ПОЛУВАГОН

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции кузовов универсальных полувагонов, в частности, конструкции торцевой стены полувагона.
Известна конструкция железнодорожного грузового вагона [Патент РФ на полезную модель №158625 опубликовано 20.01.2016], состоящая из кузова с рамой, боковыми и торцевыми стенами, тормозного оборудования, тележки и автосцепки, а верхняя часть торцевой стены выполнена плоской и вынесена за пределы рамы, нижняя граница вынесенной торцевой стены соединена с рамой наклонным участком, причем наружная длина кузова меньше расстояния между осями автосцепок полувагона на 550-700 мм.
3
Данный патент соответствует полувагону модели 12-2143, у которого объем кузова равен 94 м.
Существенным недостатком данной конструкции является недостаточный объем кузова, который предлагается увеличить за счет длины кузова, которое, в свою очередь, возможно приведет к увеличению длины по осям сцепления автосцепок - одного из обязательных параметров ГОСТ 26725-97 «Полувагоны четырехосные универсальные магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия». В результате вагон перестает считаться универсальным, и перевозка грузов в нем будет производиться по увеличенному тарифу, что делает его менее эффективным в эксплуатации.
Еще одним существенным недостатком является выполнение торцевой стены плоской, то есть бескаркасной, что снижает прочность кузова и приводит к изломам торцевой стены, как следствие - происходит выпадение транспортируемого груза на железнодорожные пути, тем самым перевозка грузов в кузове становится невозможной.
Вышеперечисленные недостатки указывают на ограничение функционала полувагона из-за отсутствия прочности и жесткости торцевой стены кузова, а также указывают на непригодность в условиях серийного производства.
Также известна конструкция полувагона [Патент РФ на полезную модель №158582 опубликовано 03.03.2015], состоящая из ходовых тележек, автосцепных устройств, тормозного оборудования, кузова, состоящего из основания в виде балочного каркаса, содержащего хребтовую, две шкворневые и две концевые балки, соединенные с основанием боковых и торцевых стен, при этом каждая торцевая стена состоит из каркаса и обшивки и включает в себя верхнюю часть и нижнюю часть, при этом верхняя часть расположена вертикально и выполнена плоской формы, а нижняя часть расположена наклонно и соединяет верхнюю часть с концевой балкой, причем верхняя часть торцевой стены расположена на расстоянии от 100 до 300 мм, измеренном по горизонтали от обшивки верхней части торцевой стены до средней части торцевой поверхности концевой балки в месте установки ударной розетки.
3
Данный патент соответствует полувагону модели 12-9853, у которого объем кузова равен 92 м.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком данной конструкции является выполнение соединения верхней части торцевой стены со средней частью торцевой поверхности концевой балки в месте установки ударной розетки таким образом, что верхняя часть торцевой стены расположена на расстоянии от 100 до 300 мм, измеренном по горизонтали от обшивки верхней части торцевой стены до средней части торцевой поверхности концевой балки в месте установки ударной розетки.
Расположение данных элементов в значительной степени снижает технологичность изготовления кузова полувагона ввиду сложной конструкции торцевой стены кузова полувагона, требующей при изготовлении больших трудозатрат, что в совокупности является весьма трудоемким процессом, увеличивающим производственный цикл.
Вышеперечисленные недостатки приводят к значительному удорожанию изготовления конструкции кузова полувагона.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции кузова полувагона с увеличением внутреннего пространства кузова, обеспечивающей повышение жесткости и прочности кузова в нижней части торцевой стены, а также уменьшением трудозатрат при установке торцевой стены полувагона на раму полувагона.
Поставленная задача решается за счет того, что длина кузова полувагона составляет диапазон от 13372 мм до 13392 мм, ширина кузова вагона не превышает 3207 мм, а при порожнем полувагоне высота полувагона от уровня головки рельса не превышает 3813 мм, при этом высота от уровня головки рельса до нижнего пояса боковой стены, составляет диапазон от 1355 мм до 1369 мм.
Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что полувагон железнодорожный содержит тележки, автосцепные устройства, тормозное оборудование и кузов, включающий раму с крышками в полу, состоящую из двухсекционной хребтовой балки, концевых, шкворневых, промежуточных балок, также на раму установлены торцевые и боковые стены, выполненные плоской формы и состоящие из верхних обвязок, поясов, стоек и обшивки, при этом каждая торцевая стена имеет несколько участков, причем верхний участок выдвинут за концевую балку рамы, при длина кузова полувагона составляет диапазон от 13372 мм до 13392 мм, ширина кузова вагона не превышает 3207 мм, а высота полувагона от уровня головки рельса не превышает 3813 мм, при этом высота от уровня головки рельса до нижнего пояса боковой стены составляет диапазон от 1355 мм до 1369 мм.
В нижней части кузова со стороны каждой торцевой стены установлен торцевой порожек, соединяющий обшивку торцевой стены с концевой балкой.
