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, которая выполнена наклонной и направленной в сторону рамы, и нижней части, которая расположена вертикально.
Технической проблемой, присущей указанному решению, является недостаточный погрузочный объем полного использования осевой нагрузки 25 тс и более при перевозке грузов с малой насыпной плотностью, например, каменного угля.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение объема кузова полувагона с сохранением длины рамы полувагона, что обеспечивает возможность перевоза большего объема груза.
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, нижняя часть торцевой стены выполнена наклонной и направлена наружу кузова. Высота нижней наклонной части торцевой стены может быть выполнена в диапазоне значений от 50 до 1000 мм, измеренная от верхней поверхности хребтовой балки рамы полувагона. Угол наклона нижней наклонной части торцевой стены может составлять от 1° до 85° относительно поперечной плоскости полувагона. Нижняя наклонная часть торцевой стены может быть снабжена усиливающими элементами. Средняя часть торцевой стены может быть расположена под углом от 0° до 90° относительно поперечной плоскости полувагона. Верхняя часть торцевой стены может быть выполнена наклонной относительно поперечной плоскости полувагона и иметь высоту в диапазоне значений от 50 до 2500 мм, измеренную от верхней поверхности верхней обвязки кузова полувагона.
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 нижняя часть торцевой стены выполнена наклонной и направлена наружу кузова полувагона, при этом высота нижней наклонной части может быть выполнена в диапазоне значений от 50 до 1000 мм и угол наклона нижней части может составлять от 1° до 85°, кроме того, средняя часть торцевой стенки может быть расположена под углом от 0° до 90° относительно поперечной плоскости полувагона, а также верхняя часть торцевой стенки 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 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 нижняя часть 8 торцевой стены 6 выполнена наклонно с углом наклона «α» относительно поперечной плоскости полувагона, высотой «h», измеренной от верхней поверхности хребтовой балки рамы 2 до линии перехода (начала перехода при плавном сопряжении) нижней части 8 торцевой стены 6 в среднюю часть 9 в месте установки ударной розетки. Кроме того, нижняя часть 8 продлена за торцевую стенку концевой балки рамы 2 полувагона на расстояние «l», измеренное по горизонтали (параллельно продольной оси полувагона) для удобства измерения от наружной поверхности обшивки 6.2 (при этом толщина обшивки может быть выполнена в диапазоне от 3 до 10 мм, что существенного влияния на изменение объема кузова не оказывает) на линии перехода (начала перехода при плавном сопряжении) нижней части 8 торцевой стены 6 в среднюю часть 9 до торцевой стенки концевой балки рамы 2 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. Верхняя часть 10 торцевой стены 6 выполнена высотой «H», измеренной от верхней поверхности верхних обвязок 1.1 кузова 1. В представленном варианте нижняя часть 8 торцевой стены 6 установлена на раму 2.
В качестве опоры для торцевой стены могут выступать элементы рамы полувагона, например, концевая балка или боковые балки, а также пол кузова полувагона, в том числе, если пол вынесен за габариты рамы полувагона и установлен на кронштейнах или другим образом, кроме того, сами кронштейны, закрепленные на раме, или переходной элемент, расположенный на концевой балке.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в увеличении объема кузова полувагона с сохранением длины рамы полувагона, что обеспечивает возможность перевоза большего объема груза, достигается следующим образом.
Выполнение торцевой стены с двойным перегибом (изломом) с наклонной нижней частью обеспечивает вынос торцевой стены за габариты рамы полувагона непосредственно в нижней части в сторону межвагонного пространства, что позволяет увеличить погрузочный объем кузова полувагона, по проведенным расчетам, не менее, чем на 5% в отличие от ближайших аналогов.
Максимальное значение выноса торцевой стены, равное 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) полувагона 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. Кроме того, значение выноса нижней части торцевой стены за габариты рамы полувагона при движении полувагона по железнодорожным путям ограничено из-за динамического движения сцепного устройства, которое может соударяться с нижней частью торцевой стены при большом угле ее наклона, а также ограничено использованием и непосредственно размещением лап толкателя при разгрузке полувагона на вагоноопрокидывателе. Также критерий беспрепятственного взаимодействия кузова полувагона с лапой толкателя определяет наибольшее значение высоты верхней части торцевой стены «Н».
По результатам проведенных геометрических расчетов при фиксированном максимальном значении выноса торцевой стены кузова полувагона, учитывая указанные выше ограничения и максимальные габариты полувагона по высоте и максимальное увеличение объема кузова: минимальное значении высоты «h» нижней наклонной части торцевой стены при максимальном угле наклона «α» нижней части торцевой стены 85° составляет 50 мм, в этом случае для исключения контакта сцепного устройства с нижней частью торцевой стены при всех возможных перемещениях сцепного устройства расстояние «l» не должно превышать 130 мм, максимальное значение высоты «h» нижней наклонной части при минимальном угле наклона «α» нижней части торцевой стены 1° составляет 1000 мм. 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».
Для обеспечения сохранения прочности конструкции и возможности использования заявляемой полезной модули на всех типах разгрузки полувагонов нижняя часть торцевой стены может быть дополнительно снабжена усиливающими элементами.
Расположение средней части торцевой стены под углом «β» обеспечивает увеличение объема кузова полувагона при малом угле наклона нижней части, а также увеличение за счет более плавного перехода от нижней части торцевой стены к верхней, учитывая ограничения на вынос торцевой стены полувагона. Чем больше угол наклона «β» средней части, тем больше расстояние выноса верхней части торцевой стены полувагона. Максимальное значение угла наклона «β» средней части равно 90° и выбрано из условий обеспечения большего объема и обеспечения разгрузки полувагона посредством вагоноопрокидывателя, а также возможности реализации заявляемого решения стены с двойным перегибом.
Выполнение верхней части торцевой стены наклонной обеспечивает увеличение объема кузова полувагона при малом угле наклона или высоте нижней части торцевой стены. Также учитывая ограничения максимального выноса торцевой стены за габариты рамы полувагона и ограничения габаритов полувагона, высота верхней части торцевой стены может быть выполнена в диапазоне значений от 50 до 2500 мм.
Угловые стойки кузова полувагона (роль которых также может выполнять часть боковой стены кузова полувагона) должны повторять профиль торцевой стены с двойным перегибом для обеспечения соединения элементов кузова друг с другом и отсутствия сквозных отверстий в кузове полувагона.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет увеличить объем кузова полувагона с сохранением длины рамы полувагона, что обеспечивает возможность перевоза большего объема груза.