Вагон-хоппер

Полезная модель относится к области железнодорожной техники, а именно к вагонам-хопперам.
Известен вагон-хоппер, содержащий ходовые тележки, два автосцепных устройства  и тормозное оборудование, кузов, состоящий из рамы, представляющей собой основание в виде балочного каркаса, боковых и торцевых стен, бункеров и крыши, при этом крыша кузова изготовлена из алюминиевого сплава, в поперечном сечении имеет выпуклую криволинейную, например, эллиптическую или цилиндрическую форму, состоит из листов обшивки и подкрепляющих элементов, при этом листы обшивки к подкрепляющим элементам присоединены посредством зажимных болтов  и обжимных втулок  (RU №158553, МПК B61D 7/00, B61D 7/24, опубл. 10.01.2016).
Недостатком известного технического решения является низкая коррозионная стойкость стальной конструкции боковых и торцевых стен кузова и бункеров, а также значительная масса стальной конструкции кузова и высокая трудоемкость способа соединения листов обшивки боковой стены, торцевой стены и бункеров с рамой посредством сварки. Значительная масса стальной конструкции кузова увеличивает массу тары вагона-хоппера и, соответственно, понижает его грузоподъемность, а также смещает вверх его центр тяжести, что, в свою очередь, ухудшает динамические характеристики вагона-хоппера и устойчивость его к опрокидыванию, особенно при вписывании в кривые участки пути.
Известен вагон-хоппер, содержащий ходовые части, два автосцепных устройства, тормозное оборудование, кузов, состоящий из рамы, боковых и торцевых стен, бункеров и крыши, включающей в себя листы обшивки, подкрепляющие элементы, загрузочные люки с крышками, при этом листы обшивки и подкрепляющие элементы крыши кузова изготовлены из алюминиевого сплава, а на боковых и торцевых стенах кузова крыша закреплена с помощью крепежных элементов (RU №167210, МПК B61D 7/00, B61D 17/12, B61D 17/08, опубл. 27.12.2016).
Недостатком известного решения является то, что торцевые и боковые стены изготовлены из стали, что приводит к значительному увеличению массы вагона и, соответственно, к уменьшению допустимой массы перевозимого груза.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является вагон-хоппер, содержащий кузов, состоящий из рамы, боковых и торцевых стен, изготовленных из алюминиевого сплава, соединенных с рамой, изготовленной из стали, при этом крепление боковых стен, торцевых стен и бункеров, изготовленных из алюминиевого сплава, к раме, изготовленной из стали, выполнено посредством штифтов с обжимной головкой (или сокращенно ШтОГ-соединений) (Конюхов А.Д. и др. Свойства применения механических соединений типа штифт с обжимной головкой для грузовых вагонов из алюминиевого сплава марки 1565ч, Вестник ВНИИЖТ, 2014 Nº 3).
Недостатком известного решения является то, что недостаточно надежно соединение элементов кузова с рамой, так как не определены параметры крепления, а именно оптимальный шаг и расположение ШтОГ-соединений.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы вагона-хоппера за счет использования оптимального шага, расстояния и расположения зажимных болтов с обжимными втулками (ШтОГ-соединений) при креплении боковых стен, торцевых стен и бункеров, изготовленных из алюминиевого сплава, к раме, изготовленной из стали.
