, соединяющего сцепку с упряжью вагона, при этом голова корпуса сцепки соединена с хвостовиком цилиндрическим шарниром с горизонтально расположенным круглым шкворнем, установленным в проушины корпуса и прицепного хвостовика, причем сам хвостовик выполнен монолитным, причем форма и присоединительные к упряжи размеры прицепного хвостовика выполнены в полном соответствии с формой и присоединительными размерами хвостовой части автосцепки СА-3.

Недостатком сцепного устройства по патенту №2722250 является его сложность.

Из патента РФ №158055 на полезную модель известен полувагон, содержащий установленный на две ходовые двухосные тележки кузов, включающий в себя основание в виде балочного каркаса, закрепленные на основании боковые и торцевые стены, автосцепное устройство и тормозное оборудование, при этом полувагон содержит второй кузов, установленный на соответствующие две ходовые двухосные тележки и включающий в себя основание в виде балочного каркаса, закрепленные на основании боковые и торцевые стены, автосцепное устройство и тормозное оборудование, при этом два кузова соединены между собой неразъемной сцепкой.

Недостатком полезной модели по патенту №158055 является то, что кузова соединены неразъемной сцепкой, т.е. сцепку невозможно демонтировать от кузова без ее повреждения, без нарушения ее целостности, что делает ее неремонтопригодной. Поэтому при повреждении, деформации сцепки, ее замена возможна только вместе с заменой части кузова, с которой сцепка неразъемно соединена.

Из источника 1 http://lvss.ru/info/new_hookup.php известен сцеп вагонов, представляющий собой группу из 4-5 вагонов, соединенных жесткой балкой, на концах которой расположены отверстия под клин тягового хомута аналогично хвостовику автосцепки СА-3. Из данного источника известно, что использование сцепки в виде балки вместо автосцепок, уменьшает вес вагона и, соответственно, позволяет повысить его грузоподъемность. Также, использование в качестве сцепного устройства жесткой балки позволяет снизить затраты на тягу за счет уменьшения тары вагонов, увеличить грузооборот маршрутных поездов за счет увеличения их веса и длины, облегчить техническое обслуживание вагонов на ПТО, сократить количество обрывов поездов.

К недостаткам сцепа вагонов, известного из источника 1 следует отнести то, что одной жесткой балкой соединяется группа из 4-5 вагонов, что существенно снижает маневренность железнодорожного состава, содержащего такие вагонные группы. Поэтому сцеп вагонов, известный из источника 1 нельзя использовать на криволинейных путях, на местности со сложным рельефом. Также недостатком сцепа, известного из источника 1, является его низкая ремонтопригодность, т.к. в случае выхода из строя одного вагона, на ремонт надо выводить всю группу вагонов, соединенных жесткой балкой. Кроме того, соединение одной балкой группы из 4-5 вагонов усложняет конструкцию сцепа вагонов, т.к. предусматривает установку по концам сцепа специальных высокоэнергоемких поглощающих аппаратов.

Известен 4-осный полувагон модели 22-478, предназначенный для перевозки технологической щепы и короткомерной древесины. Длина по осям автосцепок у данного вагона составляет 19050 мм (источник - https://vagon.by/model/22-478).

Недостатком полувагона модели 22-478, несмотря на увеличенную по сравнению с аналогами длину по осям автосцепок, является низкая грузоподъемность, составляющая 58.0 т и низкий объем, составляющий 53.0 м³.

Из патента РФ №166180 известен грузовой вагон сочлененный, включающий минимум две секции, каждая из которых включает кузов с рамой, с размещенными в их консолях ударно-тяговыми приборами, включающими поглощающие аппараты, установленные на ходовые тележки и оборудованные тормозом, соединенные жесткой, неразъемной сцепкой, контактирующей с элементами поглощающих аппаратов, при этом расстояние между кузовами секций как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов, установленных в смежных консолях рам кузовов секций.

Исходя из сведений, приведенных в патенте №166180 жесткая, беззазорная, неразъемная сцепка предопределяет наличие двух сферических шарниров, располагаемых в непосредственной близости от рамы вагона.

Недостатком полезной модели по патенту №166180 является также то, что сцепка выполнена неразъемной, а также сложность ее конструкции.

Полезная модель по патенту №166180 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.

Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - устранение недостатков аналогов.

Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационных характеристик за счет упрощения конструкции, повышения удобства в эксплуатации и надежности, снижения веса и увеличения грузоподъемности полувагона, повышения ремонтопригодности.

