ВАГОН-ХОППЕР

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к конструкции крытого вагона-хоппера, предназначенного для перевозки сыпучих грузов.
Из патента РФ № 211540 на полезную модель известен крытый вагон-хоппер для сыпучих продуктов, содержащий кузов с крышей, кузов установлен на раму, опёртую на ходовые тележки, крыша выполнена в виде обшивки с верхним горизонтальным участком с загрузочными люками, торцовыми участками и наклонными боковыми участками, расположенными под углом А к горизонтали, отличающийся тем, что торцовые участки крыши выполнены наклонными под углом В к горизонтали, при этом углы А и В составляют от 50° до 60°. В известном вагоне-хоппере подкрепляющие элементы торцевых стенок (торцевые раскосы) с одной стороны жестко соединены с кузовом вагона, а с другой стороны - с продольными стенками несущей рамы и со шкворневыми балками.
Из патента РФ № 51372 на полезную модель известен вагон-хоппер, содержащий ходовые тележки, раму, кузов, бункера с разгрузочными люками, механизм разгрузки, тормозную систему и автосцепное устройство, при этом кузов выполнен из боковых стенок со стойками и торцевых стенок с подкрепляющими элементами, крыши с загрузочными люками, при этом боковые стены выполнены по дуге окружности, радиус которой выполнен в пределах, равным 4688-4700 мм, при этом крыша также выполнена по дуге окружности с радиусом, равным 2998-3010 мм, дополнительно вовнутрь кузова введены четыре раскоса, каждая пара которых соединена с корпусом кузова и между собой с образованием крестовин, раскосы соединены в верхней части кузова с помощью стяжек. В известном вагоне-хоппере средние подкрепляющие элементы торцевых стенок (торцевые раскосы) с одной стороны жестко соединены с кузовом вагона, а с другой стороны - с поперечными балками несущей рамы на участках между продольными балками несущей рамы и хребтовой балкой.
Недостатком известных из патентов № 211540 и № 51372 конструкций вагонов-хопперов является их ненадежность и неустойчивость, обусловленные тем, что при прохождении кривых или наклонных участков путей нагрузка от вагона будет приходиться не на самый надежный элемент несущей рамы - хребтовую балку, а на другие конструктивные элементы несущей рамы (поперечные балки), являющиеся менее надежными по сравнению с хребтовой балкой. В процессе эксплуатации возможно повреждение/деформация торцевых раскосов и/или мест их соединения с несущей рамой, что может привести к повреждению/деформации кузова вагона, к неустойчивости положения вагона при прохождении кривых и/или наклонных участков путей.
Из патента № 2766640 на изобретение известен вагон-хоппер, содержащий ходовые части, автосцепные устройства, раму, изготовленную из стали/стального сплава, кузов, изготовленный из алюминия/алюминиевого сплава, содержащий боковые и торцевые стены, крышу кузова, разгрузочные бункеры, рама содержит боковые продольные силовые элементы, центральный продольный силовой элемент, поперечные силовые элементы, расположенные параллельно и последовательно и соединяющие боковые продольные силовые элементы рамы с центральным продольным силовым элементом рамы, разгрузочные бункеры, соединенные с нижней частью кузова вагона, расположены между боковыми продольными силовыми элементами рамы, поперечными силовыми элементами рамы и центральным силовым элементом рамы, при этом на стенках бункера, обращенных к центральному продольному силовому элементу рамы, выполнены ребра из алюминия/алюминиевого сплава, жестко соединенные со стенкой бункера посредством сварки, на центральном продольном силовом элементе рамы выполнены ответные ребра из стали/стального сплава, жестко соединенные с указанными силовыми элементами рамы посредством сварки, ребра, выполненные на стенках бункеров, обращенных к центральному продольному силовому элементу рамы, и ответные ребра, выполненные на центральном продольном силовом элементе рамы, жестко соединены между собой посредством разъемного соединения, на стенках бункеров, обращенных к поперечному силовому элементу рамы, выполнены из алюминия/алюминиевого сплава ребра, жестко соединенные со стенкой бункера посредством сварки, на поперечном силовом элементе рамы выполнены ответные ребра из стали/стального сплава, жестко соединенные с указанным силовым элементом рамы посредством сварки, ребра, выполненные на стенках бункеров, обращенных к поперечному силовому элементу рамы, и ответные ребра, выполненные на поперечном силовом элементе рамы, жестко соединены между собой посредством разъемного соединения, при этом по всей площади контакта ребер бункера с ребрами силовых элементов рамы проложен электроизолирующий материал. Вагон-хоппер, известный из патента № 2766640 на изобретение содержит два крайних вертикальных раскоса, соединенных с одной стороны с верхней частью кузова, а с другой стороны с продольными балками несущей рамы; два первых средних раскоса, расположенных в поперечной вертикальной плоскости симметрично под расходящимся снизу вверх углом относительно центральной продольной вертикальной плоскости; указанные два первых средних раскоса с одной стороны соединены с верхней частью кузова вагона, а с другой стороны соединены с поперечной балкой несущей рамы над хребтовой балкой; вторые средние раскосы, выполненные наклонными и расположенными симметрично под расходящимся снизу вверх углом относительно центральной продольной вертикальной плоскости, при этом вторые средние раскосы с одной стороны соединены перпендикулярно с наклонной поверхностью торцевых стенок кузова вагона, а с другой стороны - с хребтовой балкой.
