ВАГОН-САМОСВАЛ

3
Полезная модель относится к грузовым вагонам, а именно к вагонам - самосвалам, предназначенным для транспортировки сыпучих и кусковых грузов плотностью 1,4-1,7 т/м по всей сети магистральных железных дорог.
Широкое распространение, особенно на карьерном и внутризаводском транспорте черной, цветной металлургии и угольной промышленности, получили вагоны - самосвалы (думпкары). Вагоны этого типа предназначены для транспортировки и механической разгрузки горнорудных и земляных пород в крупнокусковом или сыпучем виде. Отличительными особенностями вагонов-самосвалов являются наклоняющийся при выгрузке груза кузов и обычно откидывающийся вниз борт, предохраняющий путь от засорения при разгрузке. Наклон кузова осуществляется с помощью пневматических цилиндров, расположенных с обеих сторон вагона. При наклоне кузова боковой борт, в сторону которого производится выгрузка, откидывается и служит продолжением пола. Кузов может наклоняться на любую сторону железнодорожного пути. Рабочей средой цилиндров разгрузки служит сжатый воздух, подаваемый от компрессора локомотива или стационарной установки. (Вагоны. Изд.2-е. перераб. Изд. доп. Под ред. Л.А.Шадура. М., «Транспорт». 1973 г., с.338-339)
Известен думпкар, содержащий поворотный кузов с днищем, закрепленными на нем лобовыми стенками и поворотными относительно
днища бортами с рычажными механизмами их открывания и закрывания, действующими от пневматических цилиндров (Васильев М.В. и др. Эксплуатация и ремонт думпкаров, М., Недра, 1972, с.12-13, рис.1).
Известен вагон-самосвал типа думпкар, содержащий поворотный кузов, включающий днище, закрепленные на днище лобовые стенки и поворотные относительно днища борта с рычажными механизмами их открывания и закрывания, действующими от пневматических цилиндров, на днище кузова с примыканием к его лобовым стенкам закреплены направляющие прямоугольного поперечного сечения с продольными и ориентированными навстречу друг другу щелевыми вырезами, с размещенными в направляющих с возможностью смещения штангами, на которых закреплены свободные концы стальных проволочных канатов, размещенных между штангами и ориентированных вдоль кузова и параллельно друг другу, при этом срезы направляющих и штанг удалены от открывающегося борта кузова на расстояние, равное шагу размещения канатов по ширине кузова, а срезы штанг посредством шатунов шарнирно соединены с верхними кромками открывающегося борта, при этом шарниры шатунов на этом борту закреплены с помощью кронштейнов, обращенных внутрь кузова думпкара, (см. патент РФ №2287693, МПК B61D 9/12, опубл. 2006.11.20)
Известен вагон-самосвал типа думпкар, база которого включает две трехосные тележки. Для перевозки груза он содержит кузов с открывающимися бортами, для поворота которого на 45° в любую сторону между тележками закреплены шесть цилиндров по три с каждого борта, (см. Авторское свидетельство N 1749090, МПК B61D 9/10, В60Р 1/28, опубл. в БИ №27 от 23.07.92 г.)
К недостаткам известного вагон-самосвала следует отнести то, что крупногабаритная система опрокидывания кузова на 45° исключает
возможность повысить грузоподъемность вагона-самосвала типа думпкар. К недостаткам также следует отнести трудоемкость изготовления воздушных цилиндров большого диаметра, их большое количество на вагоне и использование при опрокидывании кузова цилиндров одного борта. Кроме этого, размещение цилиндров опрокидывания кузова между тележками исключает возможность увеличить объем кузова и понизить центр тяжести груза.
Известен вагон-самосвал типа думпкар, который включает ходовую часть в виде двух трехосных тележек, оборудованных пятниковой опорой, на которые опираются хребтовая балка, с шарнирно закрепленным кузовом, оборудованным откидными бортами. На хребтовой балке через опорные кронштейны шарнирно закреплены силовые цилиндры наклона кузова.
Цилиндров четыре, по два с каждого торца кузова, через навесные кронштейны и торцевые стенки кузова они закреплены в вертикальном положении. Кузов днищем опирается на шкворневые балки хребтовой балки. Между днищем кузова и хребтовой балкой установлены комплекты пружин, установленные в контейнеры, жестко закрепленные к хребтовой балке. Для исключения опрокидывания кузова к хребтовой балке закреплены торцевые кронштейны, которые используются также для крепления цилиндров, места крепления под которые выполнены в виде пазов, исключающих поломку штоков цилиндров при повороте кузова, (см. патент РФ №2181329, МПК В61D 9/06, опубл. 2002.04.20).