Технический результат достигается за счет того, что в полувагоне, оборудованном тормозной системой, автосцепками по концам полувагона, содержащего две секции, каждая секция включает две двухосные тележки, кузов, включающий балочное основание, боковые и торцевые стены, секции соединены жесткой сцепкой, взаимодействующей с поглощающими аппаратами через тяговые хомуты, передающие продольные усилия на поглощающие аппараты, при этом концы сцепки соединены с тяговыми хомутами соседних секций, в консолях оснований секций размещены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты и тяговые хомуты, согласно полезной модели жесткая сцепка выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия, в которые установлены клинья тяговых хомутов для соединения балки с тяговыми хомутами, при этом клинья тяговых хомутов зафиксированы относительно тяговых хомутов болтами, поддерживающими клинья, длина балки выбрана из условия обеспечения расстояния между соседними секциями как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов, при этом длина полувагона по осям сцепления автосцепок составляет 20000÷25000 мм.

Внутренний объем каждой секции составляет 80÷90 м³.

Балочное основание может быть выполнено в виде рамы.

Балочное основание может быть выполнено в виде полурам.

Заявляемая полезная модель поясняется фигурами.

На фиг. 1 представлен полувагон, вид сбоку.

На фиг. 2 изображена балка, один конец которой соединен с одной из секций.

На фиг. 3 показана схема прохождения горок и аппарелей заявляемого полувагона.

На фиг. 4 показана схема ограничительных контуров для автосцепки модели СА-3 по ГОСТ 32885, установленных по ГОСТ 3475 заявляемого полувагона.

Позиции на фигурах:

1 - секция полувагона;

2 - основание кузова;

3 - ходовые тележки;

4 - поглощающие аппараты;

5 - тяговые хомуты;

6 - балка;

7 - сквозные отверстия;

8 - клинья тягового хомута;

9 - автосцепка.

Полувагон, оборудованный тормозной системой, автосцепками 9 по концам полувагона, содержит две секции 1. Каждая секция 1 включает две двухосные тележки 3 и кузов, включающий балочное основание 2, боковые и торцевые стены. В консолях оснований 2 секций размещены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты 4 и тяговые хомуты 5. Секции 1 соединены жесткой сцепкой, взаимодействующей с поглощающими аппаратами 4 через тяговые хомуты 5, передающие продольные усилия на поглощающие аппараты 4; при этом концы сцепки соединены с тяговыми хомутами 5 соседних секций 1. Сцепка выполнена в виде балки 6, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия 7, в которые установлены клинья 8 тяговых хомутов 5 для соединения балки 6 с тяговыми хомутами 5; при этом клинья 8 тяговых хомутов зафиксированы относительно тяговых хомутов 5 болтами, поддерживающими клинья 8; длина балки 6 выбрана из условия обеспечения расстояния между соседними секциями 1 как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов 4.

Длина L полувагона по осям сцепления автосцепок составляет (20000÷25000) мм.

Длина L менее 20000 мм не позволит повысить удобство в эксплуатации, снизить удельный вес полувагона и повысить грузоподъемность по сравнению с 4-осными полувагонами, состоящими из одной секции. Под удельным весом полувагона здесь подразумевается отношение грузоподъемности к длине вагона. Длина L более 25000 мм может привести к снижению надежности полувагона, превышению допустимых размеров каждой секции. По сравнению с восьмиосными аналогами, повышение надежности сцепки позволило применить в полезной модели указанный диапазон расстояния между сцепками, обеспечив при этом повышенный объем и грузоподъемность полувагона.

Схема прохождения горок и аппарелей показана на фиг. 3.

Внутренний объем каждой секции составляет 80÷90 м³. Применение упрощенной жесткой сцепки позволило снизить вес полувагона и увеличить объем по сравнению с аналогами, что также влияет на увеличение грузоподъемности полувагона.

Основание 2, выполненное в виде балочного каркаса, выполняет несущую функцию и может быть выполнено в виде рамы или полурам.

Клин 8 тягового хомута может быть выполнен в виде валика, оси, или может иметь другую форму в зависимости от конструктивных особенностей ударно-тяговых устройств. Форма клина 8 должна обеспечивать возможность его фиксации в отверстиях 7.

Каждый конец балки 6 представляет собой хвостовик, выполненный в соответствии с формой и присоединительными размерами хвостовой части автосцепки СА-3.

В заявляемой полезной модели устранены недостатки аналогов, поскольку балка 6 зафиксирована относительно тяговых хомутов 5 посредством клиньев 8, которые, в свою очередь, зафиксированы относительно тягового хомута 5 посредством болтов. Т.е. соединение балки 6 с секциями 1 является разъемным, что позволяет беспрепятственно демонтировать балку 6 для ее ремонта (в случае необходимости) или для осмотра и исследования ее состояния.

Концы балки 6 представляют собой хвостовики сцепки, которые служат для соединения сцепного устройства с секциями 1.