Вагон-хоппер по патенту РФ № 2766640 выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком вагона-хоппера по патенту № 2766640 является его недостаточная надежность при прохождении кривых и наклонных участков путей.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - повышение надежности вагона-хоппера.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, - повышение надежности и устойчивости вагона-хоппера.
Технический результат достигается за счет того, что в вагоне-хоппере, содержащем ходовые части, автосцепные устройства, несущую раму, кузов, содержащий боковые и торцевые стены, крышу кузова, разгрузочные бункеры, торцевые стены кузова в верхней части выполнены вертикальными, а в нижней части - наклонными с образованием между наклонным участком торцевых стен и горизонтальной плоскостью угла менее 90°, рама содержит боковые продольные балки, хребтовую балку, представляющую собой центральный продольный силовой элемент рамы, поперечные балки, расположенные параллельно на расстоянии друг от друга и соединяющие боковые продольные балки рамы с хребтовой балкой, разгрузочные бункеры, соединенные с нижней частью кузова вагона, расположенные между боковыми продольными балками рамы, поперечными балками рамы и хребтовой балкой, с каждой торцевой стороны кузова выполнены две крайние опорные стойки, соединенные с одной стороны с верхним участком торцевой стены кузова, а с другой стороны с продольными балками несущей рамы, торцевые стены снабжены подкрепляющими элементами в виде торцевых раскосов, при этом два первых средних раскоса, расположенных в поперечной вертикальной плоскости симметрично под расходящимся снизу вверх углом относительно центральной продольной вертикальной плоскости, указанные два первых средних раскоса с одной стороны соединены с верхним участком торцевой стены кузова вагона, два вторых средних раскоса, выполненных наклонными и расположенных под расходящимся снизу вверх углом симметрично относительно центральной продольной вертикальной плоскости, согласно полезной модели, два первых средних раскоса с другой стороны соединены с крайней поперечной балкой несущей рамы над хребтовой балкой, вторые средние раскосы с одной стороны соединены перпендикулярно с наклонным участком торцевой стены кузова вагона, а с другой стороны соединены с хребтовой балкой около крайней поперечной балки, с каждой торцевой стороны кузова выполнена третья группа раскосов, содержащая не менее двух раскосов, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом каждый раскос третьей группы расположен в продольной вертикальной плоскости под углом к горизонтальной плоскости, каждый раскос третьей группы с одной стороны соединен перпендикулярно с наклонным участком торцевой стены кузова ниже вторых средних раскосов, а с другой стороны раскосы третьей группы соединены со второй поперечной балкой, расположенной между крайней поперечной балкой и кузовом.
Раскосы могут быть выполнены в виде балок.
Раскосы могут быть выполнены в виде швеллеров.
Раскосы могут быть выполнены в виде полых балок с замкнутым профилем.
Соединение раскосов с кузовом и балками рамы целесообразно осуществлять посредством сварки.
Места соединения раскосов с кузовом и поперечными балками целесообразно снабдить усиливающими элементами.
Места соединения раскосов с кузовом и поперечными балками целесообразно снабдить усиливающими элементами в виде косынок.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого вагона-хоппера.
На фиг. 2 изображен общий вид заявляемого вагона со стороны торцевых стен.
Позиции на фигурах:
1 - ходовые части;
2 - автосцепные устройства;
3 - несущая рама;
4 - кузов;
5 - боковые стены кузова;
6 - торцевые стены кузова;
7 - крыша;
8 - разгрузочные бункеры;
9 - хребтовая балка;
10.1 - крайние поперечные балки;
10.2 - вторые поперечные балки;
11 - крайние вертикальные стойки;
12 - два первых средних раскоса;
13 - вторые средние раскосы;
14 - раскосы третьей группы;
15 - продольные балки рамы.
