Кузов вагона-самосвала

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а конкретнее к конструкции кузова вагона-самосвала, и может быть использована на горно-обогатительных комбинатах для перевозки отходов производства.
Известна верхняя рама с ударопрочным настилом пола вагона-самосвала, которая содержит продольные боковые и средние балки, смещенные в вертикальной плоскости относительно друг друга и перекрытые в горизонтальной плоскости листами, на которых установлены амортизирующий элемент и амортизирующая прокладка, перекрытые верхним листом настила пола, снабженного кронштейнами. Выполнение амортизирующего элемента из разрезных элементов разной толщины, введение амортизирующей прокладки и шарнирное крепление верхнего листа настила пола позволяют распределять ударную нагрузку при упругих деформациях всех элементов металлоконструкции (RU 2009924, МПК B61D 17/10, B61D 9/06, опубл. 22.07.1992).
Недостатком технического решения по патенту № 2009924 является то, что амортизирующий элемент образован отдельными клиновидными боковыми и прямоугольным центральным блоками. Таким образом, амортизирующие элементы, выполненные из частей, не образуют единое целое при восприятии ударных нагрузок и работают каждые в отдельности, клиновидность амортизирующих элементов не обеспечивает постоянство сечения, и ударная нагрузка не воспринимается равномерно по конструкции настила пола.
Из патента РФ № 2161574 на изобретение известен кузов вагона-самосвала, в котором настил пола содержит установленные на раме основание настила пола и предохранительный лист, между которыми расположена амортизирующая прослойка, выполненная из деревянных досок, плотно прижатых друг к другу, отличающийся тем, что амортизирующая прослойка снабжена дополнительными упругими элементами, выполненными в виде полос упругопластичного материала, например, бывшей в употреблении конвейерной ленты, причем доски обернуты с трех сторон указанными полосами, края которых прикреплены к боковым сторонам досок. В исходном состоянии (при отсутствии в кузове груза) предохранительный лист опирается на вершины дуг амортизирующих элементов и имеет зазор с поверхностью боковых деревянных брусьев.
Недостатком кузова вагона-самосвала по патенту № 2161574 является его сложность, обусловленная наличием дополнительных упругих элементов из упругопластичного материала, а также недостаточная надежность, обусловленная возможностью повреждения досок пола при загрузке кускового груза, поскольку доски настила, выполненные из дерева, подвержены ударному воздействию, что может привести их к деформации при существенных нагрузках, кроме того, выполнение досок пола из дерева обусловливает  низкий эксплуатационный срок настила пола.
Из патента РФ № 134505 известен кузов вагона подвижного состава, в котором настил пола представляет собой жесткую, пространственную конструкцию, отличающийся тем, что жесткая, пространственная конструкция выполнена ребристой, состоит из, по крайней мере, одной пустотелой секции прямоугольного или квадратного сечения, имеющей с одной стороны шип, а с другой паз, композитный материал состоит из 80% измельченной древесины и 20% полипропилена.
Техническое решение по патенту № 134505 выбрано в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком технического решения по патенту № 134505 является возможность деформации настила пола при загрузке тяжелого кускового груза вследствие того, что настил представляет собой жесткую конструкцию. Возникающие временные изменения габаритов элементов настила не имеют возможности компенсироваться, что может привести к повреждению настила пола в местах соединения элементов настила. Также недостатком решения по патенту № 134505 является неудобство в эксплуатации, обусловленное тем, что настил пола представляет собой жесткую пространственную конструкцию, что существенно усложняет работы связанные с заменой поврежденных или деформированных элементов настила, а также по демонтажу пола в целом.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является недостаточная надежность известных настилов грузовых вагонов.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, - повышение надежности и долговечности кузова вагона-самосвала, а также повышение удобства при его эксплуатации, в том числе при ремонтных работах.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в кузове вагона-самосвала, содержащем борта, верхнюю раму, выполненную из продольных и поперечных балок, жестко связанных между собой, при этом крайние продольные балки образуют одну пару противолежащих балок, а крайние поперечные балки образуют другую пару противолежащих балок, настил пола, уложенный на основание и зафиксированный относительно бортов кузова, основание выполнено опирающимся на верхнюю раму, между основанием и настилом пола размещены амортизирующие упругие элементы, согласно полезной модели амортизирующие элементы выполнены в виде брусков из композитного материала, уложенных последовательно вдоль одной пары противолежащих балок рамы.
Амортизирующие элементы могут быть уложены относительно друг друга с зазором, компенсирующим их расширение при ударных нагрузках.
Амортизирующие элементы могут быть уложены относительно друг друга с зазором в диапазоне 3-5 мм.
Амортизирующие элементы могут быть выполнены с плоскими верхней и нижней поверхностями.
Амортизирующие элементы могут быть выполнены прямоугольной формы.
Амортизирующие элементы могут быть выполнены формой, близкой к прямоугольной.
Амортизирующие элементы могут быть расположены под углом 90° к продольным балкам.
Амортизирующие элементы могут быть расположены под углом 90° к поперечным балкам.
Амортизирующие элементы, расположенные под углом 90° к продольным балкам, могут быть выполнены цельными.
Амортизирующие элементы, расположенные под углом 90° к поперечным балкам, могут быть выполнены составными.
Амортизирующие элементы могут быть уложены на основание свободно.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен вид сверху пола заявляемого кузова вагона-самосвала;
на фиг. 2 представлен вид снизу пола заявляемого кузова вагона-самосвала;
на фиг. 3 представлено продольное вертикальное сечение А-А пола кузова;
на фиг. 4 показан выносной элемент Б;
на фиг. 5 показан кузов вагона-самосвала, в котором амортизирующие элементы расположены вдоль поперечных балок;
на фиг. 6 показан кузов вагона-самосвала, в котором амортизирующие элементы расположены вдоль продольных балок;
на фиг. 7 показан вариант кузова вагона-самосвала, в котором амортизирующие элементы уложены частично вдоль поперечных балок, а частично - вдоль продольных балок.
