Результат интеллектуальной деятельности: Полувагон (варианты)

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к полувагонам.

Известен полувагон, содержащий ходовую часть, несущую установленный на раму полувагона кузов, включающий боковые стенки со стойками и обшивкой. (Патент России №159577, B61D 3/00, B61D 17/00, опубл. 10.02.2016.)

Известен также полувагон, содержащий ходовую часть, несущую установленный на раму полувагона кузов, включающий боковые стенки со стойками и обшивкой, стойки, размещенные в пятниковом поперечном сечении полувагона усилены дополнительными стойками. (Патент России №2279362, B61D 03/00, B61D 17/04, опубл. 10.07.2006 (прототип).)

Общей технической проблемой, присущей данным устройствам, является недостаточная прочность боковых стенок кузова, подвергающихся воздействию от опорных балок вагоноопрокидывателей при разгрузке полувагонов.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является увеличение прочности и жесткости боковых стенок кузова полувагона и увеличение объема кузова полувагона.

Предложено два варианта полувагона.

Указанный технический результат в первом варианте полувагона обеспечивается полувагоном, содержащим ходовую часть, несущую установленный на раму полувагона кузов, включающий боковые стенки со стойками и обшивкой, пятниковые стойки, размещенные в пятниковом поперечном сечении полувагона, с дополнительными стойками, дополнительные стойки закреплены вертикально и размещены в диапазоне отношений базы «А» полувагона к размеру «В», измеренному между дополнительными вертикальными стойками, выдержанному от 1,05 до 1,3, на концевых участках боковых стенок кузова полувагона на расстоянии «h» от пятникового поперечного сечения полувагона закреплены усиливающие концевые элементы, при этом указанные усиливающие концевые элементы размещены в пределах диапазона отношений «h/Н», выдержанного в пределах от 0,4 до 0,8, где размер «Н» - расстояние от пятникового сечения полувагона до концов боковых стенок кузова полувагона; база «А» полувагона может быть выполнена величиной равной 8650 мм, размер «В» между дополнительными вертикальными стойками может быть выполнен равным 7750 мм; размер «Н» может быть выполнен величиной равной 2245 мм, размер «h» может быть выполнен величиной равной 862 мм; усиливающие концевые элементы могут быть выполнены из швеллера; усиливающие концевые элементы могут быть выполнены в виде единой стойки; усиливающие концевые элементы могут быть выполнены из нескольких частей, размещенных с интервалом преимущественно на одной вертикальной оси; усиливающие концевые элементы могут быть закреплены на обшивке боковой стены полувагона; дополнительные стойки могут быть выполнены длиной «S» равной расстоянию от верхней обвязки боковой стены до нижней боковой балки рамы полувагона.

По второму варианту полувагон стойки боковых стенок и пятниковые стойки полувагона выполнены омегаобразного профиля, закрепленного своими полками на обшивке боковых стенок, нижними концами на несущих кронштейнах поперечных балок рамы полувагона, при этом для защиты стоек от контактного взаимодействия от опорных балок 5 вагоноопрокидывателя 6 стойки боковых стенок и пятниковые стойки полувагона снабжены наружными усиливающими контактными накладками, закрепленными на внешней поверхности нижних концов указанных стоек, внутри профиля заподлицо с полками омегаобразного профиля установлены внутренние ребра жесткости; наружные усиливающие контактные накладки могут быть выполнены длиной от 400 до 800 мм и размещены на расстоянии от 100 до 250 мм от нижнего края стоек боковых стенок и пятниковых стоек; внутренние ребра жесткости, закрепленные внутри профиля заподлицо с полками омегаобразного профиля, могут быть выполнены длиной от 300 до 700 мм.

