ВАГОН ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВ

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, к подвижному составу, а именно к грузовым вагонам.
3
3
Здесь и далее под тяжеловесными грузами понимаются грузы из материалов, обладающих удельными весами γ порядка 5-10 Т/м. Если при перевозке в обычных грузовых вагонах, например, древесины, у которой в зависимости от пород и влажности γ колеблется в пределах от 0,5 до 1 Т/м, коэффициент заполнения тары обычно близок к единице, то при погрузке металла (прокат, слябы, блюмсы, чушковый чугун), железобетона (блоки, плиты, панели) и других тяжеловесных материалов резерв грузоподъемности тех же вагонов оказывается полностью исчерпанным при заполнении их полезной емкости тары на 30-40%. Известно, что всякое снижение коэффициента использования емкости тары повышает потребность в подвижном составе. Длина поезда, состоящего из полупустых вагонов, увеличивается, а вместе с ней возрастают и сила тяги, и энергозатраты. Все это отрицательно сказывается на себестоимости тонно-километра перевезенных грузов, а в конечном счете на экономических показателях перевозочного процесса.
Известна конструкция грузового вагона в виде железнодорожной платформы (RU №2283789, В61Д 3/00, 2006 г.), содержащая ходовые тележки со шкворнями, установленными в надрессорных балках и раму кузова, опирающуюся на эти тележки поперечными балками с шкворневыми отверстиями и снабженную по периметру кузова вертикальными стойками, позволяющими использовать для размещения грузов практически все пространство в пределах габаритов подвижного состава. Однако расчеты показывают, что при заполнении всего этого пространства массивными стальными колесами общий вес груза в 3-4 раза превысит грузоподъемность платформы и допустимые нагрузки, передаваемые на рельсы и подрельсовое основание. Таким образом, недостатком конструкции является то, что она предназначена для перевозки только тяжеловесных грузов, но именно при этих грузах ее полезное грузовое пространство может быть задействовано менее, чем на половину, что свидетельствует о крайне низкой эффективности конструкции.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция вагона для перевозки тяжеловесных грузов (RU №65 844, В61Д 3//00,.2007 г.), содержащая три ходовые тележки со скользунами, подпятниками и шкворнями, установленными в центре подпятников надрессорных балок и раму кузова, опирающуюся на эти тележки поперечными балками со шкворневыми отверстиями, выполненными в крайних балках круглого сечения, а в средней - в виде паза, вытянутого вдоль главной оси поперечной балки. Дополнительная ходовая тележка обеспечивает повышение грузоподъемности и коэффициента использования грузового пространства вагона.
Недостаток конструкции заключается в высокой вероятности отказа в работе его средней тележки при вписывании вагона в кривые малых радиусов. Поскольку речь идет о перевозке тяжеловесных грузов, то силы нормального давления балок на подпятники тележек, а следовательно и силы трения по поверхностям их взаимодействия весьма существенны. Для средних тележек, которым для вписывания в кривые приходится совершать не только повороты относительно шкворней, но и боковые перемещения 6, эти силы трения могут оказаться непреодолимыми. И тогда не исключено заклинивание экипажа в кривой, которое может привести к набеганию гребней колес на головки рельсов и, как следствие, к сходу с рельсов подвижного состава, к распору колеи или к срезу шкворня. Чтобы этого не произошло, необходимо силы трения в зоне взаимодействия элементов кузова и ходовых тележек свести к минимуму.
В работе над изобретением решалась задача: повышение надежности в работе вагонов для перевозки тяжеловесных грузов за счет снижения сил трения по поверхности опирания кузова на ходовую тележку, расположенную в середине вагона. Технический результат достигается тем, что в вагоне для перевозки тяжеловесных грузов, содержащем три ходовые тележки со скользунами, подпятниками и шкворнями, установленными в центрах подпятников надрессорных балок, и раму кузова, опирающуюся на эти тележки поперечными балками со шкворневыми отверстиями, выполненными в крайних балках круглого сечения, а в средней - в виде паза, вытянутого вдоль главной оси поперечной балки, скользуны и подпятник надрессорной балки средней тележки снабжены роликовыми опорами, в которых оси вращения роликов направлены перпендикулярны к главной продольной оси этой балки.
Суть технического решения поясняется с помощью чертежей, на которых показаны:
Фиг.1. Общий вид вагона для перевозки тяжеловесных грузов;
Фиг.2. Рама кузова вагона в плане и положение относительно нее ходовых тележек в кривой;
Фиг.3. Надрессорная балка средней ходовой тележки.
Вагон для перевозки тяжеловесных грузов содержит три ходовые тележки 1, 2, 3 со шкворнями 4 и раму 5 кузова 6, опирающуюся на эти тележки 1-3 поперечными балками 7, 8, 9 со шкворневыми отверстиями 10, 11, 12. В крайних балках 7 и 9 эти отверстия 10 и 12 выполнены круглого сечения, а в средней балке 8 - в виде продолговатого паза 11, вытянутого вдоль главной оси 13 поперечной балки 8. Скользуны 14 и подпятник 15 надрессорной балки 16 средней тележки 2 снабжены роликовыми опорами 17, 18, 19, 20, по которым свободно перемещаются поперечная балка 8 кузова 6 своей нижней поверхностью 21.
Устройство работает следующим образом.
Как видно из Фиг.2, при проходе по кривой тележки 1 и 3 поворачиваются вокруг своих шкворней 4 на сравнительно небольшой угол φ относительно главной продольной оси ОО симметрии вагона.
Традиционные конструкции узла крепления шкворня обеспечивают возможность поворота тележек 1 и 3 в таких незначительных пределах. Но средняя тележка 2 трехтележечного экипажа работает в особых условиях. В кривых участках пути она должна совершать не только поворотные, но и поступательные движения δ поперек пути то влево, то вправо в зависимости от направления кривой, преодолевая силы трения, возникающие в местах взаимодействия скользунов 14 и подпятника 15 надрессорной балки 16 тележки 2 с поверхностью 21 поперечной балки 8. Но, поскольку указанные места взаимодействия снабжены в нашей конструкции роликовыми спорами 17, 18, 19, 20, угроза заклинивания вагона в кривой практически устранена.
Нам не известно конструкций трехтележечных экипажей с опиранием кузова на ходовые тележки через роликовые опоры.