Грузовой вагон сочлененный

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Грузовой вагон сочлененный относится к области подвижного состава железных дорог, а именно к вагонам-цистернам, крытым вагонам, вагонам-хопперам, вагонам-платформам, полувагонам и др., предназначенным для перевозки разнообразных грузов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вагоны сочлененного типа широко распространены в странах Европы, США, Канаде, Китае и РФ. Главной особенностью таких вагонов является наличие узла сочленения, позволяющего лучше использовать погрузочное пространство и, как следствие, повысить полезную погонную нагрузку, уменьшить соотношение массы тары к грузоподъемности, сократить расходы на обслуживание и ремонт подвагонных тележек.
Опыт США показал, что применение сочлененных конструкций вагонов позволяет снизить на 7% прямые затраты и повысить на 25% провозную способность железных дорог. Технико-экономические преимущества вагонов сочлененного типа обоснованы более полным использованием осевой нагрузки и погрузочного пространства, что позволяет снизить себестоимость и повысить рентабельность перевозок.
Известны различные технические решения в данной области.
Известен вагон-цистерна сочлененный, состоящий из двух секций (патент US №3557708, опубл. 12.09.1968), каждая из которых включает котел с рамой, опирающийся внешней консолью на ходовую тележку, а смежной - на соединительную балку, которая опирается, в свою очередь, на две ходовые тележки.
Недостатком данного вагона является наличие в качестве соединения секций между собой соединительной балки, опирающейся на две тележки. Соединительная балка является сложной по конструкции, трудоемкой в изготовлении и металлоемкой. Кроме того, восприятие ударных нагрузок пятниковыми узлами в соединении тележки с балкой и балки с рамой котла без амортизирующих приборов снижает долговечность вагона.
Известен вагон-цистерна с двумя котлами (патент RU №111500, опубл. 12.01.2011), включающий два котла со сливно-наливным оборудованием, жестко закрепленных на четырех полурамах, установленных на четырех ходовых тележках, причем средние полурамы соединены жесткой, беззазорной, неразъемной сцепкой.
Жесткая, беззазорная, неразъемная сцепка предопределяет наличие двух сферических шарниров, располагаемых в непосредственной близости от рамы вагона.
Недостатком такого вагона является применение жесткой, беззазорной сцепки, которая приводит к унификации консолей рамы, что удорожает изготовление вагона. Сложность конструкции сферических шарнирных узлов увеличивает трудоемкость их сборки и демонтажа, а также требует более тщательного наблюдения в эксплуатации за их состоянием. Кроме того, соединение двух котлов жесткой, беззазорной, неразъемной сцепкой без применения поглощающих аппаратов, компенсирующих ударные нагрузки, снижает долговечность эксплуатации вагона.
Известны грузовые вагоны сочлененные по патенту RU №166180, опубл. 22.03.2016 и патенту RU №2561360, опубл. 22.03.2016 {последний принят за прототип).
Известное техническое решение имеет как 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, вверху средней части жесткой сцепки выполнен выступ, при этом расстояние от выступа до рамы вагона больше величины сжатия поглощающего аппарата, а хвостовики жесткой, неразъемной сцепки, контактирующие с элементами поглощающих аппаратов, выполнены сферическими.
В известном техническом решении удается повысить надежность и долговечность сочлененного вагона, снизить затраты при его изготовлении и эксплуатации, а также повысить грузоподъемность и погонную нагрузку на путь.
Однако в условиях острой конкуренции на рынках вагоностроения требуется дальнейшее усовершенствование вагонного парка и разработка улучшенных конструкций грузовых сочлененных вагонов, обеспечивающих еще большую грузоподъемность, их заполняемость и безопасность эксплуатации.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предложен грузовой вагон сочлененный, состоящий по меньшей мере из двух секций, каждая из которых включает кузов и раму с размещенными в ее консольных частях ударно-тяговыми приборами, включающими поглощающие аппараты, задние упоры с опорными поверхностями, опорные плиты, соединенных жесткой неразъемной сцепкой, при этом расстояние между кузовами секций превышает суммарную величину сжатия поглощающих аппаратов смежных секций. Сумму расстояний от опорной поверхности заднего упора до края кузова смежных секций находится в диапазоне: L1+L2=0,8÷1,0 (Lyп-2h-Δl-Δ2-Δ3), где Lyп - расстояние между опорными поверхностями задних упоров смежных секций, h - максимальный ход поглощающего аппарата, Δ1 - минусовой допуск на длину корпуса поглощающего аппарата, Δ2 - минусовой допуск на толщину опорной плиты, Δ3 - минусовой допуск на длину жесткой неразъемной сцепки. Предлагаемая конструкция грузового вагона сочлененного усовершенствована на основе математического моделирования и опытных испытаний, в результате которых определен допустимый диапазон суммы расстояний от опорной поверхности заднего упора до края кузова смежных секций.