Заявляемое изобретение по первому варианту отличается от прототипа тем, что дополнительные стойки закреплены вертикально и размещены в диапазоне отношений базы «А» полувагона к размеру «В», измеренному между дополнительными вертикальными стойками, выдержанному от 1,05 до 1,3, на концевых участках боковых стенок кузова полувагона на расстоянии «h» от пятникового поперечного сечения полувагона закреплены усиливающие концевые элементы, при этом указанные усиливающие концевые элементы размещены в пределах диапазона отношений «h/Н», выдержанного в пределах от 0,4 до 0,8, где размер «Н» - расстояние от пятникового сечения полувагона до концов боковых стенок кузова полувагона; база «А» полувагона выполнена величиной равной 8650 мм, размер «В» между дополнительными вертикальными стойками выполнен равным 7750 мм; размер «Н» выполнен величиной равной 2245 мм, размер «h» - 862 мм; усиливающие концевые элементы выполнены из швеллера; усиливающие концевые элементы выполнены в виде единой стойки; усиливающие концевые элементы выполнены из нескольких частей, размещенных с интервалом преимущественно на одной вертикальной оси; усиливающие концевые элементы закреплены на обшивке боковой стены полувагона; дополнительные стойки выполнены длиной «S» равной расстоянию от верхней обвязки боковой стены до нижней боковой балки рамы полувагона.

Заявляемое изобретение по второму варианту отличается от прототипа тем, что стойки боковых стенок и пятниковые стойки полувагона выполнены омегаобразного профиля, закрепленного своими полками на обшивке боковых стенок, нижними концами на несущих кронштейнах поперечных балок рамы полувагона, при этом для защиты стоек от контактного взаимодействия от опорных балок 5 вагоноопрокидывателя 6 стойки боковых стенок и пятниковые стойки полувагона снабжены наружными усиливающими контактными накладками, закрепленными на внешней поверхности нижних концов указанных стоек, внутри профиля заподлицо с полками омегаобразного профиля установлены внутренние ребра жесткости; наружные усиливающие контактные накладки могут быть выполнены длиной от 400 до 800 мм и размещены на расстоянии от 100 до 250 мм от нижнего края стоек боковых стенок и пятниковых стоек; внутренние ребра жесткости, закрепленные внутри профиля заподлицо с полками омегаобразного профиля, могут быть выполнены длиной от 300 до 700 мм. Такие отличия предложенных вариантов от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемых технических решений критерию патентоспособности изобретения - «новизна». Сравнение предлагаемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, аналогичные отличительным признакам предлагаемых технических решений, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности изобретения - «изобретательский уровень».

Заявляемое изобретение представлено изображениями, где на фиг. 1 представлен полувагон, главный вид; на фиг. 2 - полувагон, вид сбоку на фиг. 1 с иллюстрацией размещения опорных балок вагоноопрокидывателя; на фиг. 3 - схема взаимодействия опорных балок вагоноопрокидывателя с боковой стенкой кузова полувагона; на фиг. 4 - вариант выполнения усиливающих концевых элементов, вид сбоку на полувагон, местный вид; на фиг. 5 - конструкция стоек, общий вид, изометрическая проекция.

По первому варианту полувагон содержит ходовую часть в виде ходовых тележек 1 (Фиг. 1, 2), несущих установленный на раму 2 полувагона кузов 3. Кузов 3 содержит боковые стенки 3.1 со стойками 3.2, 3.2.1, 3.2.3. В районе пятниковых стоек 3.2.1 закреплены симметрично относительно базы полувагона «А» и на взаимном расстоянии «В» дополнительные вертикальные стойки 3.2.2 (Фиг. 3). Размер «В» между дополнительными вертикальными стойками 3.2.2 выдержан в диапазоне отношений «А/В» от 1,05 до 1,3 и выполнен, например, величиной равной 7750 мм, при выполнении базы «А» полувагона равной 8650 мм. При этом размер «В» обеспечивает гарантированный контакт вертикальных стоек 3.2, 3.2.3 и дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 с опорными балками 5 - заштрихованная область «N» вагоноопрокидывателя 6.

По второму варианту стойки боковых стенок 3.2 и пятниковые стойки 3.2.1 полувагона могут быть выполнены из омегаобразного профиля, закреплены своими полками на обшивке боковых стенок 3.1 кузова 3 полувагона, нижними концами на несущих кронштейнах поперечных балок (не показаны) рамы 2 полувагона. Для защиты стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1 от контактного взаимодействия от опорных балок 5 вагоноопрокидывателя 6 указанные стойки снабжены наружными усиливающими контактными накладками 3.4 (Фиг. 5), закрепленными на внешней поверхности нижних концов стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1. Внутри профиля стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1 заподлицо с полками омегаобразного профиля установлены внутренние ребра жесткости 3.5, образующие замкнутое поперечное сечение нижних концов стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1.

