КУЗОВ ГРУЗОВОГО ПОЛУВАГОНА
FREIGHT GONDOLA CAR BODY

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции кузовов грузовых полувагонов, преимущественно для перевозки сыпучих грузов.
Известна конструкция цельнометаллического сварного кузова полувагона, включающая в себя раму, две вертикальные боковые и две вертикальные торцевые стены, 14 разгрузочных люков с горизонтально расположенными крышками (дверьми), образующими днище кузова. Рама полувагона имеет хребтовую, две шкворневых, две концевых и поперечные балки.
Вертикальные боковые стенки состоят из каркаса и обшивки. Составные части каркаса (верхняя и нижняя обвязка, угловые и промежуточные стойки) размещены на наружной стороне обшивки.
Крышки люков в закрытом положении фиксируются механизмами запирания, а в открытом - опираются на упоры, расположенные на поперечных балках [1].
Недостатком такого кузова является малая удельная грузоподъемность на единицу длины, невозможность полной механизации выгрузки грузов, повышенное аэродинамическое сопротивление движению железнодорожного состава, связанное с размещением составных частей каркаса боковых вертикальных стенок на наружной стороне обшивки.
Известна конструкция кузова вагона-хоппера, включающая раму, боковые стенки с вертикальными и наклонными участками, торцевые наклонные стенки, причем наклонные участки боковых стенок снизу соединены с разгрузочными люками, расположенными горизонтально. При открывании люка его крышка (дверь) поворачивается вниз и занимает вертикальное положение. Рама вагона образована хребтовой, горизонтальными боковыми балками, двумя торцевыми балками.
Недостатком такого кузова является высокая удельная масса вагона, неполное использование полезного объема, пониженная прочность рамы [2].
Известна конструкция кузова полувагона, принятого за прототип, содержащая раму, боковые вертикальные стенки, торцевые стенки, наклонные боковые разгрузочные люки, седлообразное (двускатное) днище. Рама вагона без хребтовой балки состоит из двух боковых, двух шкворневых, трех поперечных балок. Вертикальные боковые стенки и разгрузочные люки состоят из каркаса с внешней стороны и плоских листов обшивки.
Разгрузка вагона обеспечивается путем открытия наклонных боковых разгрузочных люков при помощи рычажного механизма с приводом управления, причем крышки люков в открытом положении являются продолжением двускатного пола [3].
Недостатком такой конструкции является наличие неиспользуемого объема, ограничиваемого наклонной дверью люка и вертикальной плоскостью, высокая удельная масса вагона на единицу грузоподъемности, невозможность дозированной выгрузки, повышенное аэродинамическое сопротивление движению железнодорожного состава, низкие динамические качества вагона, длительное время, необходимое для разгрузки, а также возможность травмирования обслуживающего персонала при открывании люков.
Техническим результатом изобретения является наиболее полное использование возможного полезного объема кузова вагона в заданных габаритах подвижного состава, повышение прочности и жесткости рамы кузова при снижении удельной массы вагона на единицу грузоподъемности, возможность дозированной выгрузки, ликвидация возможности травмирования обслуживающего персонала при открывании люков, снижение аэродинамического сопротивления движению железнодорожного состава, улучшение динамических качеств вагона за счет снижения центра тяжести, уменьшение времени, необходимого для разгрузки вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в кузове грузового полувагона, содержащем раму, состоящую из балок, двускатное днище, торцевые и боковые вертикальные стенки, боковые разгрузочные люки с приводами, при этом боковые вертикальные стенки и боковые разгрузочные люки образованы из плоских листов наружной обшивки и каркасов, боковые разгрузочные люки выполнены в нижней части боковых вертикальных стенок, двускатное днище наклонено к нижним торцам вертикально расположенных боковых разгрузочных люков, каркасы боковых стенок и боковых разгрузочных люков размещены на внутренней стороне плоских листов наружной обшивки, а рама образована из двускатного днища и балок и в поперечном сечении в местах установки поперечных горизонтальных и наклонных балок к хребтовой балке выполнена треугольной формы для повышения ее прочности и жесткости.
Кроме того, торцевые стенки у кузова могут быть выполнены под наклоном со скатом к середине полувагона.
На фиг.1 изображен общий вид кузова грузового полувагона.
На фиг.2 представлено поперечное сечение кузова (по поперечным балкам) А-А фиг.1 с разгрузочными люками, открывающимися вверх.
На фиг.3 изображен вариант поперечного сечения кузова А-А фиг.1 с разгрузочными люками, открывающимися в боковом направлении, с механизмами запирания в нижней части люков.
На фиг.4 изображен вариант общего вида кузова с наклонными торцевыми стенками и максимальным использованием габарита межтележечного пространства вагона.
Цельнометаллический кузов полувагона (фиг.1, 2) включает в себя двускатное днище 1, торцевые стенки 2 и боковые вертикальные стенки 3 с боковыми разгрузочными люками 4, выполненными в нижней части этих стенок.
