ВОСЬМИОСНЫЙ ВАГОН-ДУМПКАР

Заявляемая полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и в частности может применяться для тяжелых условий работы при перевозке скальных пород и руд.
Из источника «Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп.» / Л.А. Шадур и др.- М.: Транспорт, 1980, 439 с. известно описание конструкций типовых вагонов-самосвалов (думпкаров). Эти вагоны отличаются наклоняющимся при выгрузке грузов кузовом с откидывающимися вниз бортами, предохраняющими путь от засорения при разгрузке. Наклон кузова может осуществляться на любую сторону железнодорожного пути с помощью пневматических цилиндров. Боковой борт, откидываясь в сторону наклона кузова, служит продолжением пола, сжатый воздух поступает в цилиндры от компрессора локомотива или стационарной установки. Кузов возвращается в транспортное положение под действием собственного веса или принудительно с помощью цилиндров двойного действия. В зависимости от назначения и условий эксплуатации, вагоны-самосвалы могут изготавливаться с односторонней разгрузкой, а при необходимости – с электрогидравлическим приводом наклона кузова. Также, в зависимости от габаритов и грузоподъемности, данные вагоны-самосвалы могут быть четырёх и восьмиосными.
Электрогидравлическая система разгрузки состоит из мотор-насосной установки на локомотиве, состоящей, в свою очередь, из двигателя постоянного тока, являющегося приводом компрессора, и поршневого насоса. Гидравлическая система разгрузки, смонтированная на каждом вагоне, состоит из четырех разгрузочных цилиндров, соединенных гибкими шлангами высокого и низкого давлений, двух трехпозиционных кранов и межвагонных соединений. Цилиндры на поворотных цапфах закреплены на нижней раме вагона-самосвала. Применение гидравлических разгрузочных цилиндров позволяет ускорить цикл разгрузки вагонов-самосвалов.
Из источника «Вагоны-самосвалы.» / А.И. Логинов, Н.Е. Афанаскин. - М., Машиностроение, 1975, 192 с. известна конструкция вагона-самосвала ЭГД-105 грузоподъёмностью 105 т. Особенностью вагона-самосвала ЭГД-105 является электрогидравлическая система разгрузки дистанционного управления.
Также из этого источника известна конструкция восьмиосного вагона-самосвала 2ВС-180, содержащая кузов, нижнюю раму, включающую хребтовую балку, шкворневые балки с кронштейнами, поперечные балки-кронштейны для разгрузочных гидроцилиндров, лобовой лист, ходовую часть, состоящую из двух четырёхосных тележек, каждая из которых составлена из двух двухосных тележек, попарно соединённых связывающей балкой, разгрузочные цилиндры (прототип).
Технической проблемой, присущей описанным устройствам из уровня техники, является увеличенная масса тары при использовании пневматических цилиндров, что приводит к снижению грузоподъёмности вагона-думпкара в целом.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является совершенствование конструкции вагона-думпкара, направленное на повышение прочности кузова, в частности, на повышение прочности узла цилиндровых балок в местах крепления гидроцилиндров, оптимальное использование межтележечного пространства и общей длины вагона.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение массы тары вагона-думпкара, соответственно, увеличение грузоподъемности, повышение прочности кузова при сохранении маневренности.
Указанный технический результат обеспечивается восьмиосным вагоном-думпкаром, содержащим кузов, нижнюю раму, включающую хребтовую балку, шкворневые балки с кронштейнами, поперечные балки-кронштейны для разгрузочных гидроцилиндров, лобовой лист, ходовую часть, состоящую из двух четырехосных тележек, каждая из которых составлена из двух двухосных тележек, попарно соединённых связывающей балкой, разгрузочные гидроцилиндры, по одному разгрузочному гидроцилиндру на каждой стороне установлено между четырехосными тележками и по одному гидроцилиндру установлено на крайних поперечных балках-кронштейнах для разгрузочных гидроцилиндров, расположенных на концах хребтовой балки; крайние балки-кронштейны для цилиндров, могут быть расположенные на концах хребтовой балки, выполнены шириной «а», исходя из условия, что половина ширины «а» не превышает расстояние «b» от осевой линии гидроцилиндра до наружной поверхности лобового листа; расстояние от осевой линии гидроцилиндра до наружной поверхности лобового листа может быть выполнено величиной из диапазона от 300 до 350 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что по одному разгрузочному гидроцилиндру на каждой стороне установлено между четырёхосными тележками и по одному гидроцилиндру установлено на крайних балках-кронштейнах цилиндров расположенных на концах хребтовой балки; крайние балки-кронштейны для  цилиндров, расположенные на концах хребтовой балки, выполнены шириной «а», исходя из условия, что половина ширины «а» не превышает расстояние «b» от осевой линии гидроцилиндра до наружной поверхности лобового листа; расстояние от осевой линии гидроцилиндра до наружной поверхности лобового листа имеет величину из диапазона от 300 до 350 мм.