Указанный технический результат достигается тем, что вагон-хоппер включает в себя раму и кузов, содержащий боковые и торцевые стены с лестницей, бункеры, крышу с люками и трапами. Крепление боковых стен, торцевых стен и бункеров, изготовленных из алюминиевого сплава, к раме, изготовленной из стали, выполнено посредством зажимных болтов и обжимных втулок (ШтОГ-соединений). При этом обшивка боковой стены крепится к раме посредством ШтОГ-соединений расположенных группами в два ряда в шахматном порядке. Шаг между ШтОГ-соединениями составляет 70-90 мм, расстояние между рядами составляет 40-60 мм, а расстояние между группами ШтОГ-соединений составляет 300-350 мм. Обшивка торцевой стены крепится к раме посредством ШтОГ-соединений расположенных в два ряда. Шаг между ШтОГ-соединениями составляет 90-130 мм, расстояние между рядами составляет 60-80 мм, а расстояние между группами ШтОГ-соединений составляет 300-400 мм. Бункеры крепятся к раме посредством ШтОГ-соединений, расположенных в один ряд. Шаг между ШтОГ-соединениями составляет 80-130 мм.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен вагон-хоппер, главный вид; на фиг. 2 – фрагмент соединения боковой стенки к раме посредством зажимного болта и обжимной втулки; на фиг. 3 – фрагмент соединения торцевой стенки к раме посредством зажимного болта и обжимной втулки; на фиг. 4 – фрагмент соединения бункера к раме посредством зажимного болта и обжимной втулки; на фиг. 5 – расположение и шаг ШтОГ-соединений крепления обшивки боковой стены к раме (вид Г); на фиг. 6 – расположение и шаг ШтОГ-соединений крепления обшивки торцевой стены к раме (вид Д).
Вагон-хоппер для перевозки сыпучих грузов (фиг. 1) включает в себя раму 1, кузов, содержащий боковые стены 2, торцевые стены 3, три пары бункеров 4, снабженных внутренними разгрузочными люками с крышками (на чертежах не показаны), крышу 5, снабженную четырьмя верхними загрузочными люками 6, закрываемыми крышками 7. Боковые 2 и торцевые 3 стенки, а также бункеры 4 изготовлены из алюминиевого сплава и крепятся к раме 1, изготовленной из стали. Крепление (фиг. 2) боковых стен 2 к раме 1 выполнено посредством зажимных болтов 8 и обжимных втулок 9 (ШтОГ-соединения). Крепление (фиг. 3) торцевых стен 3 к раме 1 выполнено посредством зажимных болтов 8 и обжимных втулок 9. Крепление (фиг. 4) бункеров 4 к раме 1 выполнено посредством зажимных болтов 8 и обжимных втулок 9. При этом ШтОГ-соединения крепления обшивки боковой стены к раме расположены группами в два ряда в шахматном порядке. Шаг между отдельными ШтОГ-соединениями составляет 70-90 мм, расстояние между рядами составляет 40-60 мм, а расстояние между группами ШтОГ-соединений составляет 300-350 мм (фиг. 5). ШтОГ-соединения крепления обшивки торцевой стены 3 к раме 1 расположены группами в два ряда. Шаг между отдельными ШтОГ-соединениями составляет 90-130 мм, расстояние между рядами составляет 60-80 мм, а расстояние между группами ШтОГ-соединений составляет 300-400 мм (фиг. 6).  ШтОГ-соединения крепления бункеров к раме расположены в один ряд по всему периметру бункера с шагом 80-130 мм.
Выбор оптимального шага между ШтОГ-соединениями, расстояние между рядами и расстояние между группами ШтОГ-соединений влияет на надежность работы вагона-хоппера. Расстояние между ШтОГ-соединениями менее заявленного экономически не эффективно и также может привести к нарушению целостности конструкции из-за высокой частоты выполненных отверстий для ШтОГ-соединений, а использование шага более заявленного приводит к недостаточной надежности вагона-хоппера. Использование ШтОГ-соединения в шахматном порядке в два ряда при установке обшивки боковой стены к раме позволяет обеспечить надежность крепления, так как треугольник, который образуют соседние ШтОГ-соединения, является наиболее устойчивой схемой расположения соединений.
Совокупностью всех существенных признаков достигается поставленный технический результат конструкции.
В настоящее время по заявляемой полезной модели успешно проведены опытно-промышленные испытания, разработана конструкторская документация и предоставлены заказчику партия вагонов-хопперов с модификацией заявляемого кузова.