ПОЛУВАГОН

Полезная модель относится к области железнодорожной техники, а именно к грузовым железнодорожным полувагонам.
Известен полувагон (RU 170073 U1, опубл. 13.04.2017, МПК B61D 17/06), содержащий кузов с боковыми и торцевыми стенами, раму. Каждая торцевая стена содержит каркас и обшивку, выполнена с двойным перегибом и состоит из трех частей: верхней части, которая расположена вертикально, выполнена плоской и вынесена за пределы рамы, средней части, выполненной наклонной и направленной в сторону рамы, и нижней части, которая расположена вертикально.
Технической проблемой, присущей указанному решению, является наличие остатков сыпучего груза в местах соединения частей торцевых стен друг с другом и с боковыми стенами полувагона при разгрузке полувагона посредством грейфера, что также влечет за собой износ и деформацию частей торцевой стены при максимальном ее выносе за габариты рамы полувагона от прямого ударного воздействия челюстей грейфера. Благодаря выполнению торцевой стены кузова полувагона вынесенной за раму кузова в сторону межвагонного пространства, достигается увеличение погрузочного объема.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности разгрузки полувагона, например, посредством грейфера или вагоноопрокидывателя, и снижение износа его торцевых стен при сохранении прочности конструкции и объема полувагона, за счет уменьшения воздействия прямых ударных нагрузок на поверхности стены и зоны концентрации напряжений.
Указанный технический результат достигается тем, что в полувагоне, содержащем раму, сцепные устройства и кузов, включающий боковые стены и торцевые стены, при этом торцевая стена, расположенная над сцепным устройством, выполнена с двойным перегибом (изломом) и состоит из трех частей: верхней, средней и нижней, согласно настоящей полезной модели, верхняя часть торцевой стены выполнена наклонной наружу кузова. Высота верхней наклонной части торцевой стены может быть выполнена в диапазоне значений от 50 до 2500 мм, измеренная от верхней поверхности верхней обвязки кузова полувагона. Угол наклона верхней части торцевой стены может составлять от 1° до 60° относительно поперечной плоскости полувагона. Средняя часть торцевой стены может быть расположена под углом от 0° до 85° относительно поперечной плоскости полувагона. Высота нижней части торцевой стены может быть выполнена в диапазоне значений от 50 до 1000 мм, измеренная от верхней поверхности хребтовой балки рамы полувагона. Нижняя часть торцевой стены может быть выполнена наклонной.
Поперечная плоскость – это вертикальная плоскость (при нахождении вагона на горизонтальном выверенном пути и при условии, что кузов вагона размещен на тележках без перекоса, занимает вертикальное положение), перпендикулярная к среднему продольному сечению транспортного средства. Для полувагонов (железнодорожных вагонов) в поперечной плоскости лежат, например, стойки боковых стен кузова полувагона, торцевой лист концевой (лобовой) балки рамы полувагона, боковая поверхность верхних обвязок торцевых стен кузова полувагона.
Перегиб (излом) торцевой стены может быть выполнен плавным или резким. Термин «излом» недостаточно характеризует плавные переходы (сопряжение) между частями торцевой стены.
Заявляемая полезная модель отличается от ближайших аналогов тем, что верхняя часть торцевой стены выполнена наклонной и направлена наружу кузова полувагона, при этом высота верхней наклонной части может быть выполнена в диапазоне значений от 50 до 2500 мм и угол наклона верхней части может составлять от 1° до 60°, кроме того, средняя часть торцевой стены может быть расположена под углом от 0° до 85° относительно поперечной плоскости полувагона, а также нижняя часть торцевой стены может быть выполнена наклонной. Такое отличие от ближайших аналогов дает основание утверждать о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1 – главный вид полувагона, фиг. 2 – вид А фиг. 1.