В целях унификации, позволяющей повысить удобство в эксплуатации, в обслуживании, а также позволяющей повысить ремонтопригодность заявляемых вагонов, хвостовики (концы) балки 6 целесообразно выполнять в соответствии с формой и присоединительными размерами хвостовой части автосцепки СА-3. В этом случае все элементы конструкции секций 1, к которым крепятся концы балки 6, будут унифицированными с аналогичными конструктивными элементами, предназначенными для соединения с хвостовиками автосцепки СА-3.

Автосцепка модели СА-3 является в настоящее время наиболее распространенным видом автосцепки. Автосцепка изготавливается и устанавливается в соответствии с ГОСТ 32885-2014, действующим по настоящее время. В указанном ГОСТе представлены сведения о креплении хвостовиков автосцепки посредством клиньев тягового хомута, о том, как может выглядеть клин тягового хомута, а также о том, как относительно тягового хомута фиксируется клин тягового хомута посредством болтов.

Было установлено, что при параметрах полувагона (L₁= 0,75⋅L) и (L₂= (0,32÷0,37)⋅(L₁)) (где L - длина полувагона по осям сцепления автосцепок, L₁ - расстояние между наиболее удаленными поперечными балками секций, L₂ - база каждой секции), балка 6 обеспечивала его прохождение по горкам и аппарелям, а также в кривых на изгибах железнодорожных путей. Балка 6 не снижала маневренность полувагона, не ухудшала ходовые качества, соответственно, не ухудшала надежность, что подтверждается графиком оценки проходимости полувагона по расчетным значениям по ограничительному контуру согласно нормативной документации (ГОСТ 33211-2014 и «Норм для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)»). При этом обеспечивается баланс при распределении нагрузок по длине секций полувагона (в том числе на консольные части без учета автосцепных устройств, обеспечивается надежное и устойчивое положение полувагона на изгибах дорог, в том числе за счет сохранения сцепляемости автосцепки (см. фиг. 3).

Сцепляемость автосцепки заявляемого вагона проверялась в соответствии с ГОСТ 33211-2014. Фигура 3 с кривыми, по отношению к которым проверялось качество автосцепки заявляемого вагона, в полной мере соответствует рис. 8.2 ГОСТ 33211-2014.

Как следует из пояснений на стр. 38 ГОСТ 33211-2014 проход сцепа по кривой обеспечен, если точка с координатами (α, α') находится внутри образованного соответствующей ограничительной линией и осями координат, и не обеспечен при ее положении снаружи этого контура.

На фиг. 4 кривыми разного цвета показаны диапазоны (внутри кривых), в которых обеспечивается сцепляемость различных типов вагонов (в полном соответствии с рис. 8.2 ГОСТ 33211-2014).

На фиг. 4 видно, что сцепляемость заявляемого вагона не выходит за рамки сцепляемости вагонов, принятых за эталон.

Как следует из фиг. 4, заявляемый полувагон обеспечивает надлежащую сцепку на кривых участках с сохранением требуемой надежности функционирования узла сочленения с точки зрения воспринимаемых нагрузок и с точки зрения обеспечения надежного и устойчивого положения на изгибах путей. Одновременно в пределах известных (достаточно высоких) значений длины полувагона максимально снижается возможное расстояние между секциями, что позволяет увеличить объем транспортируемого груза (полезный объем) и грузоподъемность вагона до 11%.

Поскольку параметры в заявляемом вагоне определены в относительно жестких параметрах вагона (неизменных для конкретной конструкции вагона), это позволяет на этапе проектирования задавать геометрические параметры конструкции вагона, обеспечивающие его прогнозируемую надежность, устойчивость и маневренность.

Возможность прогнозирования позиционирования заявляемого вагона на кривых участках путей, обеспечивающих его реальную надежность и устойчивость максимально близкой к расчетной, позволяет применять заявляемую конструкцию вагона для любых видов грузов.

Изготовление сцепки в виде балки 6 существенно упрощает конструкцию сцепки, существенно упрощает процесс изготовления сцепки, а также существенно повышает ремонтопригодность сцепки за счет простоты конструкции и за счет того, что она установлена с возможностью ее демонтажа (т.е. установлена разъемно).

Упрощение конструкции сцепки, упрощение изготовления сцепки и повышение ее ремонтопригодности оценивается по отношению к наиболее близкому аналогу - патенту РФ №166180, в котором сцепка выполнена жесткой, беззазорной и неразъемной. При этом, как уже указывалось выше, в самом патенте №166180 приведены сведения о том, что жесткая, беззазорная, неразъемная сцепка предопределяет наличие двух сферических шарниров, располагаемых в непосредственной близости от рамы вагона. Поэтому жесткая сцепка в виде балки 6 существенно проще и по конструкции и при изготовлении, чем сцепка, предусматривающая наличие сферических шарниров.

