RU219643U1 - Полувагон железнодорожный восьмиосный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов универсальных полувагонов. Полувагон железнодорожный восьмиосный включает две четырехосные тележки (1), автосцепные устройства (2), тормозное оборудование (3) и кузов (4). Кузов (4) содержит раму (5) с крышками (6) в полу и составной хребтовой балкой (7), состоящей из верхней (7.1) и нижней (7.2) секций. На раму установлены боковые (8) и торцевые (9) стены. Боковые и торцевые стены состоят из каркаса (10), включающего горизонтальные продольные (11) и вертикальные (12) профили, и обшивки (13), расположенной с внутренней стороны кузова. Каждая торцевая стена имеет несколько участков, причем верхний участок (9.1) выдвинут за раму в сторону автосцепного устройства и выполнен плоской формы. Длина (L) кузова полувагона составляет диапазон от 19643 мм до 19681 мм. Ширина (В) кузова полувагона не превышает 3212 мм. Высота (Н) полувагона от уровня головки рельса (14) составляет диапазон от 3896 мм до 3994 мм. Высота (h) от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля (15) каркаса боковой стены составляет диапазон от 1431 мм до 1458 мм. Полезная модель позволяет создать конструкцию полувагона, которая обеспечит увеличение количества полувагонов в поезде, тем самым повысить объем перевозимого груза в целом составе, в сочетании с повышением жесткости и прочности кузова, а также позволит уменьшить трудозатрат при изготовлении кузова полувагона. 6 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 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 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.

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. Вместе с этим, если поезд из таких полувагонов разместить на путях длиной 988,32 м, то он будет состоять из 48 полувагонов.

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.

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.

Данная полезная модель выбрана в качестве прототипа.

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 еще 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.

Кроме того, данный полувагон обладает повышенной массой тары, что увеличивает длину применяемого проката (профиля), такие как зет хребтовой балки, двутавр хребтовой балки, верхняя обвязка боковой стены, нижняя обвязка боковой стены, гофрированная обшивка, стоимость которых является повышенной из-за трудоемкости изготовления профилей.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции полувагона, которая обеспечит повысить объем перевозимого груза в целом составе, в сочетании с повышением жесткости и прочности кузова, а также уменьшением трудозатрат при изготовлении кузова полувагона.

Поставленная задача решается за счет того, что что длина кузова полувагона составляет диапазон от 19643 мм до 19681 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3896 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1431 мм до 1458 мм.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что полувагон железнодорожный восьмиосный включает две четырехосные тележки, автосцепные устройства, тормозное оборудование и кузов, содержащий раму с крышками в полу и составной хребтовой балкой, состоящей из верхней и нижней секций, на раму установлены боковые и торцевые стены, состоящие из каркаса, включающего горизонтальные продольные и вертикальные профили, и обшивки, расположенной с внутренней стороны кузова, при этом каждая торцевая стена имеет несколько участков, причем верхний участок выдвинут за раму в сторону автосцепного устройства и выполнен плоской формы, при этом, длина кузова полувагона составляет диапазон от 19643 мм до 19681 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3896 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1431 мм до 1458 мм.

Отношение высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции хребтовой балки составляет более 2,389.

Пол кузова полувагона включает 22 крышки люков.

Длина рамы составляет диапазон от 19015 мм до 19025 мм.

База полувагона составляет 12000 мм.

Полувагон оборудован тележками с осевой нагрузкой 23,5 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 - хребтовая балка рамы полувагона (разрез В-В).

Полувагон железнодорожный восьмиосный включает две четырехосные тележки (1), автосцепные устройства (2), тормозное оборудование (3) и кузов (4). Кузов (4) содержит раму (5) с крышками (6) в полу и составной хребтовой балкой (7), состоящей из верхней (7.1) и нижней (7.2) секций. На раму (5) установлены боковые (8) и торцевые (9) стены. Боковые (8) и торцевые (9) стены состоят из каркаса (10), включающего горизонтальные продольные (1) и вертикальные (12) профили, и обшивки (13), расположенной с внутренней стороны кузова (4). Каждая торцевая (9) стена имеет несколько участков, причем верхний участок (9.1) выдвинут за раму (5) в сторону автосцепного устройства (2) и выполнен плоской формы. Длина (L) кузова (4) полувагона составляет диапазон от 19643 мм до 19681 мм. Ширина (В) кузова (4) полувагона не превышает 3212 мм. Высота (Н) полувагона от уровня головки рельса (14) составляет диапазон от 3896 мм до 3994 мм. Высота (h) от уровня головки рельса (14) до нижнего горизонтального продольного профиля (15) каркаса (10) боковой (8) стены составляет диапазон от 1431 мм до 1458 мм.

Отношение высоты (b) нижней (7.2) секции хребтовой балки (7) к высоте (а) верхней (7.1) секции хребтовой балки (7) составляет более 2,389.

Пол кузова (4) полувагона включает 22 крышки (6) люков.

Длина (L2) рамы составляет диапазон от 19015 мм до 19025 мм.

База (Б) полувагона составляет 12000 мм.

Полувагон оборудован тележками (1) с осевой нагрузкой 23,5 тонн на ось.

В нижней части кузова (4) со стороны каждой торцевой (9) стены установлен торцевой порожек (16), соединяющий обшивку (13) торцевой (9) стены с рамой (5).