При этом полностью исключается взаимодействие между кузовами секций, за счет чего обеспечивается безопасность эксплуатации при полном использовании погонной длины вагона.
Таким образом, технический результат предлагаемого решения состоит в повышении надежности и безопасности эксплуатации сочлененного вагона с одновременным обеспечением полного использования длины вагона.
Данный диапазон, который был определен по результатам математического моделирования и опытных испытаний, определяется следующим образом:
при сумме расстояний от опорной поверхности заднего упора до края кузова менее 0,8 (Lyп-2h-Δ1-Δ2-Δ3) недоиспользуется погонная длина сочлененного вагона, а при сумме расстояний от опорной поверхности заднего упора до края кузова более 1,0 (Lyп-2h-Δ1-Δ2-Δ3) возможно взаимодействие между кузовами секций, которое может привести к их деформации и разрушению.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими чертежами:
фиг. 1, фиг. 2, на которых приведен общий вид одного из примеров грузового сочлененного вагона - вагона-цистерны,
фиг. 3, на которой приведен вид А на фиг. 1,
где
1 - кузов вагона,
2 - консольная часть,
3 - ходовые тележки,
4 - тормоз,
5 - автосцепки,
6 - поглощающий аппарат,
7 - задний упор,
8 - жесткая неразъемная сцепка;
9 - опорная плита.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Грузовой вагон сочлененный содержит два кузова 1 с рамой, в консолях 2 которой размещены автосцепки 5 и ударно-тяговые приборы, включающие поглощающие аппараты 6, установленные на ходовые тележки 3, оборудованные тормозом 4. На внешних консольных частях рам кузова размещены автосцепки 5. Внутренние консольные части рам кузовов секций соединены жесткой, неразъемной сцепкой 8. Предлагаемая конструкция обеспечивает надежность и безопасность эксплуатации сочлененного вагона.
Расстояние между кузовами 1 секций, как на прямом, так и на криволинейном участках железнодорожного пути больше суммарной величины сжатия поглощающих аппаратов 6, установленных в смежных консолях рам кузовов секций.
В средней части жесткой сцепки 8 выполнен выступ, расстояние от которого до рамы вагона больше величины сжатия поглощающего аппарата 6.
Сумма расстояний от опорной поверхности заднего упора 7 до края кузова смежных секций находится в диапазоне: L1+L2=0,8÷1,0 (Lyп-2h-Δ1-Δ2-Δ3), где Lyп - расстояние между опорными поверхностями задних упоров смежных секций,
h - максимальный ход поглощающего аппарата,
Δ1 - минусовой допуск на длину корпуса поглощающего аппарата,
Δ2 - минусовой допуск на толщину опорной плиты,
Δ3 - минусовой допуск на длину жесткой неразъемной сцепки.
Применение в конструкции грузового вагона сочлененного предлагаемых диапазонов расстояний от края кузова до опорной поверхности задних упоров смежных секций позволяет избежать взаимодействия между кузовами секций при прохождении криволейных участков пути, которое может привести к их деформации и разрушению, а также позволяет создать такую конструкцию вагона, при которой обеспечивается наиболее полное использование погонной длины вагона.
Таким образом, с помощью предлагаемого решения повышается надежность и безопасность эксплуатации сочлененного вагона с одновременным обеспечением полного использования погонной длины вагона.
Настоящая полезная модель не ограничена конкретными вариантами, раскрытыми в описании в иллюстративных целях, и охватывает все возможные модификации и альтернативы, входящие в объем настоящей полезной модели, определенный формулой полезной модели.