RU221673U1 - Грузовой вагон - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области подвижного состава железных дорог, а именно к грузовым вагонам, предназначенным для перевозки разнообразных грузов. Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в упрощении конструкции, повышении удобства и надежности в эксплуатации, снижении веса вагона, повышении ремонтопригодности при сохранении маневренных свойств. Технический результат достигается за счет того, что в грузовом вагоне, содержащем основание в виде балочного каркаса, установленного на ходовые железнодорожные тележки, в противоположных консолях основания размещены и закреплены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты и тяговые хомуты, с одной стороны вагон снабжен автосцепкой, взаимодействующей с первым поглощающим аппаратом через первый тяговый хомут, передающий продольные усилия на первый поглощающий аппарат, с другой стороны вагон снабжен жесткой сцепкой, взаимодействующей со вторым поглощающим аппаратом через второй тяговый хомут, передающий продольные усилия на второй поглощающий аппарат, при этом автосцепка выполнена с возможностью взаимодействия с автосцепкой соседнего вагона, а жесткая сцепка выполнена с возможностью ее соединения с тяговым хомутом другого соседнего вагона, согласно полезной модели жесткая сцепка выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия, балка сцепки соединена со вторым тяговым хомутом посредством клина тягового хомута, установленного в сквозном отверстии балки сцепки, при этом клин тягового хомута зафиксирован относительно тягового хомута болтом, поддерживающим клин, балка сцепки выполнена симметричной относительно ее центральной поперечной плоскости, определяющей центр балки сцепки, длина балки сцепки выбрана из условия обеспечения расстояния между центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше величины сжатия поглощающего аппарата, взаимодействующего с балкой, и не менее (0,15÷0,2)⋅(L_в–L_б), где L_б – расстояние от центра пятника ближайшей к автосцепке тележки и центром балки сцепки, L_в – расстояние от центра балки до противоположного конца вагона без учета автосцепки, а также из условия обеспечения отношения расстояния d между центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона, к длине базы вагона L_с в диапазоне 0,015÷0,025, где L_с – длина базы вагона, измеряемая между центрами пятников тележек вагона. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области подвижного состава железных дорог, а именно к грузовым вагонам, предназначенным для перевозки разнообразных грузов.

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.

Из патента РФ № 166180 на полезную модель 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. Как следует из фигуры 1 к патенту № 166180 запатентованное техническое решение касается фактически не сочлененных вагонов (т.к. отсутствует общая железнодорожная тележка у обеих секций), а касается сцепа вагонов, в котором каждый вагон установлен на две железнодорожные тележки.

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

Недостатком полезной модели по патенту № 166180 является то, что сцепка выполнена неразъемной, а также сложность ее конструкции, поскольку исходя из сведений, приведенных в патенте № 166180, жесткая, беззазорная, неразъемная сцепка предопределяет наличие в сцепке двух сферических шарниров, располагаемых в непосредственной близости от рамы вагона. Неразъемность сцепки означает, что ее невозможно демонтировать от кузова без 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.

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

Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в упрощении конструкции, повышении удобства и надежности в эксплуатации, снижении веса вагона, повышении ремонтопригодности при сохранении маневренных свойств.

Технический результат достигается за счет того, что в грузовом вагоне, содержащем основание в виде балочного каркаса, установленного на ходовые железнодорожные тележки, в противоположных консолях основания размещены и закреплены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты и тяговые хомуты, с одной стороны вагон снабжен автосцепкой, взаимодействующей с первым поглощающим аппаратом через первый тяговый хомут, передающий продольные усилия на первый поглощающий аппарат, с другой стороны вагон снабжен жесткой сцепкой, взаимодействующей со вторым поглощающим аппаратом через второй тяговый хомут, передающий продольные усилия на второй поглощающий аппарат, при этом автосцепка выполнена с возможностью взаимодействия с автосцепкой соседнего вагона, а жесткая сцепка выполнена с возможностью ее соединения с тяговым хомутом другого соседнего вагона, согласно полезной модели жесткая сцепка выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия, балка сцепки соединена со вторым тяговым хомутом посредством клина тягового хомута, установленного в сквозном отверстии балки сцепки, при этом клин тягового хомута зафиксирован относительно тягового хомута болтом, поддерживающим клин, балка сцепки выполнена симметричной относительно ее центральной поперечной плоскости,