Заявляемый кузов вагона-самосвала содержит борта 7, верхнюю раму, выполненную из продольных балок 1 и поперечных балок 2, на которых установлены кронштейны 3, при этом балки 1 и 2 жестко соединены друг с другом посредством сварки.
На продольных балках 1 и поперечных балках 2 установлено основание 6, предназначенное для монтажа на нем поперечных (расположенных вдоль поперечных балок 2 перпендикулярно продольным балкам 1) амортизирующих элементов 4, выполненных в виде брусков, которые установлены с зазором l. Бруски 4 выполнены прямоугольной формы и уложены на основание 6 свободно последовательно вдоль балок 1 или 2. На брусках 4 размещен лист 5 настила пола.
Отсутствие крепления брусков 4 между собой обеспечивает возможность изъятия отдельного бруска 4 в случае необходимости его замены без повреждения соседних брусков 4; позволяет легко и удобно, также без повреждений брусков 4 осуществлять демонтаж пола в целом при ремонте кузова.
Расположение амортизирующих элементов 4 последовательно вдоль балок 1 или 2 рамы (поперечных или продольных) обеспечивает равномерное распределение нагрузок на пол в процессе перемещения груза, исключает создание местных напряжений на пол, что позволяет увеличить срок эксплуатации кузова, межремонтный срок. Кроме того, такое расположение брусков 4 существенно облегчает монтаж пола кузова вагона-самосвала.
Амортизирующие элементы 4 уложены относительно друг друга с зазором, равным 3-5 мм, компенсирующим их расширение при ударных нагрузках в процессе погрузочных работ. Расположение брусков 4 с зазором относительно друг друга целесообразно в случае, когда вагон-самосвал предназначен для транспортировки тяжелых кусковых грузов, при погрузке которых возникают существенные местные динамические нагрузки на бруски 4, которые в результате таких нагрузок (в силу упругих свойств) будут расширяться. Для компенсации возникающего от нагрузок (или в результате изменения окружающей среды) достаточно обеспечивать между брусками, выполненными из композиционного материала, зазор в диапазоне 3-5 мм. Целесообразно выполнять бруски 4 прямоугольной формы или формой, близкой к прямоугольной (что может иметь место в результате погрешностей при изготовлении). Прямоугольная форма (или форма, близкая к прямоугольной) существенно снижает трудоемкость по монтажу пола. Кроме того, такая форма брусков 4 позволяет более равномерно распределять нагрузки на пол в процессе транспортировки груза.
Для изготовления брусков 4 можно применять любой известный композиционный материал, обладающий свойствами упругости и износостойкости. Например, для изготовления брусков 4 можно использовать следующие виды композиционных (композитных) материалов:
- TECAPET (PET);
- ZEDEX;
- композитные материалы, известные из источника «Полимерные композиты с высокими упруго-прочностными характеристиками», С.В. Курин, Л.Н. Шафигуллин, А.В. Лахно, А.А. Бобрышев, Пенза, изд. ПГУАС, 2016, УДК 691.175:678(035.3).
- композиционный материал High Strain (HSC Structures);
- армированные волокном полимеры (FRP) или стекловолокно;
- металлические матричные композиты.
Амортизирующие элементы 4 настила пола могут быть расположены под углом 90° к продольным балкам или под углом 90° к поперечным балкам для удобства монтажа и демонтажа пола, а также для более равномерного распределения нагрузок.
В целом любое выравнивание нагрузок на пол увеличивает срок его эксплуатации, т.к. существенно снижена возможность деформации или повреждения брусков 4 в результате местных высоких напряжений.
Амортизирующие элементы 4 настила пола, расположенные под углом 90° к продольным балкам, выполнены цельными, что удобно для монтажа пола, поскольку при таком расположении бруски 4 будут ориентированы вдоль меньшей стороны кузова. Выполнение брусков 4 цельными существенно повысит их надежность и долговечность.
Амортизирующие элементы 4 настила пола, расположенные под углом 90° к поперечным балкам, выполнены составными, поскольку при таком расположении бруски 4 будут ориентированы вдоль длинной стороны кузова и изготовление брусков 4 цельными (по длине кузова) существенно усложнит монтаж и демонтаж отдельных брусков 4 и пола в целом. Кроме того, выполнение брусков 4 длинными (по длине кузова) является нецелесообразным и не удобным, т.к. из-за повреждения бруска в какой-либо его части, заменять придется не только эту часть, но и весь брусок 4 в целом, что будет усложнять ремонтные работы.
Амортизирующие элементы 4 уложены на основание 6 свободно, что существенно повышает удобство при ремонте, в процессе эксплуатации. Одновременно свободное размещение брусков 4 на основании 6 будет снижать динамические нагрузки на основание 6 при загрузке груза, т.к. за счет упругих свойств брусков 4 такие нагрузки будут передаваться на основание 6 в меньшей степени, чем при жестком закреплении брусков 4 на основании 6. После того, как бруски 4 будут уложены на основании 6, их положение относительно кузова фиксируется листом 5 настила пола, укладываемым сверху на бруски 4. Лист 5 закрепляется относительно рамы и бортов 7 кузова.
В целом предлагаемая конструкция кузова вагона-самосвала выбрана на основании особенностей ударного нагружения при погрузке вагонов-самосвалов кусковым грузом.