Особенностью данного вагона является то, что по одному разгрузочному гидроцилиндру установлено на каждой стороне вагона между четырехосными тележками и по одному гидроцилиндру установлено на крайних балках-кронштейнах цилиндров, расположенных на концах хребтовой балки. Применение гидроцилиндров компактного размера по предлагаемой компоновочной схеме позволяет скомпоновать восьмиосный вагон-самосвал повышенной грузоподъёмности в пределах длины стандартного шестиосного вагона-самосвала. Под термином «стандартный» следует понимать длину обычного вагона-самосвала, снабженного двумя трехосными тележками и пневматическими цилиндрами разгрузки, используемыми в большинстве известных конструкций. В целом такое решение позволяет сформировать состав повышенной грузоподъемности такой же длины, как из шестиосных вагонов и использовать для его эксплуатации существующую инфраструктуру. Установка гидроцилиндров на крайних балках-кронштейнах цилиндров позволяет равномерно распределить нагрузки, действующие на кузов, но при этом конструкция балок и место их расположения относительно торца кузова должны удовлетворять рекомендуемым нормам расчетов на прочность. Проверка прочности данного участка конструкции проводилась по эмпирическим нормам, на основе опытных данных, когда прочность оценивалась путем измерения напряжений в опытных образцах. В результате была выявлена зависимость, при которой обеспечивались наилучшие прочностные показатели балок-кронштейнов цилиндров. Таким образом, одним из вариантов реализации полезной модели предусмотрено то, что крайние балки-кронштейны цилиндров, расположенные на концах хребтовой балки, выполнены шириной «а», половина которой не превышает расстояние «b» от осевой линии гидроцилиндра до наружной поверхности лобового листа. Кроме того, возможен частный случай, при котором расстояние «b» от осевой линии гидроцилиндра до наружной поверхности лобового листа может иметь величину в диапазоне от 300 до 350 мм.
Заявляемое техническое решение поясняется фигурами, на которых представлена предлагаемая конструкция восьмиосного вагона-думпкара:
- на Фиг. 1 показан общий вид восьмиосного вагона-думпкара;
- на Фиг. 2 показан увеличенный фрагмент восьмиосного вагона-думпкара.
Восьмиосный вагон-думпкар содержит кузов 1 (Фиг. 1, 2), нижнюю раму 2, включающую хребтовую балку 3, шкворневые балки 4 с кронштейнами, поперечные балки-кронштейны 5 для разгрузочных гидроцилиндров, лобовой лист 6, ходовую часть, состоящую из двух четырехосных тележек, каждая из которых составлена из двух двухосных тележек 7, попарно соединенных связывающей балкой, шесть разгрузочных гидроцилиндров 8, по три на каждой стороне вагона. Особенностью данного вагона является то, что по одному разгрузочному гидроцилиндру 8 установлено на каждой стороне вагона между четырехосными тележками и по одному гидроцилиндру установлено на крайних балках-кронштейнах 5, расположенных на концах хребтовой балки 3. Также одним из вариантов реализации полезной модели предусмотрено то, что крайние балки-кронштейны 5, расположенные на концах хребтовой балки 3, выполнены шириной «а», исходя из условия, что половина ширины «а» меньше или равна расстоянию «b» от осевой линии гидроцилиндра 8 до наружной поверхности лобового листа 6. Расстояние «b» от осевой линии гидроцилиндра  8 до наружной поверхности лобового листа 6 может иметь величину от 300 до 350 мм.
Восьмиосный вагон-думпкар используют следующим образом.
При активации источник нагнетает по трубопроводам рабочую жидкость в нижнюю полость гидроцилиндров 8. С учетом предложенной компоновочной схемы обеспечивается равномерное распределение нагрузки, действующей на кузов 1. Происходит наклон кузова 1 на угол от 45° до 50°, после чего конечный выключатель размыкает цепь управления разгрузкой. При наклоне кузова груз под действием силы тяжести высыпается. Производится разгрузка груза. После завершения разгрузки активируется подача рабочей жидкости в верхнюю полость гидроцилиндров 8. Происходит возвращение кузова 1 в поездное положение.
Предлагаемая полезная модель направлена на усовершенствование известной конструкции восьмиосного вагона-думпкара с применением гидравлической системы разгрузки. Применение длинномерных четырехосных тележек позволяет компенсировать вертикальные и горизонтальные динамические усилия, возникающие при движении тяжеловесного вагона, а также обеспечивает вписывание вагона на участках пути с кривыми малого радиуса в местах эксплуатации вагонов-думпкаров. Специфические недостатки железнодорожных путей в упомянутых местах эксплуатации учитываются при проектировании ходовых частей и элементов рессорного подвешивания, которое должно обладать достаточным демпфированием. Вместе с тем, гидравлическая система разгрузки позволяет снизить массу вагона-думпкара, повысить его грузоподъёмность, обеспечить устойчивость вагона-думпкара от опрокидывания. Применение компактных гидравлических цилиндров вместо пневматических позволяет уменьшить длину восьмиосных вагонов. Реализация рационального компоновочного решения предложенной конструкции является основным предметом данной полезной модели.
Таким образом, предложенная компоновочная схема размещения гидроцилиндров на нижней раме восьмиосного вагона-думпкара с учетом размеров в указанных диапазонах, обеспечивает снижение массы тары вагона-думпкара, увеличение грузоподъемности, повышение прочности кузова при сохранении маневренности, позволяет оптимально использовать межтележечное пространство и общую длину вагона.