Заявляемый вагон хоппер содержит ходовые части 1, автосцепные устройства 2, несущую раму 3, кузов 4, содержащий боковые 5 и торцевые стены 6, крышу 7 кузова, разгрузочные бункеры 8; торцевые стены 6 кузова в верхней части выполнены вертикальными, а в нижней части - наклонными с образованием между наклонным участком торцевых стен 6 и горизонтальной плоскостью угла менее 90°; рама 3 содержит боковые продольные балки 15; хребтовую балку 9, представляющую собой центральный продольный силовой элемент рамы 3; поперечные балки 10.1 и 10.2, расположенные параллельно на расстоянии друг от друга и соединяющие боковые продольные балки 15 рамы 3 с хребтовой балкой 9; разгрузочные бункеры 8, соединенные с нижней частью кузова вагона, расположенные между боковыми продольными балками 15 рамы 3, поперечными балками рамы 3 и хребтовой балкой 9; торцевые стены снабжены подкрепляющими элементами в виде торцевых раскосов. С каждой торцевой стороны вагона выполнены две крайних вертикальных стойки 11, соединенные с одной стороны с верхним участком торцевой стены 6 кузова, а с другой стороны с продольными балками 15 рамы 3; два первых средних раскоса 12, расположенных в поперечной вертикальной плоскости симметрично под расходящимся снизу вверх углом относительно центральной продольной вертикальной плоскости; указанные два первых средних раскоса 12 с одной стороны соединены с верхним участком торцевой стены 6 кузова вагона, а с другой стороны соединены с крайней поперечной балкой 10.1 рамы 3 над хребтовой балкой 9; два вторых средних раскоса 13, выполненных наклонными и расположенных под расходящимся снизу вверх углом симметрично относительно центральной продольной вертикальной плоскости; при этом вторые средние раскосы 13 с одной стороны соединены перпендикулярно с наклонным участком торцевой стены 6 кузова, а с другой стороны - с хребтовой балкой 9 около крайней поперечной балки 10.1; третья группа раскосов, содержащая не менее двух раскосов 14, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом каждый раскос 14 третьей группы расположен в продольной вертикальной плоскости под углом к горизонтальной плоскости; каждый раскос 14 третьей группы с одной стороны соединен перпендикулярно с наклонным участком торцевой стены 6 кузова ниже вторых средних раскосов 13, с а другой стороны раскосы 14 третьей группы соединены со второй поперечной балкой 10.2, расположенной между крайней поперечной балкой 10.1 и кузовом 4. Раскосы 12-14 могут быть выполнены в виде балок, например, в виде швеллеров, в виде полых балок с замкнутым профилем. Соединение раскосов 12-14 с балками рамы 3 целесообразно осуществлять посредством сварки. Места соединения раскосов 12-14 с кузовом и поперечными балками целесообразно снабдить усиливающими элементами, например, в виде косынок, обеспечивающими надежность мест соединения раскосов 12-14 с кузовом 4 и рамой 3.
Соединение раскосов 13 и 14 перпендикулярно к наклонному участку торцевой стены 6 позволяет снизить вероятность возникновения на раскосы 13 и 14 изгибающих нагрузок, что повышает их надежность при эксплуатации, снижает вероятность деформации, а также повреждения мест соединения раскосов 13 и 14 с кузовом и поперечными балками.
Соединение раскосов 12 с первой поперечной балкой 10.1 в месте ее расположения над хребтовой балкой 9, и соединение при этом раскосов 13 с хребтовой балкой 9 в зоне около первой поперечной балки 10.1, во-первых, позволяет выполнить соединение раскосов 12 и 13 практически в одном месте, а во-вторых, позволяет сосредоточить нагрузки от давления кузова 4 на самом надежном и прочном силовом элементе несущей рамы 3 (на хребтовой балке 9), не перегружая при этом ни балку 10.1, ни хребтовую балку 9.
Введение дополнительных раскосов 14, расположенных ниже раскосов 13, дополнительно усиливает конструкцию кузова в его нижней части. При этом раскосы 14 принимают на себя часть нагрузок от кузова 4, снижая при этом соответствующим образом нагрузки на раскосы 12 и 13.
В целом расположение раскосов 12, 13 и 14 позволяет перераспределить на них нагрузки от кузова 4, снизив при этом нагрузки на каждую группу раскосов по сравнению с наиболее близким аналогом.
Снижение вероятности деформации раскосов 12-14, снижения вероятности повреждения мест их соединения с кузовом и рамой, обеспечивает не только надежность вагона в целом, но и устойчивость его положения, что особенно важно на кривых и наклонных участках путей.
Изготовление раскосов 12-14 из балок в виде швеллеров или полых балок замкнутого профиля также способствует их прочности и надежности, по сравнению с другим их исполнением, например, плоским.
Расположение раскосов 12-14 в разных плоскостях способствует объемному перераспределению нагрузок, более эффективно снижая при этом нагрузки на каждую отдельную группу раскосов.
Соединение раскосов 12-14 с кузовом и рамой 3 посредством сварки является целесообразным, поскольку сварное соединение является наиболее прочным и надежным по сравнению с разъемными соединениями, особенно в условиях динамических нагрузок, которым подвергается движущийся вагон.
Следовательно, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышение надежности и устойчивости вагона-хоппера.