Результат интеллектуальной деятельности: ВОСЬМИОСНЫЙ ВАГОН-ДУМПКАР

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожному транспорту и может найти применение при конструировании и изготовлении вагонов-думпкаров большой грузоподъемности, до 200 т.

В настоящее время сохраняется потребность в думпкарах большой грузоподъемности, до 140-200 т, для работы на промышленных железнодорожных путях РФ. Эта задача может быть решена при применении для думпкаров четырехосных тележек. Две четырехосные тележки при нагрузке на ось, примерно 23,5 т, имеют грузоподъемность 188 т при собственной массе 20 т. Две трехосные тележки при такой же нагрузке на ось имеют грузоподъемность 141 т, а собственную массу -19,5-20 т, т.е. отношение собственных масс к грузоподъемностям на одну ось (20/188/8 и 20/141/6) равно 1,32 к 2,36. Таким образом, применение четырехосных тележек, состоящих из двух спаренных двухосных серийных тележек, решает две задачи - повышает грузоподъемность думпкара в 1,5-1,6 раза, применяя четырехосные тележки, и позволяет экономить дефицитные трехосные тележки.

Известен восьмиосный вагон-самосвал (см. А.И. Логинов, Н.Е. Афанаскин. «Вагоны-самосвалы», Машиностроение, М., 1975 г., стр 115, рис. 73), построенный Калининградским вагоностроительным заводом, в котором два разгрузочных пневмоцилиндра расположены между четырехосными тележками и по одному пневмоцилиндру установлено на концах кузова.

К недостаткам этого вагона-самосвала можно отнести то, что он плохо вписывается в кривые участки пути из-за большой консольной части между автосцепкой и пятником четырехосной тележки (4700 мм), кроме того, создается опасно большой опрокидывающий момент при разгрузке вагона.

Изобретение решает задачу улучшения; вписывания вагона-думпкара в кривые участки пути и уменьшения опрокидывающего момента при разгрузке за счет изменения конструкции двух пневмоцилиндров и места их установки.

Для получения необходимого технического результата в восьмиосном вагоне-думпкаре, содержащем кузов, две пары четырехосных тележек, каждая из которых составлена из двух пар двухосных тележек, связанных соединительной балкой, четыре разгрузочных пневмоцилиндра, два из которых установлены между четырехосными тележками, предлагается третий и четвертый пневмоцилиндры установить между двухосными тележками и выполнить с меньшей длиной хода штока по сравнению с длиной хода штока пневмоцилиндров, установленных между четырехосными тележками.

На прилагаемых схемах изображено:

на фиг. 1 - предлагаемый вагон-думпкар с пневмоцилиндрами;

на фиг. 2 - то же, схема габаритных размеров вагона и изгибающего момента, действующего на кузов над пневмоцилиндром, установленным между двухосными тележками;

на фиг. 3 - предлагаемый вагон-думпкар в момент разгрузки, поперечный разрез перед пневмоцилиндром,. установленным между двухосными тележками, вид сбоку;

на фиг. 4 - вагон-думпкар, принятый за ближайший аналог, расположение пневмоцилиндров;

на фиг. 5 - вагон-думпкар, принятый за ближайший аналог, схема габаритных размеров вагона и изгибающего момента, действующего на кузов над пневмоцилиндрами.

На прилагаемых схемах приняты следующие обозначения:

1 - пневмоцилиндр, выполненный с уменьшенной длиной хода штока;

2 - кронштейн;

3 - хребтовая балка;

4 - ролик;

5 - шток;

6 - плита цилиндрической формы;

7 - кузов;

Ц₀ - центр тяжести кузова до разгрузки;

Ц₁ - положение центра тяжести кузова при повороте на 26°, совпадающее с расположением ребра опрокидывания кузова, при разгрузке в условиях смерзания груза;

Ц₂ - положение центра тяжести кузова при повороте на 16°, при разгрузке в условиях ссыпания груза.