Известен вагон самосвал (патент РФ №2009924, МПК В61D 9/06), верхняя рама которого для восприятия ударных нагрузок имеет 4-х слойный пол с верхним листом, шарнирно соединенным с каркасом рамы.
Недостатками известных вагонов-самосвалов являются: сложность конструкции верхней рамы, высокая трудоемкость изготовления, недостаточная ремонтопригодность.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является вагон-самосвал, включающий верхнюю раму, содержащую продольные поддерживающие и боковые балки, поперечные концевые и промежуточные балки и пол, жестко прикрепленный по контуру к продольным боковым и поперечным концевым балкам, поперечные промежуточные балки выполнены в виде обойм из спаренных незамкнутых по вертикальной стенке С-образных гнутых профилей, соединенных между собой на участках, расположенных вне зоны их опирания на продольные поддерживающие балки. Промежуточные балки выполнены в виде обойм из спаренных и соединенных между собой гнутых профилей, (см. патент РФ №2112675, МПК В61D 9/08).
К недостаткам известных технических решений относится недостаточный объем для перевозимых насыпных грузов, соответственно, и грузоподъемность, большая нагрузка на консольную часть рамы вагона, недостаточная прочность конструкции в узле сочленения хребтовой и шкворневой балок и большая металлоемкость и масса тара вагон-самосвала.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить объем кузова за счет изменения конструкции торцевых стенок и продольных бортов, соответственно, повысить и грузоподъемность, увеличить прочность конструкции вагон-самосвала путем изменения конструкции хребтовой балки, снизить нагрузку на консольную часть рамы вагона и изменить конструкции сочленения хребтовой и шкворневой балок, упростить конструкцию вагона - самосвала, снизить трудоемкость его изготовления и материалоемкость, повысить надежность эксплуатации за счет увеличения прочности конструкции, а в рамках своего функционального назначения улучшить удобства эксплуатации и снизить массу тары.
3
4
1
2
Технический результат достигается тем, что в вагоне-самосвале, содержащем поворотный кузов, нижнюю раму, установленную на тележки, а поворотный кузов состоит из верхней рамы, двух торцевых стенок и двух продольных бортов, нижняя рама включает хребтовую балку, к которой закреплены шкворневые кронштейны и цилиндровые кронштейны, по концевым ее частям установлены лобовые листы и кронштейны механизмов открывания бортов, действующих от подъема кузова посредством пневматических цилиндров, отношение высоты L торцевой стенки к высоте L продольного борта выполнено в пределах 1,3-1,5, верхняя часть торцевых стенок кузова выполнена в виде равнобедренной трапеции до продольного борта, а соотношение длины L вагона к расстоянию L между пятниковыми узлами выполнено в пределах 1,5-1,6, при этом хребтовая балка выполнена сварной конструкции коробчатого сечения из листового прокатного материала, стояночный тормоз закреплен посредством кронштейна к хребтовой балке в середине вагона.
На фиг.1 представлен вагон-самосвал, общий вид; на фиг.2 - нижняя рама вагона-самосвала с хребтовой балкой; на фиг.3 - верхняя рама вагона-самосвала; на фиг.4 - продольный борт; на фиг.5 - стенка торцевая; фиг.6 - механизм открывания бортов.
Вагон-самосвал содержит поворотный (саморазгружающий) кузов 1, нижнюю раму 2, которая установлена на тележки 3. Поворотный кузов состоит из верхней рамы 4, двух торцевых стенок 5 и двух продольных бортов 6. На верхней раме 4 внутри торцевых стенок 5 установлены механизмы 7 открывания и закрывания продольных бортов 6. На нижней раме 2 размещены трубопроводы и оборудование автоматического и стояночного тормоза 8, пневматической системы разгрузки 9, автосцепные устройства 10. Нижняя рама 2 воспринимает ударно-тяговые нагрузки при движении вагон-самосвала в поезде и маневровых работах на станциях. Основу нижней рамы 2 составляет хребтовая балка 11 сварной конструкции
коробчатого сечения из листового прокатного материала, что позволило увеличить прочность вагон-самосвала. К хребтовой балке 11 закреплены шкворневые кронштейны 12 и цилиндровые кронштейны 13, по концевым ее частям установлены лобовые листы 14 и кронштейны 15 механизма 7 открывания продольных бортов 6. На шкворневых 12 и цилиндровых 13 кронштейнах установлены, соответственно, опоры 16 и 17, на которые опирается кузов 1 вагон-самосвала. На хребтовой балке 11 в шкворневом сечении одного конца вагона установлены упоры 18, предотвращающие продольный сдвиг кузова 1. Через скользуны 19 и пятниковые узлы 20 нижняя рама 2 опирается на тележки 3. В подшипниках цилиндровых кронштейнов 13 установлены разгрузочные цилиндры 21. Верхняя рама 4 выполнена из продольных боковых балок 22, связанных между собой поперечными элементами: балка шкворневая упорная 23, балка цилиндровая 24, коробка концевая 25, балка промежуточная 26, балка упорно-шкворневая 27. Все балки перекрыты листом 28, образующим настил пола. На боковых балках 22 выполнены петли 29, в которые устанавливают продольные борта 6. Верхняя рама 4 опирается на нижнюю раму 2 через опоры 16 и 17. Продольный борт 6 в транспортном положении вагона является боковой стенкой кузова 1, а при разгрузке, откидываясь вниз, служит продолжением пола, предохраняя ходовые части вагона и железнодорожный путь от засыпания грузом. Продольный борт 6 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из внутреннего листа 30, к которому закреплены продольные балки 31, козырек 32, ребра 33, петли 34 и косынки 35. При помощи петель 34 продольный борт 6 соединен с верхней рамой 4. Соединение продольного борта 6 с механизмом открывания 7 осуществлено при помощи концевых петель 36.
