Вагон-хоппер
HOPPER CAR

Изобретение относится к области железнодорожного транспортного средства, а именно к конструкции закрепления ограждения переходной площадки вагона-хоппера.
Известен также вагон-хоппер, содержащий переходную площадку, ограниченную защитным ограждением в виде изогнутого поручня, своими концами смонтированного на раме вагона-хоппера (патент RU 106200, B61 D7/00, опубл. 10.07.2011).
Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность закрепления поручня на раме вагона-хоппера.
Известен вагон-хоппер, содержащий переходную площадку, ограниченную защитным ограждением в виде изогнутого поручня, своими концами смонтированного на раме вагона-хоппера, отличающийся тем, что на раме вагона-хоппера закреплены несущие кронштейны с опорными горизонтальными площадками, в которых выполнены сквозные монтажные отверстия, через которые свободно пропущены концы поручня, зафиксированные упорами-фиксаторами, закрепленными на концах поручня (патент RU 172 852 U9, B61D 17/04 (2006.01), опубл. 27.07.2017 г. (прототип)).
Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность закрепления поручня на раме вагона-хоппера, вследствие использования крепления ограждения только в двух точках, а именно в площадках кронштейна из-за чего возникает люфт поручня при движении вагона и быстрый износ деталей. Также применение при закреплении на раме вагона для фиксации концов поручня в кронштейнах только упоров-фиксаторов, соединенных сварочными швами, которые подвергаются длительному динамическому воздействию при движении, вследствие чего возникает люфт ограждения, что становится причиной для образования усталостных трещин, приводящих к излому и разрушению сварного шва, а вследствие отлома упоров-фиксаторов и ограждения.
Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является недостаточная надежность вагона-хоппера из-за применения крепления ограждения к раме, которое не выдерживает динамические нагрузки.
Технический результат изобретения заключается в создании более надежного вагона-хоппера за счет повышения надежности в креплении ограждения переходной площадки с рамой вагона-хоппера.
согласно изобретению
Указанный технический результат достигается тем, что вагон-хоппер, содержит переходную площадку, ограниченную защитным ограждением в виде изогнутого поручня, своими концами смонтированного на раме вагона-хоппера,  концы ограждения, содержащие резьбу и оснащенные упорами, установлены во втулки,
h
каждая втулка, жестко соединенная с рамой, выполнена высотой ,
вместе с этим в зафиксированном состоянии
концы ограждения, установлены во втулки, расположенной между упорами ограждения и зафиксированы болтом,
упор ограждения, расположенный над втулкой, жестко закреплен на конце ограждения и установлен с возможностью ограничения перемещения ограждения во втулке, направленного вертикально вниз относительно верхней поверхности втулки,
а упор ограждения, расположенный под втулкой, установлен с возможностью исключения проваливания головки болта во втулку,
при этом зазор между нижним упором и началом резьбы на конце ограждения выполнен до 6 мм с возможностью обеспечения натяга болта в зафиксированном положении,
дополнительно болт зафиксирован ограничителем, жестко соединенным с нижней поверхностью нижнего упора ограждения в непосредственной близости с головкой болта с возможностью ограничения вращения головки болта относительно его вертикальной оси.
Ограждение может быть выполнено трубчатым.
Концы ограждения могут содержать отверстия для установки болта.
Концы ограждения могут содержать резьбу для контакта с болтом при его установке.
На конце ограждения может быть закреплен дополнительный элемент, содержащий резьбу на внутренней поверхности.
В частности, в качестве дополнительного элемента на конце ограждения может быть применена вставленная и закрепленная внутри конца ограждения втулка.
В вагоне-хоппере может быть установлено по крайней мере одно ограждение.
Втулки могут быть жестко закреплены на раме вагона с помощью сварки.
Жесткое закрепление втулок на раме вагона может быть реализовано непосредственно с рамой.
В частности, жесткое закрепление втулок на раме вагона, реализованное непосредственно с рамой, может быть с боковой балкой рамы.
В частности, жесткое закрепление втулок на раме вагона, реализованное непосредственно с рамой, может быть с подножкой рамы.