Полувагон содержит кузов 1, закрепленный на раме 2, установленной на ходовые тележки 3, а также сцепные устройства 4. Кузов 1 содержит боковые стены 5, торцевые стены 6, угловые стойки 7 и верхние обвязки 1.1. Каждая торцевая стена 6 содержит каркас 6.1, обшивку 6.2, выполнена с двойным перегибом (изломом) и включает нижнюю часть 8, среднюю часть 9 и верхнюю часть 10. В представленном варианте, обе торцевые стены 6 расположены над сцепными устройствами 4.
Торцевая стена 6 вынесена за габариты рамы 2 на расстояние «L», измеренное по горизонтали (параллельно продольной оси полувагона) от верхней границы внутренней поверхности обшивки 6.2 верхней части 10 торцевой стены 6 до торцевой стенки концевой балки рамы 2 в месте установки ударной розетки. При этом верхняя часть 10 торцевой стены 6 выполнена наклонной с углом наклона «α» относительно поперечной плоскости полувагона и высотой «H», измеренной от верхней поверхности верхней обвязки 1.1 кузова 1 до линии перехода (начала перехода при плавном сопряжении) верхней части 10 в среднюю часть 9 торцевой стены 6 параллельно относительно поперечной плоскости полувагона (зрительно проведенной вертикально относительно рамы полувагона) в месте установки ударной розетки.
В представленном на фиг. 2 варианте выполнения торцевой стены 6 средняя часть 9 выполнена наклонно под углом «β» относительно поперечной плоскости полувагона. Нижняя часть 8 торцевой стены 6 выполнена высотой «h», измеренной от верхней поверхности хребтовой балки рамы 2 до линии перехода (начала перехода при плавном сопряжении) нижней части 8 в среднюю часть 9 торцевой стены 6 в месте установки ударной розетки. В представленном варианте торцевая стена 6 установлена на балки рамы 2.
В качестве опоры для торцевой стены могут выступать элементы рамы полувагона, например, концевая балка и/или боковые балки, а также пол кузова полувагона, в том числе, если пол вынесен за габариты рамы полувагона и установлен на кронштейнах или другим способом, кроме того, сами кронштейны, закрепленные на раме, или переходной элемент, расположенный на концевой балке.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышении эффективности разгрузки полувагона и снижении износа его торцевых стен при сохранении прочности конструкции и объема полувагона, достигается следующим образом.
Выполнение торцевой стены с двойным перегибом (изломом) с наклонной верхней частью, направленной наружу кузова полувагона позволяет повысить эффективность разгрузки полувагона и снизить износ его торцевых стенок за счет обеспечения плавного перехода от верхней части торцевой стены к средней части, что приводит при разгрузке полувагона вблизи торцевой стены грейфером к скольжению открытой челюсти грейфера по поверхностям обшивки верхней и средней частей торцевой стены полувагона по касательной, что снижает нагрузки, действующие на среднюю часть торцевой стены и место соединения ее с верхней и нижней частями, в отличие от ближайших аналогов.
Максимальное значение выноса торцевой стены равно 350 мм, измеренное по горизонтали (параллельно продольной оси полувагона) от торцевой стенки концевой балки рамы в месте установки ударной розетки до максимально выступающего элемента кузова полувагона в продольном направлении, в том числе элементы торцевой стены кузова полувагона и элементы, закрепленные на ней, например, лестницы, ограничено расстоянием между двумя соседними полувагонами, если полувагоны объединены друг с другом в один состав и движутся по кривому участку пути малого радиуса при сжатых поглощающих аппаратах, или расстоянием от оси автосцепки (сцепного устройства) до максимально выступающего элемента кузова полувагона с учетом лестниц и других элементов, которые могут быть закреплены на торцевой стене кузова полувагона. При увеличении выноса торцевой стены полувагона уменьшается расстояние от торцевой стены (каркаса) до оси автосцепки (сцепного устройства), что может привести к контакту торцевой стены с торцевой стеной соседнего полувагона, например, контакту каркасов торцевых стен соседних полувагонов, при объединении полувагонов в один состав при движении состава по железнодорожным путям.