Отношение высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции хребтовой балки составляет более 2,38.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид полувагона;
Фиг. 2 -полувагон (вид Г);
Фиг. 3 - полувагон (разрез А-А);
Фиг. 4 - торцевая стена полувагона;
Фиг. 5 - торцевая стена полувагона (разрез Б-Б);
Фиг. 6 - общий вид рамы полувагона;
Фиг. 7 - рама полувагона (разрез В-В).
Полувагон железнодорожный (1) содержит тележки (2), автосцепные устройства (3), тормозное оборудование (4) и кузов (5). Кузов (5) включает раму (6) с крышками (7) в полу (8), состоящую из двухсекционной хребтовой балки (9), концевых (10), шкворневых (11), промежуточных балок (12). На раму (6) установлены торцевые (13) и боковые (14) стены, выполненные плоской формы и состоящие из верхних обвязок (15), поясов (16), стоек (17) и обшивки (18). Каждая торцевая (13) стена имеет несколько участков (19), причем верхний участок (19.1) выдвинут за концевую (10) балку рамы (6). Длина (L) кузова (5) полувагона (1) составляет диапазон от 13372 мм до 13392 мм, а ширина (B) кузова (5) полувагона (1) не превышает 3207 мм. Высота (H) полувагона от уровня головки рельса (20), при порожнем полувагоне, не превышает 3813 мм, при этом высота (h) от уровня головки рельса (20) до нижнего пояса боковой стены (21) составляет диапазон от 1355 мм до 1369 мм.
В нижней части кузова (5) со стороны каждой торцевой (13) стены установлен торцевой порожек (22), соединяющий обшивку (18) торцевой (13) стены с концевой (10) балкой.
Отношение высоты (b) нижней секции (9.1) хребтовой балки (9) к высоте (a) верхней секции (9.2) хребтовой балки (9) составляет более 2,38.
3
3
3
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что длина кузова полувагона составляет диапазон от 13372 мм до 13392 мм, ширина кузова полувагона не превышает 3207 мм, а высота полувагона от уровня головки рельса не превышает 3813 мм, при этом высота от уровня головки рельса до нижнего пояса боковой стены составляет диапазон от 1355 мм до 1369 мм, позволяет увеличить внутренний объем кузова, располагающийся в диапазоне от 94,18 мдо 94,73 м, при этом средний показатель величины объема кузова равен 94,45 м.
Выполнение в нижней части кузова со стороны каждой торцевой стены торцевого порожка, который соединяет обшивку каждой торцевой стены с концевой балкой позволяет повысить прочность в нижней части кузова полувагона.
Выполнение отношений высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции хребтовой балки таким образом, что оно составляет более 2,38, позволяет увеличить объем кузова, уменьшить центр тяжести полувагона, и, как следствие, повысить динамические качества вагона.
Данный объем кузова был получен следующим образом:
1
1
- учитывая, что наружная длина кузова составляет диапазон от 13372 мм до 13392 мм, а толщина (S) верхней обвязки торцевой стены составляет 174 мм с каждой из сторон, то внутреннюю длину (L) кузова можно высчитать следующим образом:
min: 13372 мм - (174 мм+174 мм) = 13372 мм - 348 мм = 13024 мм.
max: 13392 мм - (174 мм+174 мм) = 13392 мм - 348 мм = 13044мм.
2
1
- учитывая, что наружная ширина (B) кузова полувагона не превышает 3207 мм, а толщина (S) верхней обвязки боковой стены 124,00 мм с каждой стороны, то внутреннюю ширину (B) кузова можно высчитать следующим образом:
3207 мм - (124 мм+124 мм) = 3207 мм - 248 мм = 2959 мм.
- при этом внутренняя высота кузова (A) составляет разность (H-h):
min: 3813 мм - 1355 мм = 2458 мм.
max: 3813 мм - 1369 мм = 2444 мм.
- объем кузова рассчитывается как произведение длины, ширины и высоты:
3
min: 13024 мм×2959 мм×2458 мм = 94,73 м.
3
max: 13024 мм×2959 мм×2444 мм = 94,18 м.
3
3
3
Средний объем кузова равен (94,18 м + 94,73 м)/2 = 94,45 м.
3
3
3
Таким образом, вариант исполнения полувагона с длиной кузова, составляющего диапазон от 13372 мм до 13392 мм, шириной кузова полувагона, не превышающего 3207 мм, а высотой полувагона от уровня головки рельса, не превышающей 3813 мм, и высотой от уровня головки рельса до нижнего пояса боковой стены, составляющей диапазон от 1355 мм до 1369 мм, обеспечивает внутренний объем кузова, располагающийся в диапазоне от 94,18 мдо 94,73 м, причем средний показатель величины объема кузова равен 94,45 м.
Данное отношение высот хребтовой балки было получено следующим образом:
Высота (a) верхней секции составляет 128,5 мм.
Высота (b) нижней секции составляет 307 мм.
Отношение (b)/(a) = 307 мм /128,5 мм = 2,389.
То есть, отношение высоты нижней секции хребтовой балки к высоте верхней секции хребтовой балки составляет более 2,38.
В настоящее время на заявленную полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.