Жесткое закрепление втулок на раме вагона может быть реализовано посредством жесткого соединение каждой втулки с кронштейном, который также жестко присоединен к раме.
Жесткое соединение кронштейна со втулкой может быть реализовано с помощью сварки.
Жесткое соединение кронштейна с рамой может быть реализовано с помощью сварки.
h
Высота  втулки может быть выполнена в диапазоне от 100 до 200 мм.
Верхний упор может быть жестко соединен с ограждением сваркой.
Нижний упор может быть установлен между втулкой и болтом без жесткого закрепления.
Нижний упор может быть установлен между втулкой и болтом и приварен к втулке.
Ограничитель может быть жестко соединен с нижней поверхностью нижнего упора ограждения сваркой.
В роли упора может выступать шайба.
В роли упора может выступать пластина с отверстием под конец ограждения.
Форма упора может быть выполнена круглой.
Форма упора может быть выполнена квадратной.
Форма упора может быть выполнена прямоугольной.
Предложенное изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1, представлен изометрический вид вагона-хоппера; на фиг. 2 - представлен изометрический вид вагона-хоппера, местные виды А и Б; на фиг. 3 - вид А, крепления ограждения к раме и подножке; на фиг. 4, 5, 6 - вид А, крепления ограждения к раме; на фиг. 7 - крепление ограждения с разрезом; на фиг. 8 - фиксация болта ограничителем.
Предлагаемый вагон-хоппер (фиг. 1, 2) содержит  ходовые части 1, автосцепные устройства 2, раму 3 и кузов 4, состоящий из двух боковых 5 и двух торцевых 6 стен, бункеров 7, снабженных разгрузочными люками 8 и крышу 9, снабженную загрузочными люками 10, а также включает переходную площадку 11, ограниченную защитным ограждением 12. Рама 3 выполнена, например, из стали, а кузов 4 и переходная площадка 11 выполнены из металлов или сплавов на их основе, например, из стали, алюминия или сплавов на его основе.
Ограждение 12 своими концами 12.1 смонтированное на раме 3 вагона-хоппера. Ограждение 12 может быть выполнено трубчатым, тем самым включать отверстия 12.2 в концах 12.1 или же просто содержать отверстия 12.2 в концах 12.1 ограждения 12. Концы 12.1 ограждения 12 содержат резьбу, которая может быть реализована непосредственно на внутренней поверхности конца 12.1 ограждения 12 или посредством закрепления на конце 12.1 ограждения 12 дополнительного элемента 13, содержащего резьбу на внутренней поверхности, например, вставленной и закрепленной внутри конца 12.1 ограждения 12 втулки  (фиг. 7). Стоит понимать, что фигуре 7 позицией 13 указано образное место расположение дополнительного элемента 13 для возможности понимания где в конструкции он будет расположен, при его применении. При установке и закреплении дополнительного элемента 13 в концы 12.1 ограждения 12 создается дополнительная жесткость в месте крепления ограждения 12 к раме 3. В вагоне-хоппере ограждение 12 может быть по крайней мере одно, но при необходимости их может быть больше.
Концы 12.1 ограждения 12 устанавливаются во втулки 14, каждая из которых содержит сквозное отверстие 14.1 для прохождения концов 12.1 ограждения 12. Втулки 14 жестко закрепленные на раме 3 вагона, например, с помощью сварки. Жесткое закрепление втулок 14 на раме 3 (фиг. 4, 5, 6) вагона может быть реализовано непосредственно с рамой 3, например, с ее боковой балкой, а может включать соединение с подножкой рамы 3 (фиг. 3). Жесткое закрепление втулок 14 с рамой 3 может быть реализовано непосредственным образом (фиг. 5), а может быть жесткое соединение каждой втулки 14 с кронштейном 15 (фиг. 6) или кронштейнами 15 (фиг. 3, 4), если их более одного, который (которые) также жестко присоединяется к раме 3. Описанные выше жесткие соединения могут быть выполнены с помощью сварки.
h
h
h
Высота  втулки 14 может быть выбрана в диапазоне от 100 до 200 мм. Выполнение высоты  втулки менее 100 мм приведет к срезу резьбы болта 17 (болтового соединения) при затяжке, а также не позволит устранить люфт, ограждения 12 во втулке 14 при динамических нагрузках, а более 200 мм - к увеличенной металлоемкости и утяжелению конструкции из-за применения втулки 14 большего размера, при этом люфт ограждения 12 уже устраняется указанной высотой, поэтому применение втулки 14 большей высотой  не придаст дополнительной надежности при установке в нее концов 12.1 ограждения 12.