Конструктивные особенности сцепки в виде балки 6 позволяют унифицировать ее концевые части в соответствии с геометрией хвостовиков серийной автосцепки СА-3, что также существенно повышает ремонтопригодность ударно-тяговых устройств, а также упрощает процесс их изготовления за счет использования серийно изготавливаемых конструктивных элементов (поглощающих аппаратов, тяговых хомутов, упоров и т.п.).

В процессе эксплуатации наличии внешних дефектов легко устанавливается при внешнем осмотре балки 6. Для исследования балки 6 на наличие внутренних дефектов, она легко демонтируется путем удаления клиньев 8 тягового хомута из отверстий 7. Клинья 8 тягового хомута при этом удаляются в результате разъема болтов, поддерживающих клинья 8.

Длина балки 6, выбранная из условия обеспечения расстояния между соседними секциями 1 как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов 4, в полной мере обеспечивает безопасность вагонов в процессе их эксплуатации, обеспечивает постоянную компенсацию воздействующих на секции 1 динамических нагрузок, обеспечивая, тем самым, долговечность эксплуатации полувагона.

Повышение надежности обеспечивается типом сцепки - в виде балки, у которой отсутствуют другие конструктивные элементы. Отсутствие у сцепки других конструктивных элементов исключает возможность повреждения сцепки в местах соединения, сопряжения конструктивных элементов; снижает уровень местных напряженностей в сцепке, обусловленных изменением геометрии конструктивных элементов, обусловленных необходимостью их соединения, сопряжения. Балка выполнена прямолинейной, при этом ее продольная ось направлена вдоль направления преимущественных нагрузок, воспринимаемых сцепкой - продольных динамических нагрузок. Балка в продольном направлении обладает максимальной прочностью и надежностью. В связи с чем, надежность сцепки в виде балки существенно выше, чем надежность сцепки наиболее близкого аналога.

Уменьшение веса вагонов обусловлено известным из источника 1 фактом облегчения массы вагонов при использовании сцепки в виде балки по сравнению с другими видами сцепных устройств.

Расчеты были проведены на восьмиосном двухсекционном полувагоне, у которого объем каждой секции составлял 87 м³, длина между осями автосцепок составила 24000 мм. Объектом сравнения послужили два четырехосных полувагона, сцепленные обычной автосцепкой, при этом расстояние между крайними автосцепками составляло также 24000 мм. У объекта сравнения расстояние между полувагонами было больше, чем расстояние между секциями восьмиосного двухсекционного полувагона. В результате грузоподъемность восьмиосного двухсекционного полувагона выше на 3÷5% по сравнению с двумя четырехосными полувагонами. Применение жесткой сцепки вместо автосцепки позволило увеличить объем и грузоподъемность. При этом была обеспечена устойчивость и маневренность восьмиосного полувагона при соблюдении длины полувагона по осям сцепления автосцепок в диапазоне 20000÷25000 мм, было обеспечено вписывание заявляемого полувагона в установленный габарит. По сравнению с аналогичными восьмиосными вагонами конструкция стала упрощенной и удобной в эксплуатации, внешний осмотр балки был произведен путем разъема болтов и удаления клиньев тягового хомута.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных характеристик за счет упрощения конструкции, повышения удобства в эксплуатации и надежности, снижения веса и увеличения грузоподъемности полувагона, повышения ремонтопригодности.

Claims (4)

1. Полувагон, оборудованный тормозной системой, автосцепками по концам полувагона, содержащий две секции, каждая секция включает две двухосные тележки, кузов, включающий балочное основание, боковые и торцевые стены, секции соединены жесткой сцепкой, взаимодействующей с поглощающими аппаратами через тяговые хомуты, передающие продольные усилия на поглощающие аппараты, при этом концы сцепки соединены с тяговыми хомутами соседних секций, в консолях оснований секций размещены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты и тяговые хомуты, отличающийся тем, что жесткая сцепка выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия, в которые установлены клинья тяговых хомутов для соединения балки с тяговыми хомутами, при этом клинья тяговых хомутов зафиксированы относительно тяговых хомутов болтами, поддерживающими клинья, длина балки выбрана из условия обеспечения расстояния между соседними секциями как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов, при этом длина полувагона по осям сцепления автосцепок составляет 20000÷25000 мм.

2. Полувагон по п. 1, отличающийся тем, что внутренний объем каждой секции составляет 80÷90 м³.

3. Полувагон по п. 1, отличающийся тем, что балочное основание выполнено в виде рамы.

4. Полувагон по п. 1, отличающийся тем, что балочное основание выполнено в виде полурам.

Images