По результатам проведенных геометрических расчетов при фиксированном максимальном значении выноса торцевой стены за габариты рамы полувагона, учитывая минимальные ограничения по высоте профиля каркаса торцевой стены и максимальные габариты полувагона по высоте, также для обеспечения удобства монтажа торцевой стены в конструкцию полувагона с учетом повышения эффективности разгрузки и сохранения максимального объема кузова полувагона: минимальное значение высоты «H» верхней наклонной части торцевой стены равна 50 мм при максимальном значении угла наклона верхней части равном 60°, и максимальное значение высоты «H» верхней наклонной части торцевой стены равна 2500 мм при минимальном значении угла наклона верхней части 1°, так как указанные размеры напрямую зависят друг от друга и указанных ограничений размеров полувагона. Также наибольшее значение высоты верхней части торцевой стены «Н» определяет критерий беспрепятственного взаимодействия кузова полувагона с лапой толкателя. При этом с учетом максимального значения выноса торцевой стены наружу и в зависимости от диапазона значений высоты профилей балок каркаса торцевой стены от 50 до 200 мм и диапазона толщины обшивки торцевой стены от 3 до 10 мм будет изменяться расстояние «L».
Высота нижней части торцевой стены выполнена в диапазоне значений от 50 до 1000 мм, при этом минимальное значение, равное 50 мм, обусловлено условиями беспрепятственного прохождения толкателя относительно полувагона при движении полувагона на вагоноопрокидыватель, а также удобством монтажа торцевой стены в конструкцию полувагона. Выполнение высоты нижней части торцевой стены более 1000 мм при сохранении величины выноса стены приводит к существенному уменьшению объема.
Расположение средней части торцевой стены под углом «β» относительно поперечной плоскости полувагона обеспечивает повышение эффективности разгрузки полувагона и снижение износа торцевой стены за счет более плавного перехода верхней части торцевой стены к средней, так как при разгрузке полувагона грейфером его челюсти будут скользить по поверхности торцевой стены без прямого ударного воздействия на нее, также, как и при выполнении верхней части торцевой стены вертикальной. Чем больше угол наклона средней части относительно поперечной плоскости полувагона, тем больше объем кузова, но при этом повышается воздействие от челюстей грейфера на среднюю часть торцевой стены при разгрузке полувагона грейфером. Максимальное значение угла «β» наклона средней части равно 85° и выбрано из условий обеспечения большего объема и обеспечения разгрузки полувагона посредством вагоноопрокидывателя, а также возможности реализации заявляемого решения стены с двойным перегибом. Однако не исключена возможность выполнения средней части под углом «β» равным 90° относительно поперечной плоскости полувагона, но необходимо учитывать, что это ухудшает эффективность разгрузки полувагона грейфером и на вагоноопрокидывателе.
Выполнение нижней части торцевой стены наклонной обеспечивает более плавный переход средней части торцевой стены в нижнюю часть, что также позволяет повысить эффективность разгрузки полувагона посредством грейфера и снизить износ торцевой стены за счет уменьшения воздействия прямых ударных нагрузок на поверхности стены и зоны концентрации напряжений. Кроме того, нижняя часть торцевой стены может быть выполнена в виде металлического листа или уголка. Торцевая стена, состоящая из трех частей, устанавливается на плоскую поверхность рамы, пола кузова или на кронштейны и приваривается стандартным швом.
Угловые стойки кузова полувагона (роль которой также может выполнять часть боковой стены кузова полувагона) должны повторять профиль торцевой стены с двойным перегибом для обеспечения соединения элементов кузова полувагона и отсутствия отверстий в кузове полувагона.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить эффективность разгрузки полувагона и снизить износ торцевых стен полувагона при сохранении прочности конструкции и объема полувагона.