Каждый конец 12.1 ограждения 12 размещен во втулке 14 и ограничен упорами 16, при этом один расположен снизу, а другой сверху втулки 14.
Верхний упор 16 жестко соединяется с ограждением 12, например, сваркой, чтобы конец 12.1 ограждения 12 не проваливался в отверстие 14.1 втулки 14, то есть так, чтобы верхний упор 16 ограничивал от перемещения ограждение 12 вниз упором 16. Нижний упор 16 может быть просто установлен между втулкой 14 и болтом 17 без жесткого закрепления, а может быть приварен к втулке 14, если необходимо обеспечить более жесткое место соединения ограждения 12 с рамой 3. Нижний упор 16 установлен с целью исключения проваливания головки болта 17 в отверстие 14.1 втулки 14. В роли упора 16 может выступать, например, шайба, пластина с отверстием (под конец 12.1 ограждения 12), форма упора 16 может быть, например, круглой, квадратной или прямоугольной.
Окончательная фиксация концов 12.1 ограждения 12 со втулками 14 реализована с помощью болтового соединения, а именно болта 17, который входит в зацепление с резьбой конца 12.1 ограждения 12, вместе с этим в зафиксированном состоянии  упор 16 ограждения 12, расположенный сверху втулки 14, установлен с возможность ограничения перемещения ограждения 12 во втулке 14, направленного вертикально вниз относительно верхней поверхности втулки 14, а упор 16 ограждения 12, расположенный  ниже втулки 14, установлен с возможностью ограничения перемещения головки болта 17, то есть с возможностью исключения проваливания головки болта 17 во втулку 14.
k
k
k
В закрепленном положении между нижним упором 16 и началом резьбы на конце 12.1 ограждения 12 обеспечен зазор  (или же между нижним упором 16 и дополнительном элементе 13, расположенным на конце 2.1 ограждения 2, при его наличии) до 6 мм, так как таким образом возможно выдержать необходимый натяг при затяжке болтом 17 конца 12.1 ограждения 12, что благоприятным образом скажется на надежности крепления. Выполнение данного места без зазора  приведет к быстрому истиранию соприкасающихся элементов крепления (нижней поверхности втулки 14, нижнего упора 16, готовки болта 17), а также есть вероятность срыва резьбы болта 17 и невозможность обеспечить его натяг при закреплении с ограждением 12, а выполнение зазора более 6 мм приведет к необходимости применения чрезмерно длинного болта 17 и, как следствие, все крепление ограждения 12 к переходной площадке 11 потеряет свою жесткость.
Дополнительно головка болта 17 фиксируется ограничителем 18 (фиг. 8). Ограничитель 18 можно присоединить посредством сварки к нижней поверхности упора 16 при его наличии в непосредственной близости с головкой болта 17 с возможностью предотвращения вращения головки болта 17 относительно его вертикальной оси, таким образом это предотвратит возможность самовывинчивания болта 17. Данным решением обеспечится дополнительная надежность в месте закрепления ограждения 12 со втулкой 14.
Тем самым создается надежное крепление рамы 3 с ограждением 12, так как при закрепленном болтовом соединении ограждение 12 будет ограничено с трех сторон, а именно установлена во втулку 14, которая с боковой стороны жестко соединена с рамой 3, перемещение ограждения 12 вниз ограничено верхним упором 16, упирающимся своей нижней поверхностью в верхнюю поверхность втулки 14, а снизу зафиксировано болтом 17, который своей головкой упирается в упор 16 снизу втулки 14, препятствующий проваливанию головки болта 17 во внутрь втулки 14, а болт 17 зафиксирован ограничителем 18 от самывывинчивания, при этом обеспечен зазор между упором 16 и нижней частью резьбы конца 12.1 ограждения 12 для создания необходимого натяга при закреплении ограждении 12 с болтом 17.
