ВАГОН-ХОППЕР СОЧЛЕНЕННОГО ТИПА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции вагонов-хопперов.
Известен крытый вагон-хоппер для перевозки минеральных удобрений (Вагоны. Конструкция, теория, расчёт, под ред. Шадура Л.А., М: «Транспорт», 1980 г., стр. 324), содержащий крышу с загрузочными люками, боковые стены, торцевые стены, наклонённые под углом 60°, а в нижней части выполнены боковые бункеры с люками и крышками для разгрузки минеральных удобрений на обе стороны железнодорожного пути.
Из уровня техники известен вагон-хоппер (RU 149541 U1, опубл. 10.01.2015, МПК B61D 7/00), содержащий ходовую часть и кузов, который установлен на ходовую часть и содержит по меньшей мере две последовательно расположенные секции для приёма груза. Ходовая часть содержит по меньшей мере три тележки, причём каждая секция кузова опирается на две тележки, а смежные секции кузова опираются непосредственно или опосредовано на общую тележку с возможностью поворота относительно неё. Каждая секция кузова содержит разгрузочные бункера для разгрузки перевозимого груза. Крайние секции кузова имеют консольную часть, в которой расположен по меньшей мере один разгрузочный бункер, а также торцевая стена выполнена вертикальной.
Техническими проблемами, присущими данному решению, являются низкие динамические характеристики вагона-хоппера при перевозке грузов с высокой насыпной плотностью вследствие неравномерного распределения нагрузок, действующих со стороны загруженного кузова на ходовые тележки по нормали (вертикальные нагрузки), возникающего по причине асимметричности кузова секции вагона-хоппера сочленённого типа относительно поперечной плоскости (перпендикулярной продольной оси), из-за опирания сочленённых секций на общую тележку, и неравномерного распределения груза высокой насыпной плотности внутри кузова секции. Кроме того, при неравномерном распределении нагрузок, действующих от загруженного кузова секции на тележки, грузоподъемность вагона-хоппера будет использоваться не полностью, что снижает эффективность перевозок.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является улучшение динамических характеристик груженого вагона-хоппера сочленённого типа при перевозке грузов с высокой насыпной плотностью за счёт обеспечения конструкцией кузова в консольной части секции равномерного распределения нагрузки, действующей по нормали на ходовые тележки со стороны загруженных секций.
Указанный технический результат достигается вагоном-хоппером сочленённого типа, включающим ходовую часть и последовательно расположенные секции для приёма груза, установленные на ходовую часть и соединённые между собой устройством сочленения, кузов каждой секции содержит боковые и торцевые стены, каждая из торцевых стенок в консольных частях кузовов сочленённых секций выполнена с наклонным участком под углом α к плоскости перпендикулярной продольной оси вагона, выдержанном в диапазоне значений от 1° до 50°, при этом верхняя граница торцевой стены расположена ближе к центру кузова секции, чем нижняя граница торцевой стены. Угол α может быть выполнен в диапазоне размеров от 5° до 20°. Наклонный участок может быть выполнен в нижней части торцевых стен, в верхней части торцевых стен и/или в средней части торцевых стен. Наклонный участок может быть выполнен на протяжении всей торцевой стены.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что каждая из торцевых стенок в консольных частях кузовов сочленённых секций выполнена с наклонным участком под углом α к вертикали к плоскости перпендикулярной продольной оси вагона, выдержанным в диапазоне значений от 1° до 50°, при этом верхняя граница торцевой стены расположена ближе к центру кузова секции, чем нижняя граница торцевой стены. Такое отличие даёт основание утверждать о соответствии предполагаемого технического решения критерию патентоспособности – новизна.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, где изображен вагон-хоппер сочленённого типа (схематичный вид).
Вагон-хоппер сочленённого типа включает ходовую часть 1 и установленные на ходовую часть 1 последовательно расположенные секции 2 для перевозки груза, соединённые между собой посредством устройства сочленения 3, при этом соседние секции 2 в зоне устройства сочленения 3 опираются непосредственно или опосредовано на одну общую промежуточную ходовую тележку 1. Кузов каждой секции 2 содержит боковые стены 4, торцевые стены 5 и разгрузочные бункеры 6. В представленном варианте в консольной части рамы также есть разгрузочный бункер 6. Размещённая в консольной части кузова секции 2 торцевая стена 5 кузова выполнена с наклонным участком 7 под углом α к плоскости 8, перпендикулярной продольной оси 9 вагона-хоппера, в представленном варианте угол наклона α равен 10°, и верхняя граница торцевой стены 5 расположена ближе к центру кузова секции 2, чем нижняя граница торцевой стены 5.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в улучшение динамических характеристик груженого вагона-хоппера сочленённого типа при перевозке грузов с высокой насыпной плотностью, достигается следующим образом.
Выполнение торцевой стены в консольной части кузова секции с наклонным участком под углом α к плоскости, перпендикулярной продольной оси вагона, в диапазоне значений от 1° до 50° с расположением верхней границы торцевой стены ближе к центру кузова секции, чем нижней границы торцевой стены позволяет сместить центр тяжести гружёной секции вагона-хоппера, скомпенсировать асимметричность кузова секции вагона-хоппера и обеспечить равномерное распределение нагрузок, действующих на ходовые тележки со стороны секций по нормали, в частности на ходовые тележки в консольных частях кузовов сочлененных секций вагона-хоппера и промежуточную ходовую тележку, что обеспечивает улучшение динамических характеристик груженого вагона-хоппера сочленённого типа.
Минимальный угол наклона α, равный 1°, обеспечивает минимальное смещение верхней части торцевой стены к центру кузова секции относительно нижней границы торцевой стены. Максимальный угол наклона α, равный 50°, выбран, исходя из величины угла естественного откоса грузов (минеральных удобрений) с наибольшим грузооборотом (наиболее массовых), для обеспечения полного заполнения внутреннего объёма консольной части кузова грузом при выполнении погрузочных работ. Выполнение угла наклона α в диапазоне размеров от 5° до 20° является наиболее предпочтительным вариантом исполнения наклонного участка торцевой стены в консольной части кузова сочлененных секций вагона-хоппера, так как указанный диапазон обеспечивает оптимальное смещение центра тяжести гружёной секции вагона-хоппера, что позволяет оптимальное скомпенсировать асимметричность кузова и равномерное распределение нагрузок, действующих на ходовые тележки в консольных частях кузовов сочлененных секций при перевозке большого числа различных грузов с широкой насыпной плотностью, что приводит к оптимальному улучшению динамических характеристик гружёного вагона-хоппера.
Выполнение наклонного участка в нижней, средней и верхней частях торцевой стены или на протяжении всей торцевой стены в консольной части кузова в одинаковой степени обеспечивает смещение центра тяжести гружёной секции вагона-хоппера и равномерное распределение действующих от загруженной секции на ходовую тележку нагрузок, что позволяет улучшить динамические характеристики гружёного вагона-хоппера сочлененного типа. Наиболее предпочтительным вариантом является выполнение наклонного участка в средней и в нижней части торцевой стены, что обеспечивает оптимальное улучшение динамических характеристик гружёного вагона-хоппера.
Таким образом, заявляемая полезная модель, всей своей совокупностью существенных признаков позволяет улучшить динамические характеристики груженого вагона-хоппера сочленённого типа при перевозке грузов с высокой насыпной плотностью за счёт обеспечения конструкцией кузова в консольной части секции равномерного распределения нагрузки, действующей по нормали на ходовые тележки со стороны загруженных секций, при перевозке грузов в широком диапазоне плотностей.