Днище 1 кузова полувагона имеет двускатную форму с наклоном к нижним торцам вертикально расположенных разгрузочных люков 4, выполненных в нижней части боковых вертикальных стенок. Днище 1 образует совместно с хребтовой балкой 5, продольными боковыми балками 6, поперечными горизонтальными 7 и наклонными балками 8 к хребтовой балке 5 силовую раму. Рама в поперечном сечении в местах установки поперечных горизонтальных 7 и наклонных 8 балок к хребтовой балке 5 выполнена треугольной формы для повышения ее прочности и жесткости.
Форма днища 1 с наклоном к нижним торцам вертикально расположенных разгрузочных люков и треугольная форма поперечного сечения рамы обеспечивают:
- выгрузку без образования застойных зон в кузове полувагона и без засорения рельсошпальной решетки;
- снижение массы рамы и днища при повышении их прочности и жесткости;
- увеличение используемого полезного объема кузова в имеющихся габаритах;
- снижение центра тяжести кузова;
- уменьшение времени, необходимого для разгрузки кузова. Боковые вертикальные стенки 3 и боковые разгрузочные люки 4 образованы из плоских листов 9 наружной обшивки и каркасов 10, при этом каркасы 10 специального профиля размещены на внутренней стороне обшивки, что обеспечивает максимальное использование поперечного габарита кузова для загрузки, снижение аэродинамического сопротивления движению железнодорожного состава и не препятствует выгрузке.
Разгрузочные люки открываются путем подъема в вертикальной плоскости с помощью приводов 11, при этом габаритные размеры кузова не изменяются.
Возможен вариант открытия люков в боковом направлении с механизмами запирания в нижней части люков, как это показано на фиг.3.
Для увеличения скорости выполнения операции разгрузки, увеличения полезного объема в межтележечном пространстве торцевые стенки 2 кузова могут быть выполнены под наклоном α=25-35° со скатом к середине кузова, как это показано на фиг.4.
При этом тормозное и разгрузочное оборудование полувагона (на чертеже не показано) может располагаться под наклонной торцевой стенкой 2, что упрощает его техническое обслуживание и повышает надежность работы, особенно в зимнее время.
При выполнении кузова по этому варианту центр тяжести кузова и уровень днища 1 снижены по сравнению с кузовом, имеющим вертикальные торцевые стенки 2 (фиг.1).
Работает кузов следующим образом.
Статические и динамические нагрузки, действующие на кузов от перевозимого груза и при движении по железнодорожному пути, воспринимаются рамой, образованной двускатным днищем 1 и балками 5, 6, 7 и 8. За счет треугольной формы поперечного сечения рамы в местах установки поперечных горизонтальных 7 и наклонных 8 балок к хребтовой балке 5 увеличивается прочность и жесткость кузова. Форма днища 1 с наклоном к нижним торцам разгрузочных люков 4 позволяет обеспечить дополнительный объем для перевозимого груза и гравитационную выгрузку без образования застойных зон.
За счет снижения положения центра тяжести кузова улучшаются динамические качества полувагона.
Форма боковых вертикальных стенок 3 и боковых разгрузочных люков 4 с размещением гладких плоских листов 9 обшивки снаружи каркаса 10 обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления движению железнодорожного состава и увеличивает используемый для загрузки поперечный габарит кузова.
Разгрузка кузова полувагона обеспечивается за счет вертикального перемещения боковых люков 4 либо части боковых люков.
Возможен вариант открытия люков 4 в боковом направлении за счет поворота относительно оси, расположенной в верхней части люков (фиг.3).
При этом обеспечивается:
- более безопасная выгрузка за счет постепенного открывания люков;
- возможность дозированной выгрузки.
При работе кузова полувагона с торцевыми стенками 2, выполненными под наклоном (фиг.4), сокращается количество разгрузочных люков 4, обеспечивается более компактная выгрузка грузов, снижаются затраты энергии на привод открытия разгрузочных люков 4, уменьшается высота падения грузов за счет снижения уровня днища 1 и люков 4.
Рама с днищем 1 кузова работает аналогично кузову с вертикальными торцевыми стенками 2.
Предлагаемая конструкция кузова полувагона позволяет полностью использовать возможный полезный объем для загрузки в заданных габаритах, повысить прочность и жесткость кузова, снизить удельную массу на единицу грузоподъемности, уменьшить аэродинамическое сопротивление движению железнодорожного состава, улучшить динамические качества полувагона за счет снижения центра тяжести, уменьшить время, необходимое для разгрузки полувагона. Обеспечивается полная разгрузка кузова без образования застойных зон, возможность дозированной выгрузки, более безопасная выгрузка за счет постепенного открывания люков.
Источники информации
1. Вагоны СССР. Отраслевой каталог 20-89-04. Москва, ЦНИИТЭИтяжмаш, 1989 г., стр.48.
2. US, патент №6244191 ВА по классу B 61 D 39/00, 2001 г.
3. Вагоны СССР. Отраслевой каталог 20-89-04. Москва, ЦНИИТЭИтяжмаш, 1989 г., стр.50.