h
h
h
Свободное с зазором размещение концов 12.1 ограждения 12 в монтажных отверстиях 14.1 втулок 14, зафиксированных сверху и снизу втулки 4 обеспечивает нежесткую заделку концов 12.1 ограждения 12 во втулках 14, а выполнение втулок 14 высотой  позволяет сдерживать концы 12.1 ограждения 12 при их соударении со втулками 14, в которых они установлены, во время динамических нагрузок всей высотой втулки 14, тем самым увеличивая высоту   втулки 14 увеличивается площадь контакта конца 12.1 со втулкой 14 при соударении, а при большей площади контакта нагрузка, воспринимаемая каждым дополнительным миллиметром высоты  втулки 14  будет уменьшаться, то есть чем выше будет втулка 14, тем более равномерно будет распределяться нагрузка от конца 12.1 при соударении, тем самым обеспечивается дополнительную стойкость в месте крепления концов 12.1 ограждения 12 со втулками 14 при динамических нагрузках, что позволяет создать более надежное и долговечное крепление ограждения 12 с рамой 13, уменьшающее вероятность излома элементов.
h
Дополнительно к достигнутому надежному зафиксированному положению выполнение узла крепления ограждения 12 с рамой 3 с помощью втулки 14, выполненной высотой , жестко соединенной с рамой 3, ограниченной снизу упором 16 и зафиксированной снизу болтом 17, входящим в зацепление с концом 2.1 ограждения 2 позволяет устранить люфт ограждения 12 при динамических нагрузках, тем самым уменьшаются вибрации в соединении втулки 14 с рамой 3 и исключается самоотламывание элементов крепления ограждения 12 от рамы 3, устранение люфта также помогает избежать самовывинчивание болта 17, установленного внизу ограждения 12, при этом жесткая связь болта 17 непосредственно с резьбовым соединением, которым оснащен конец 12.1 ограждения 12, которым поджимается упор 16 и втулка 14, при одновременной фиксации втулки 14 на раме 3 позволяет создать жесткое, надежное и долговечное крепление ограждения 12 с рамой 3, исключающее излом элементов.
Также применение крепления ограждения 12 с рамой 3 позволяет повысить ремонтопригодность, так как при необходимости ограничитель 18 можно сбить, а болтовое соединение 17 возможно открутить и заменить вышедшие из строя элементы, относящиеся к ограждению 12 и его закреплению с рамой 3.
h
k
Примером реализации может быть вагон-хоппер, содержащий переходную площадку 11, ограниченную защитным ограждением 12 в виде изогнутого трубчатого поручня, своими концами 12.1 смонтированного на раме 3 вагона-хоппера. Каждый конец 12.1 ограждения 2 оснащен верхним упором 16, приваренным к концу 12.1 ограждения 12 и нижним упором 16, приваренным к нижней поверхности втулки 14 после установки конца 12.1 ограждения 12, а каждая втулка 14 выполнена высотой =160мм и жестко соединена с боковой балкой рамы 3 сваркой. Вместе с этим в зафиксированном состоянии концы 12.1 ограждения 12, установлены во втулки 14, зафиксированы болтом 17, упор 16 ограждения 12, расположенный сверху втулки 14 установлен с возможностью ограничения перемещения ограждения 12 во втулке 14, направленного вертикально вниз относительно верхней поверхности втулки 14, а упор 16 ограждения 12, расположенный  ниже втулки 14 установлен с возможностью исключения проваливания головки болта 17 во втулку 14, при этом зазор  между нижним упором 16 и началом резьбы на конце 12.1 ограждения 12 выполнен 5 мм, чем обеспечен натяг болта 17 в зафиксированном положении, а болт 17 дополнительно зафиксирован ограничителем 18, жестко соединенным сваркой с нижней поверхностью нижнего упора 16 ограждения 12 в непосредственной близости с головкой болта 17 с возможностью ограничения вращения головки болта 19 относительно его вертикальной оси.
Таким образом, заявленным изобретением обеспечено создание более надежного и исключающего излом крепления ограждения к раме вагона-хоппера.