Вагон-хоппер

Полезная модель относится к области железнодорожной техники, а именно к вагонам-хопперам.
Из уровня техники известен вагон-хоппер для минеральных удобрений (RU 30691 U1, МПК B61D 3/00, опубл. 10.07.2003), содержащий ходовые тележки, опирающуюся на них раму, включающую хребтовую и шкворневые балки, и закрепленный на раме кузов с коньковым полом, внутри которого установлена имеющая сквозное отверстие диафрагма, при этом кузов посредством подкосов соединен со шкворневыми балками рамы. Установленная внутри конькового пола диафрагма усилена пластиной, закрепленной по контуру отверстия этой диафрагмы посредством сварки, а в зонах соединения подкосов со шкворневыми балками закреплены усиливающие накладки.
Технической проблемой, присущей данному техническому решению, является недостаточная несущая способность шкворневой балки рамы, обусловленная возникновением значительных напряжений в узле заделки шкворневых балки на хребтовой балке в случае постановки данного вагона на тележки с увеличенной осевой нагрузкой и погрузки груза высокой насыпной плотности.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение несущей способности рамы вагона-хоппера, повышение прочности и грузоподъемности вагона-хоппера для обеспечения оптимальной перевозки грузов с высокой насыпной плотностью при переходе на повышенную осевую нагрузку, с минимальным внесением изменений в конструкцию вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в вагоне-хоппере, содержащем ходовые части, автосцепные устройства, тормозное оборудование, раму, включающую хребтовую и шкворневые балки, и закрепленный на раме кузов с крышей, боковыми и торцевыми стенками, согласно заявляемой полезной модели, на боковых сторонах шкворневых балок рамы симметрично установлены усиливающие элементы, выполненные в виде пластин.
Выполнение шкворневых балок рамы вагона-хоппера с усиливающими элементами обеспечивает увеличение несущей способности рамы, что приводит к повышению прочности и грузоподъемности вагона-хоппера, а также к увеличению объема перевозимого груза с высокой насыпной плотностью при переходе на максимальную осевую нагрузку. Усиливающие элементы, выполненные в виде пластин (накладки), установлены в местах концентрации напряжений, непосредственно вблизи соединения шкворневых балок с хребтовой балкой на боковых сторонах (боковых или вертикальных листах) шкворневых балок, где на шкворневые балки действует максимальный изгибающий момент. При этом конструкция шкворневых балок с усиливающими элементами полностью унифицирована со шкворневыми балками рам аналогичных видов/типов вагонов-хопперов.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что в усиливающих элементах шкворневой балки выполнены отверстия, тем самым, обеспечивая более надежное соединение усиливающего элемента с боковой стороной шкворневой балки рамы вагона-хоппера, образуя дополнительное место крепления.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что усиливающие элементы закреплены на боковых сторонах шкворневых балок посредством сварки. Сварные швы могут быть выполнены в соответствии с любой технологией сварки.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что усиливающие элементы закреплены на боковых сторонах шкворневых балок посредством элементов крепления. Элементы крепления могут представлять собой заклепки, болты и другие.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что усиливающие элементы соединены с верхним и нижним листами шкворневых балок, тем самым, увеличивая несущую способность рамы и повышая прочность шкворневой балки и конструкции рамы в целом, за счет увеличения площади соединения и опоры верхних и нижних листов шкворневой балки с вертикальными листами и соответственно увеличения площади распределения действующих нагрузок и максимального изгибающего элемента.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что усиливающие элементы соединены с нижней полкой хребтовой балки, что обеспечивает дополнительную опору шкворневых балок на хребтовую балку, а именно нижнюю полку, и повышение прочности шкворневой балки в месте действия максимального изгибающего момента, что приводит к увеличению несущей способности рамы и повышению прочности и грузоподъемности рамы в целом.
Возможный вариант развития основного технического решения заключается в том, что усиливающие элементы расположены на расстоянии от 0 до 300 мм от вертикальной стенки хребтовой балки. Усиливающие элементы могут быть соединены с вертикальной стенкой хребтовой балки, что обеспечивает повышение прочности крепления шкворневых балок к хребтовой, что также увеличивает несущею способность рамы. Максимальное значение расстояния обосновано результатами проведенных расчетов на прочность с выявлением наиболее нагруженной части шкворневой балки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: фиг. 1 –общий вид вагона-хоппера, фиг. 2 – вид на торцевую стенку вагона-хоппера, фиг. 3 – общий вид рамы вагона-хоппера с усиливающими элементами, фиг. 4 – сечение (А-А) рамы вагона-хоппера.
Вагон-хоппер, представленный на фиг.1 и 2, содержит ходовые части 1, автосцепные устройства 2, тормозное оборудование 3, раму 4 и закрепленный на раме кузов с крышей 5, боковыми 6 и торцевыми 7 стенками. Рама 4, представленная на фиг. 3, содержит хребтовую 8 и шкворневые 9 балки.
На фиг. 4 представлен вид на шкворневую балку сбоку (с торца). На вертикальных листах 10 (боковых сторонах) шкворневых балок 9 рамы 4 вагона-хоппера симметрично относительно хребтовой балки 8 установлены усиливающие элементы 11, выполненные в виде пластин. Крепление усиливающих элементов 11 к вертикальным листам 10 осуществлено посредством сварки, либо элементов крепления. Усиливающие элементы 11 выполнены с отверстиями 12 для обеспечения более надежного соединения с шкворневыми балками 9, в представленном варианте, посредством сварки. В представленном варианте на фиг. 4, усиливающие элементы 11 расположены на расстоянии 50 мм от вертикальной стенки хребтовой балки 8 рамы 4.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет увеличить несущую способность рамы вагона-хоппера, повысить прочность и грузоподъемность вагона-хоппера для обеспечения оптимальной перевозки грузов с высокой насыпной плотностью при переходе на повышенную осевую нагрузку, с минимальным внесением изменений в конструкцию вагона.