определяющей центр балки сцепки, длина балки сцепки выбрана из условия обеспечения расстояния между центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше величины сжатия поглощающего аппарата, взаимодействующего с балкой, и не менее (0,15_0,2)⋅(L_в-L_б), где L_б - расстояние от центра пятника ближайшей к автосцепке тележки и центром балки сцепки, L_в - расстояние от центра балки до противоположного конца вагона без учета автосцепки, а также из условия обеспечения отношения расстояния d между центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона, к длине базы вагона L_с в диапазоне 0,015÷0,025, где L_с - длина базы вагона, измеряемая между центрами пятников тележек вагона.

Основание вагона может быть выполнено в виде рамы с грузовым кузовом или в виде полурам с грузовым кузовом.

Клин тягового хомута может быть выполнен в виде валика или в виде оси.

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

Заявляемая полезная модель поясняется фигурами.

На фиг. 1 представлен вид сбоку заявляемого вагона, соединенного балкой с другим вагоном.

На фиг. 2 изображена балка, один конец которой соединен с одним из вагонов.

На фиг. 3а показан график оценки проходимости заявляемого вагона, соединенного балкой с другим вагоном по расчетным значениям по ограничительному контуру.

На фиг. 3б показана схема прохождения горок и аппарелей заявляемого вагона, соединенного балкой с другим вагоном.

На фиг. 4 показана схема ограничительных контуров для автосцепки модели СА-3 по ГОСТ 32885, установленные по ГОСТ 3475 заявляемого вагона, соединенного балкой с другим вагоном.

Позиции на фигурах:

1 - вагон;

2 - основание вагона;

3 - ходовые тележки;

4 - поглощающий аппарат;

5 - тяговый хомут;

6 - балка сцепки;

7 - сквозные отверстия;

8 - клин тягового хомута;

9 - автосцепка.

Заявляемый грузовой вагон 1 содержит основание 2 в виде балочного каркаса, установленного на ходовые железнодорожные тележки 3; в противоположных консолях основания размещены и закреплены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты 4 и тяговые хомуты 5; с одной стороны вагон снабжен автосцепкой 9, взаимодействующей с первым поглощающим аппаратом 4 через первый тяговый хомут 5, передающий продольные усилия на первый поглощающий аппарта 4; с другой стороны вагон снабжен жесткой сцепкой 6, взаимодействующей со вторым поглощающим аппаратом 4 через второй тяговый хомут 5, передающий продольные усилия на второй поглощающий аппарат 4; при этом автосцепка 9 выполнена с возможностью взаимодействия с автосцепкой соседнего вагона, а жесткая сцепка 6 выполнена с возможностью ее соединения с тяговым хомутом другого соседнего вагона. Жесткая сцепка 6 выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия 7; балка сцепки 6 соединена со вторым тяговым хомутом 5 посредством клина 8 тягового хомута, установленного в сквозном отверстии 7 балки сцепки; при этом клин 8 тягового хомута зафиксирован относительно тягового хомута 5 болтом, поддерживающим клин 8; балка сцепки 6 выполнена симметричной относительно ее центральной поперечной плоскости, определяющей центр балки сцепки 6. Длина балки сцепки 6 выбрана из условия обеспечения расстояния между центром балки сцепки 6 и ближайшей точкой вагона 1 как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше величины сжатия поглощающего аппарата 4, взаимодействующего с балкой 6, и не менее (0,15÷0,2)⋅(L_в ^-L_б), где L_б - расстояние от центра пятника ближайшей к автосцепке 9 тележки 3 и центром балки сцепки 6; L_в - расстояние от центра балки 6 до противоположного конца вагона 1 без учета автосцепки 9; а также из условия обеспечения отношения расстояния между центром балки сцепки 6 и ближайшей точкой вагона 1, к длине базы вагона L_с в диапазоне 0,015÷0,025, где L_с - длина базы вагона 1, измеряемая между центрами пятников тележек 3 вагона.

