ВАГОН-ДУМПКАР
DUMPCAR WAGON

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а конкретнее к конструкции кузова вагона-думпкара, и может быть использовано на горно-обогатительных комбинатах для перевозки скальных пород.
Известны думпкары, у которых внутренние листы пола кузова и продольных бортов изготовлены из конструкционных сталей (09Г2, 09Г2С и др). При эксплуатации думпкаров происходит быстрый износ внутренних листов кузова, а при загрузке скальными породами груза образуются вмятины на листах пола. Применение износостойких высокопробных сталей (сталей ИВ), имеющих прочность и твердость вдвое большую, чем у конструкционных сталей, позволяет частично устранить этот недостаток. Стоимость сталей ИВ примерно вдвое больше конструкционных сталей. Поэтому, применение сталей ИВ экономически целесообразно в случае, если будет снижена масса тары вагона, а, следовательно, и его себестоимость.
Поскольку модуль упругости (параметр жесткости) для всех марок сталей практически одинаков, то уменьшение толщины листов из стали ИВ возможно в случае сохранения не только прочности, но и жесткости листов. Одним из способов увеличения жесткости листов может быть крепление листа на решетке.
Известен настил пола кузова вагона-думпкара (RU 2647111, МПК B61D 9/06, B61D 17/10, опубл. 28.09.2017 г.), содержащий установленное на раме из продольных и поперечных балок основание настила пола, на котором расположена амортизирующая прослойка, выполненная из дерева, и верхний предохранительный лист. Между верхним предохранительным листом и деревянной амортизирующей прослойкой установлена металлическая решетка. Верхний предохранительный лист на решетке не закреплен, решетка предназначена для защиты деревянного настила пола от горения.
К недостаткам конструкции вышеописанного настила пола можно отнести недостаточную твердость верхнего предохранительного листа настила пола, ввиду использования для этой цели конструкционной стали, которую обычно применяют, в том числе и для покрытия внутренних поверхностей продольных бортов вагонов-думпкаров. При использовании конструкционной стали для покрытия внутренних поверхностей вагона-думпкара, в случае его использования для транспортировки насыпного груза типа скальных пород, происходит быстрый износ днища и бортов, что сокращает длительность эксплуатационного периода вагона-думпкара до ремонта и снижает экономическую эффективность использования вагона-думпкара такой конструкции.
Изобретение решает задачу удлинения межремонтного эксплуатационного периода вагона-думпкара при использовании его для перевозок насыпных скальных пород и одновременного снижения массы вагона-думпкара, за счет изменения конструкции внутренних поверхностей пола кузова и продольных бортов, что позволяет повысить твердость внутренних поверхностей и обеспечить заданную жесткость и прочность, а также снизить массу вагона-думпкара.
Для получения необходимого технического результата в вагоне-думпкаре, содержащем кузов с продольными бортами и полом, внутренние поверхности которых снабжены предохранительными листами, предлагается предохранительные листы выполнить из износостойкой высокопрочной стали, причем толщину листа выбрать из расчета обеспечения заданной твердости поверхности, кроме того, листы предлагается снабдить продольными элементами жесткости круглого или прямоугольного сечения из конструкционной стали, которые закрепить на поперечных элементах вагона - балках верхней рамы, ребрах и петлях бортов. Количество элементов жесткости и размеры сечений предлагается подбирать расчетным путем, обеспечивая заданную жесткость конструкции.
На прилагаемых к описанию графических материалах изображено:
- на фиг. 1 - предлагаемая конструкция кузова вагона-думпкара в поперечном сечении;
- на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - лист пола кузова предохранительный из стали ИВ;
2 - элемент жесткости продольный из конструкционной стали;
3 - балка поперечная;
4 - рама верхняя;,
5 - лист продольного борта кузова предохранительный из стали ИВ;
6 - элемент жесткости продольный из конструкционной стали;
7 - ребро жесткости борта поперечное из конструкционной стали;
8 - петля борта.
Пол кузова без деревянного настила включает лист 1 предохранительный, выполненный из стали ИВ, продольные элементы 2 жесткости, круглого или поперечного сечения, соединенные с листом 1 и с поперечными балками 3 верхней рамы 4.
Продольный борт кузова включает лист 5 предохранительный, выполненный из стали ИВ, продольные элементы 6 жесткости круглого или прямоугольного сечения, соединенные с листом 5 и поперечными элементами 7 борта и петлями 8 борта.
Толщину предохранительных листов из стали ИВ выбирают из расчета обеспечения заданной твердости поверхности. Количество элементов жесткости и диаметры сечения подбирают расчетным путем, исходя из условия равенства прочности и жесткости предлагаемой конструкции отдельному листу из конструкционной стали.
20
10
4
4
Согласно расчетам, лист верхней рамы размерами 14×2,5×0.02 м из конструкционной стали имеет массу 5440 кг и момент инерции сечения J=166 см (параметр жесткости), а лист размерами 14×2.5×0,01 м, из стали ИВ в соединении с продольными элементами 7×d=2,8 см из стали 09Г2С (фиг. 2), имеет массу 3200 кг и момент инерции J=171 см. При равенстве прочности и жесткости, масса верхней поверхности пола кузова, включающей лист из стали ИВ в соединении с продольными элементами из конструкционной стали, в 1.7 раза меньше, по сравнению с отдельным листом в два раза большей толщины из конструкционной стали
Предлагаемое изобретение позволяет снизить массу кузова вагона-думпкара на 2,5-3 т, что составляет для шестиосного думпкара - 7%, примерно на 100 тыс. руб. и соответственно повысить грузоподъемность, без увеличения затрат на покупку дорогостоящей стали ИВ.
Предлагаемая конструкция позволяет увеличить производительность вагона за счет удлинения межремонтного эксплуатационного периода кузова вагона-думпкара. При нагруженной эксплуатации вагона-думпкара на перевозках скальных пород грузов, как показывают эксперименты и расчеты, необходимость в замене предохранительных листов из стали ИВ на внутренних поверхностях вагона возникнет через 2-3 года, следовательно, уменьшатся затраты на материалы и ремонтные работы, возрастет экономическая эффективность эксплуатации вагона-думпкара предлагаемой конструкции.
Кроме этого, использование предохранительных листов из стали ИВ на внутренних поверхностях вагона уменьшит коэффициент сцепляемости груза с полом (по сравнению с конструкционной сталью), особенно в зимнее время, когда груз примерзает к полу вагона. Это приведет к повышению устойчивости вагона от опрокидывания при разгрузке, что также сокращает эксплуатационные расходы.