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что длина кузова полувагона составляет диапазон от 19643 мм до 19681 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3896 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1431 мм до 1458 мм, что позволяет увеличить объем перевозимого груза (например, угля) в одном поезде, размещенном на путях длиной 988,32 м, на 4,98% - 9,17 %.

Данный показатель был получен следующим образом:

- учитывая, что наружная длина (L) кузова составляет диапазон от 19643 мм до 19681 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: 19643 мм - (174 мм+174 мм) = 19643 мм - 348 мм = 19295 мм (19,344 м).

max: 19681 мм - (174 мм+174 мм) = 19681 мм - 348 мм = 19333 мм (19,382 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: 3896 мм - 1431 мм = 2465 мм (2,465 м);

min: 3896 мм - 1458 мм = 2438 мм (2,438 м);

max: 3994 мм - 1431 мм = 2563 мм (2,563 м);

max: 3994 мм - 1458 мм = 2536 мм (2,536 м).

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

19,295 м⋅2,964 м⋅2,465 м = 140,97 м³.

19,295 м⋅2,964 м⋅2,438 м = 139,43 м³.

19,333 м⋅2,964 м⋅2,465 м = 141,25 м³.

19,333 м⋅2,964 м⋅2,438 м = 139,71 м³.

- находим минимальный средний объем кузова (140,97 м³ + 139,43 м³ + 141,25 м³ + 139,71 м³)/4 = 140,34 м³.

- объем кузова (при максимальном значении высоты полувагона):

19,295 м⋅2,964 м⋅2,563 м = 146,58 м³.

19,295 м⋅2,964 м⋅2,536 м = 145,03 м³.

19,333 м⋅2,964 м⋅2,563 м = 146,87 м³.

19,333 м⋅2,964 м⋅2,536 м = 145,32 м³.

- находим максимальный средний объем кузова (146,58 м³ + 145,03 м³ + 146,87 м³ + 145,32 м³)/4 = 145,95 м³.

- находим количество полувагонов по предлагаемому техническому решению в одном поезде, размещенном на путях длиной 988,32 м.

Исходя из расчетов прототипа, поезд из полувагонов объемом 140,3 м³ на путях длиной 988,32 м, будет состоять из 48 полувагонов.

Соответственно, объем одного поезда из предлагаемых полувагонов будет составлять:

- при минимальном значении объема 6736,32 м³ (140,34 м³ ⋅ 48 пол. = 6736,32 м³);

- при максимальном значении объема 7005,6 м³ (145,95 м³ ⋅ 48 пол. = 7005,6 м³).

Таким образом, если провести сравнения с прототипом (6416,98 м³), то возможно утверждать, что заявляемая полезная модель (от 6736,32 м³ до 7005,6 м³) увеличивает объем перевозимого груза в одном поезде на 4,98% - 9,17%.

Выполнение отношения высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции 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) верхней секции составляет max 128,5 мм.

Высота (b) нижней секции составляет min 307 мм.

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

То есть отношение высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции хребтовой балки составляет более 2,389.

Установка в полувагон 22 крышек люков обеспечивает эффективную разгрузку груза, тем самым ускоряет процесс разгрузки вагона и снижает простои.

Выполнение длины рамы в диапазоне от 19015 мм до 19025 мм, обеспечивает выполнение длины полувагона по осям сцепления автосцепных устройств в размере 20240 мм.

Выполнение базы полувагона, то есть расстояние между двумя центрами шкворневых узлов, в размере 12000 мм, обеспечивает беспрепятственное прохождение полувагона в радиусные кривые железнодорожных путей.

Установка под кузов полувагона двух тележек с осевой нагрузкой 23,5 тонн 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 (7)

1. Полувагон железнодорожный восьмиосный, включающий две четырехосные тележки, автосцепные устройства, тормозное оборудование и кузов, содержащий раму с крышками в полу и составной хребтовой балкой, состоящей из верхней и нижней секций, на раму установлены боковые и торцевые стены, состоящие из каркаса, включающего горизонтальные продольные и вертикальные профили, и обшивки, расположенной с внутренней стороны кузова, при этом каждая торцевая стена имеет несколько участков, причем верхний участок выдвинут за раму в сторону автосцепного устройства и выполнен плоской формы, отличающийся тем, что длина кузова полувагона составляет диапазон от 19643 мм до 19681 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3212 мм, высота полувагона от уровня головки рельса составляет диапазон от 3896 мм до 3994 мм, высота от уровня головки рельса до нижнего горизонтального продольного профиля каркаса боковой стены составляет диапазон от 1431 мм до 1458 мм.

2. Полувагон железнодорожный восьмиосный по п. 1, отличающийся тем, что отношение высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции хребтовой балки составляет более 2,389.

3. Полувагон железнодорожный восьмиосный по п. 1, отличающийся тем, что пол кузова полувагона включает 22 крышки люков.

4. Полувагон железнодорожный восьмиосный по п. 1, отличающийся тем, что длина рамы составляет диапазон от 19015 мм до 19025 мм.

5. Полувагон железнодорожный восьмиосный по п. 1, отличающийся тем, что база полувагона составляет 12000 мм.

6. Полувагон железнодорожный восьмиосный по п. 1, отличающийся тем, что оборудован тележками с осевой нагрузкой 23,5 тонн на ось.

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