Железнодорожный вагон

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции железнодорожного грузового вагона.
Известна полезная модель по патенту России № 149541 «Вагон-хоппер» (опубл. 10.01.2015г.). Вагон-хоппер содержит кузов, который установлен на ходовой части и содержит, по меньшей мере, две последовательно расположенные секции, а ходовая часть содержит, по меньшей мере, три тележки. Причём каждая секция кузова опирается на две тележки, а смежные секции кузова опираются непосредственно или опосредованно на общую тележку, при этом секции кузова имеют консольные части.
Недостатком известного вагона-хоппера является нерациональное использование пространства между секциями, в результате чего уменьшается объём кузова и грузоподъёмность вагона.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение объёма и грузоподъёмности кузова вагона.
Технический результат достигается за счёт того, что железнодорожный вагон содержит кузов, включающий две секции, соединённые между собой с помощью узла сочленения, установленные своими консольными частями на крайние ходовые тележки и в области узла сочленения на общую среднюю ходовую тележку, отличается тем, что расстояние d между секциями кузова не превышает значения, равного (0,25Б – К), где Б – длина базы вагона, К – длина консольной части секции.
Таким образом, сокращение расстояния d между секциями при сохранении длины Б базы вагона позволяет увеличить объём каждой секции и железнодорожного вагона в целом. Увеличение длины каждой секции в направлении узла сочленения позволяет увеличить грузоподъёмность вагона, при этом сохранить его устойчивость.
Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображён железнодорожный вагон (вид сбоку), на фиг. 2 представлена схема распределения нагрузок железнодорожного вагона.
Железнодорожный вагон (фиг. 1) содержит кузов, включающий две секции 1, соединённые между собой с помощью узла 2 сочленения и имеющих консольные части, каждая секция опирается своей консольной частью на крайнюю тележку 3 и в месте соединения секции 1 совместно опираются на третью, общую среднюю тележку 4, автосцепные устройства 5. Расстояние d между секциями 1 составляет не более (0,25Б – К), где Б – длина базы вагона, К – длина консольной части секции. Каждая из тележек 3 и 4 выполняет функцию опоры.
Вагон, состоящий из кузова с двумя секциями 1, соединёнными узлом 2 сочленения, должен оказывать равное давление на крайние тележки 3 и среднюю тележку 4. Исходя из условия размещения и крепления грузов в железнодорожных вагонах, общий центр тяжести (ЦТ) груза должен располагаться на линии пересечения продольной и поперечной плоскостей симметрии вагона, т.е. в центре вагона. В случае наличия узла 2 сочленения секций 1 кузова - в центре каждой секции 1 кузова вагона. Исходя из места (фиг. 2) расположения центра массы груза в каждой секции 1, находящегося на 1/2 длины L секции, и из необходимости равномерного распределения нагрузки от массы двух секций 1, размещённых на трёх тележках 3 и 4, задаётся равенство:
2P = 3R,
где Р – нагрузка, т;
R – реакция опоры (каждой тележки 3 и 4), т.
Отсюда реакция каждой опоры составит: R = 2/3Р, т.е. каждая тележка 3 и 4 должна воспринимать 2/3 массы секции 1 кузова. Вследствие чего, на каждую крайнюю тележку 3 будет приходиться 2/3 массы груза, которым заполнена каждая секция 1, и 2/3 массы металлоконструкции секции 1.
На среднюю тележку 4 приходится по 1/3 массы груза, которым заполнена каждая секция 1, и по 1/3 массы металлоконструкции каждой секции 1, что в сумме составит 2/3P.
Для обеспечения нагрузки 2/3P на каждую крайнюю тележку 3 центр масс каждой секции 1 кузова должен отстоять от консольной части секции на расстояние L1 = 1/3L, для обеспечения нагрузки 2/3P на среднюю тележку 4 центр масс каждой секции 1 кузова должен отстоять от неё на расстояние L2 = 2/3L.
Зная размещение центра массы каждой секции 1 относительно общей длины секции 1 кузова, равное 1/2L, и относительно крайней 3 и средней тележки 4, равное 1/3L и 2/3L соответственно, можно определить размеры длины базы секции:
Б/2 = 0,75 (L + d),
где L – длина секции кузова вагона, м;
d – расстояние между секциями, м.
Из данного равенства можно определить оптимальное расстояние d между секциями 1, которое составляет (0,25Б – К).
При этом длина К консольной части секции составляет:
К = (Lас – Б)/2,
где Lас – длина вагона, включая длину узла 2 сочленения и длину А каждого автосцепного устройства 5.
Размер А определяется в соответствии с ГОСТ 3475-81 «Устройство автосцепное подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. Установочные размеры» и находится в диапазоне от 400 мм до 700 мм.
При увеличении грузоподъёмности вагона и сохранении длины Б базы вагона и устойчивости вагона расстояние d между секциями 1 составляет не более (0,25Б – К).
Таким образом, конструкция заявленного железнодорожного вагона позволяет значительно увеличить объём кузова и грузоподъёмность вагона по сравнению с известными аналогами и на 50% по сравнению с четырехосными вагонами.