В соответствии с расчетами и как подтвердили проведенные испытания, поворот кузова при разгрузке приводит к уменьшению силы, действующей на штоки разгрузочных пневмоцилиндров. Так, при повороте кузова в условиях смерзаемости груза на угол 26° центр тяжести кузова Ц₀ переходит за ребро опрокидывания вагона и занимает положение Ц₁.

В этом случае возникает большой опрокидывающий момент. В условиях ссыпаемости груза центр тяжести кузова Ц₀ занимает положение Ц₂, угол поворота кузова при этом составляет 16°. Необходимый момент для поворота кузова в этом случае в 3,3 раза (600/182) меньше начального момента, который определяется по формуле М=Q*600 (Q - сила тяжести груженого кузова).

Для уменьшения опрокидывающего момента на думпкарах ставят воздухозамедлители, которые при повороте кузова на 5-10° отключают подачу воздуха в разгрузочные пневмоцилиндры, но этого недостаточно, необходимо выпускать воздух из разгрузочных пневмоцилиндров при угле наклона кузова 20-25°. Эту проблему решает предлагаемое изобретение, при использовании которого момент опрокидывания уменьшается в 2 раза при угле поворота кузова на 20° за счет изменения конструкции двух разгрузочных пневмоцилиндров, а именно уменьшения длины хода штоков, по сравнению с пневмоцилиндрами, установленными между четырехосными тележками, вследствие чего они прекращают свою работу раньше.

При размещении двух разгрузочных пневмоцилиндров над четырехосными тележками между двухосными тележками расстояние от оси подпятника, связывающей тележку соединительной балки до оси автосцепки, такое же, как у вагона-думпкара с трехосными тележками. Практически, по ширине кузова и по осям автосцепки серийный шестиосный думпкар заменен на восьмиосный. Длина предлагаемого вагона-думпкара составляет 15050 мм (длина вагона, описанного в ближайшем аналоге составляет 17503 мм). В предлагаемом техническом решении выбрано оптимальное поперечное сечение кузова, позволяющее получить геометрический объем кузова, равный 60 м³ (такой же объем кузова имеет восьмиосный вагон-думпкар, принятый за ближайший аналог). Шестиосные думпкары имеют объем кузова, равный 48-49 м³.

Конкретный пример выполнения предлагаемого восьмиосного вагона-думпкара показан на фиг. 3.

Пневмоцилиндры, размещенные между четырехосными тележками, имеют длину хода штока, равную 900 мм. Пневмоцилиндры 1, размещенные между двухосными тележками, выполнены с уменьшенной длиной хода штока равной 400 мм. Пневмоцилиндры 1 закреплены осями на кронштейнах 2 хребтовой балки 3 на таком же расстоянии от оси хребтовой балки, как и пневмоцилиндры, размещенные между четырехосными тележками. Кронштейны 2 на нижней раме закреплены в сечений подпятника соединительной балки тележки.

Описание принципа действия пневмоцилиндров предлагаемого восьмиосного вагона-думпкара при осуществлении операции разгрузки.

При подаче воздуха во все четыре разгрузочных пневмоцилиндра происходит поворот кузова, при этом ролик 4, закрепленный на штоке 5 разгрузочного пневмоцилиндра 1, давит на плиту 6 цилиндрической формы, закрепленную на кузове 7. При выходе штока на всю длину (400 мм) его давление на кузов прекращается, а дальнейший поворот кузова осуществляется средними пневмоцилиндрами, размещенными между четырехосными тележками, у которых длина хода штока равна 900 мм.

После разгрузки при посадке кузова 7 плита 6 давит на ролик 4 штока 5 и возвращает пневмоцилиндр 1 в начальное положение.

Таким образом, предлагаемый восьмиосный вагон-думпкар, по сравнению с вагоном, описанным в ближайшем аналоге, имеет меньшую длину, что улучшает его вписывание в кривые участки пути, а также при осуществлении операции разгрузки он обеспечивает снижение опрокидывающего момента, что повышает безопасность операции.