Основание 2 вагона может быть выполнено в виде рамы с грузовым кузовом или в виде полурам с грузовым кузовом.

Клин 8 тягового хомута может быть выполнен в виде валика или в виде оси.

Каждый конец балки сцепки 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 каждого тягового хомута 5 посредством клина 8, который, в свою очередь, зафиксирован относительно тягового хомута 5 посредством болтов (или одного болта). Т.е. соединение балки 6 с вагоном-платформой 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 ее соединения с вагонами-платформами 1.

В целях унификации, позволяющей повысить удобство в эксплуатации, в обслуживании, а также позволяющей повысить ремонтопригодность заявляемого вагона, хвостовики (концы) балки 6 целесообразно выполнять в соответствии с формой и присоединительными размерами хвостовой части автосцепки СА-3. В этом случае все элементы конструкции вагона-платформы 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.

Изготовление жесткой сцепки в виде балки 6 существенно упрощает ее конструкцию, 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 жесткой 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 жесткой 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 центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона-платформы как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше величины сжатия поглощающего аппарата, взаимодействующего с балкой. После соединения балкой 6 двух вагонов, расстояние между ними как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути будет больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов 4, что в полной мере обеспечит безопасность вагонов в процессе их эксплуатации (исключит возможность их контакта), обеспечивает постоянную компенсацию воздействующих на вагоны 1 динамических нагрузок, обеспечивая, тем самым, долговечность эксплуатации вагонов 1.

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.

Параметры заявляемого вагона, согласно которым длина балки сцепки 6 выбрана не менее (0,15÷0,2)⋅(L_в-L_б), а также из условия обеспечения отношения расстояния между центром балки сцепки 6 и ближайшей точкой вагона 1, к длине базы вагона L_с в диапазоне 0,015÷0,025 были выбраны авторами с учетом известного из патента РФ № 212737 сочлененного вагона-платформы.

Было установлено (и это отражено в описании патента № 212737), что при соблюдении приведенного выше соотношения между L_в, L_c и L_б обеспечивается баланс при распределении нагрузок по длине секций вагона сочлененного типа (в том числе на консольные части без учета автосцепных устройств), а также на узел сочленения. Также при соблюдении приведенного выше соотношения между d, L_в, L_c и L_б обеспечивается надежное и устойчивое положение вагона сочлененного типа на изгибах дорог, в том числе за счет сохранения сцепляемости автосцепки.

Перед авторами стояла задача на базе существующей конструкции сочлененного вагона-платформы (известной из патента № 212737) с доказанной надежностью и устойчивостью создать грузовые вагоны, соединенные жесткой сцепкой в виде балки 6, с целью ускорения введения в гражданский оборот заявляемых вагонов и повышения удобства в эксплуатации и ремонтопригодности заявляемого грузового вагона.

Авторами в процессе компьютерного моделирования была проверена надежность и устойчивость заявляемого грузового вагона, соединенного посредством балки 6 с другим аналогичным вагоном, при следующих параметрах: L_в=25600 мм, L_c=19500 мм, L_б=22600 мм; расстояние между центром балки сцепки 6 и ближайшей точкой вагона 1 составляло 0,18⋅(L_в-L_б), отношение расстояния между центром балки сцепки 6 и ближайшей точкой вагона 1 к длине базы вагона составляло 0,02.

При соблюдении приведенных выше соотношений обеспечивается баланс при распределении нагрузок по длине двух соединенных посредством балки 6 заявляемых грузовых вагонов (в том числе на консольные части без учета автосцепных устройств.

Сцепляемость автосцепки двух соединенных посредством балки 6 заявляемых грузовых вагонов 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 двух соединенных посредством балки 6 заявляемых грузовых вагонов 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 двух соединенных посредством балки 6 заявляемых грузовых вагонов не выходит за рамки сцепляемости вагонов, принятых за эталон.