Торцевая стенка 5 дополнительно служит опорой для механизма открывания 7 продольных бортов 6. Торцевая стенка 5 состоит из внутреннего 37 и наружного 38 кронштейнов, стоек 39 и 40, внутреннего 41
3
4
1
2
и наружного 42 листов, жестко соединенных между собой стойки 39 и 40. На наружном листе 42 торцевой стенки 5 установлена лестница 43. Верхняя часть торцевых стенок 5 кузова 1 выполнена в виде равнобедренной трапеции до продольного борта 6. При этом отношение высоты торцевой стенки 5 к высоте продольного борта 6 L/L выполнено в пределах 1,3-1,5, что позволяет увеличить объем кузова и грузоподъемность вагон-самосвала. Необходимо отметить, что при выполнении отношение высоты торцевой стенки 5 к высоте продольного борта 6 меньше 1,3 не позволяет максимально увеличить объем кузова и грузоподъемность вагон-самосвала, а выполнение отношение высоты торцевой стенки 5 к высоте продольного борта 6 более 1,5 - происходит неоправданное увеличение массы тары вагон-самосвала. Соотношение длины вагона к расстоянию между пятниковыми узлами 20 L/L выполнено в пределах 1,5-1,6, при таких отношениях максимально снижается нагрузка на консольную часть нижней рамы 2 вагон-самосвала и консольные части кузова при выгрузке. Стояночный тормоз 8 закреплен посредством кронштейна к хребтовой балке 11 в середине вагона-самосвала. Механизм открывания 7 продольного борта 6 состоит из двуплечего рычага 44, шарнирно закрепленного на валу 45. Одно плечо рычага 44 через упорную тягу 46 соединено с нижней рамой 2. При наклоне кузова 1 упорная тяга 46, соединенная с нижней рамой 2, вращает рычаг 44, который через тягу 47 открывает продольный борт 6. Механизм открывания 7 продольного борта 6 обеспечивает: плавное открывание борта с опережением угла открывания продольного борта 6 по отношению к углу наклона кузова 1, надежное запирание продольных бортов 6 в поездном положении, открывание продольного борта 6 в сторону выгрузки при закрытом положении продольного борта 6 с противоположной стороны. Продольный борт 6 становится продолжением пола кузова 1 при его повороте на 45°, в конечном моменте разгрузки угол наклона к горизонту на 9° больше, чем угол наклона кузова.
Вагон-самосвал работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха в пневматические цилиндры 21 кузов 1 вагон-самосвала с находящимся в нем грузом переходит в наклонное положение, в результате чего основная часть груза самотеком разгружается. При подъеме кузова 1 продольный борт 6, обращенный к месту разгрузки, с помощью механизма открывания 7 поворачивается. При этом вместе с продольным бортом 6 поворачивается рычаг 44, который одновременно смещает и толкает тягу 47. После выгрузки груза и полного опорожнения кузова с помощью пневматических цилиндров 21 и рычажных систем кузов 1 продольный борт 6 возвращается в исходное положение в обратной последовательности.
Использование предлагаемой конструкции кузова в вагон-самосвалах позволит повысить объем кузова на 20%, соответственно, повысить и грузоподъемность, увеличить прочность конструкции вагон-самосвала за счет изменения конструкции хребтовой балки, снизить нагрузку на консольную часть рамы вагона и кузова, упростить конструкцию вагона-самосвала, соответственно, снизить трудоемкость его изготовления и материалоемкость, повысить надежность эксплуатации за счет увеличения прочности конструкции, а также улучшить эксплуатационные характеристики и снизить массу тары вагона.