На фиг. 4 под проектируемым вагоном понимаются два соединенных посредством балки 6 заявляемых грузовых вагонов, находящийся в стадии проектирования.

Таким образом, установлено, что при заявленных параметрах вагона, балка 6 обеспечивала вписывание в габарит двух соединенных посредством балки 6 заявляемых грузовых вагонов на изгибах железнодорожных путей с обеспечением надежного и устойчивого положения на изгибах путей. Т.е. при заявленных параметрах вагона балка 6 не снижала его маневренность, не ухудшала ходовые качества, соответственно, не ухудшала надежность.

Конкретные геометрические параметры балки 6 (ширина и высота при ее выполнении прямоугольной, или диаметр при ее выполнении круглой и т.п.) выбираются расчетным путем исходя из обеспечения ее надежности для определенной грузоподъемности вагонов-платформ.

Унификация параметров вагона с уже существующим сочлененным вагоном-платформой по патенту № 212737 также обеспечивает повышение ремонтопригодности и удобство в эксплуатации заявляемого сцепа вагонов за счет возможности использования общих конструктивных деталей.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, повышении удобства в эксплуатации и надежности, снижении веса грузового вагона, повышении ремонтопригодности при сохранении маневренных свойств. Кроме того, заявляемая полезная модель расширяет арсенал средств для перевозки грузов железнодорожным транспортом.

Claims (6)

1. Грузовой вагон, содержащий основание в виде балочного каркаса, установленного на ходовые железнодорожные тележки, в противоположных консолях основания размещены и закреплены ударно-тяговые устройства, включающие поглощающие аппараты и тяговые хомуты, с одной стороны вагон снабжен автосцепкой, взаимодействующей с первым поглощающим аппаратом через первый тяговый хомут, передающий продольные усилия на первый поглощающий аппарат, с другой стороны вагон снабжен жесткой сцепкой, взаимодействующей со вторым поглощающим аппаратом через второй тяговый хомут, передающий продольные усилия на второй поглощающий аппарат, при этом автосцепка выполнена с возможностью взаимодействия с автосцепкой соседнего вагона, а жесткая сцепка выполнена с возможностью ее соединения с тяговым хомутом другого соседнего вагона, отличающийся тем, что жесткая сцепка выполнена в виде балки, ориентированной прямолинейно и имеющей на концах сквозные отверстия, балка сцепки соединена со вторым тяговым хомутом посредством клина тягового хомута, установленного в сквозном отверстии балки сцепки, при этом клин тягового хомута зафиксирован относительно тягового хомута болтом, поддерживающим клин, балка сцепки выполнена симметричной относительно ее центральной поперечной плоскости, определяющей центр балки сцепки, длина балки сцепки выбрана из условия обеспечения расстояния между центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше величины сжатия поглощающего аппарата, взаимодействующего с балкой, и не менее (0,15÷0,2)⋅(L_в-L_б), где L_{б -} расстояние от центра пятника ближайшей к автосцепке тележки и центром балки сцепки, L_в - расстояние от центра балки до противоположного конца вагона без учета автосцепки, а также из условия обеспечения отношения расстояния d между центром балки сцепки и ближайшей точкой вагона к длине базы вагона L_с в диапазоне 0,015÷0,025, где L_с - длина базы вагона, измеряемая между центрами пятников тележек вагона.

2. Вагон по п. 1, отличающийся тем, что основание вагона выполнено в виде рамы с грузовым кузовом.

3. Вагон по п. 1, отличающийся тем, что основание вагона выполнено в виде полурам с грузовым кузовом.

4. Вагон по п. 1, отличающийся тем, что клин тягового хомута выполнен в виде валика.

5. Вагон по п. 1, отличающийся тем, что клин тягового хомута выполнен в виде оси.

6. Вагон по п. 1, отличающийся тем, что каждый конец балки сцепки представляет собой хвостовик, выполненный в соответствии с формой и присоединительными размерами хвостовой части автосцепки СА-3.