Наличие на боковых стенках 3.1 дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 позволяет увеличить длину опирания опорными балками 5 вагоноопрокидывателя 6 на боковые стенки 3.1 с размера B₁ до размера В. В случае выполнения размера В равным 7750 мм, а размера B₁ - 5130 мм такое увеличение составит более 50%, уменьшив, таким образом, на аналогичную величину воздействие опорных балок 5 вагоноопрокидывателя 6 на боковую стенку 3.1 полувагона.

Дополнительные вертикальные стойки 3.2.2 могут быть выполнены длиной «S» равной расстоянию от верхней обвязки 3.3 боковой стены 3.1 до нижней боковой балки 2.1 рамы 2 полувагона, без выхода нижнего конца дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 под боковую балку 2.1 рамы 2 полувагона, что позволяет не увеличивать металлоемкость дополнительных вертикальных стоек 3.2.2, сохраняя их функцию как дополнительных элементов жесткости для боковой стены 3.1.

Выполнение отношения «А/В» менее 1,05 приводит к размещению дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 непосредственно у пятниковых стоек 3.2.1, что может привезти к непопаданию дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 на опорные балки 5 вагоноопрокидывателя 6. Выполнение отношения «А/В» более 1,3 перемещает дополнительные вертикальные стойки 3.2.2 от пятниковых стоек 3.2.1 ближе к соответствующим стойкам 3.2.3, ослабляя при этом концевые участки боковых стенок 3.1 кузова 3 полувагона.

На концевых участках боковых стенок 3.1 на расстоянии «h» от пятникового поперечного сечения полувагона (О-О) закреплены усиливающие концевые элементы 4. Усиливающие концевые элементы 4 размещены в пределах диапазона отношений «h/Н», выдержанного в пределах от 0,4 до 0,8. Размер «Н» может быть выполнен величиной, равной 2245 мм, размер «h» - 862 мм, усиливающие концевые элементы могут быть выполнены из швеллера, усиливающие концевые элементы могут быть выполнены из нескольких частей 4.1 (Фиг. 4), размещенных с интервалом, преимущественно на одной вертикальной оси.

Выполнение отношения «h/Н» менее 0,4 приводит к размещению усиливающих концевых элементов 4 у пятниковых стоек 3.2.1 - пятникового поперечного сечения полувагона (О-О), что не обеспечивает жесткость участков, заключенных между усиливающими концевыми элементами стойками 4 и стойками-ребрами 7.

При размещении усиливающих концевых элементов 4 более чем на отношение 0,8 усиливающие концевые элементы 4 размещаются у стоек-ребер 7, не обеспечивая при этом жесткость участков, заключенных между концевыми элементами 3.2.1 и усиливающими концевыми элементами 4.

Полученное увеличение прочности и жесткости боковых стенок 3.1 кузова 3 полувагона позволят увеличить объем кузова 3 полувагона за счет уменьшения размеров используемых профилей для стоек боковых стенок 3.1 и соответственного увеличения ширины кузова 3 полувагона в пределах допустимого поперечного габарита, в пределах сохранения достигнутой прочности и жесткости боковых стенок 3.1.

Полувагон используют следующим образом.

Для разгрузки груженого полувагона его закатывают в вагоноопрокидыватель 6, позиционирую вертикальные стойки 3.2, концевые стойки 3.2.1 и дополнительные вертикальные стойки 3.2.2 относительно опорных балок 5, выполненных длиной «L», равной, как правило, 8000 мм. Наличие на боковых стенках 3.1 дополнительных вертикальных стоек 3.2.2, закрепленных симметрично относительно базы полувагона «А» и на взаимном расстоянии «В», обеспечивает равномерное распределение воздействие от веса полувагона и груза, находящегося в кузове 3, на все указанные стойки, снижая при этом удельные значения такого воздействия на стойки вследствие наличия вертикально установленных дополнительных стоек 3.2.2, воспринимающих воздействие от опорных балок 5. Кроме этого, при опрокидывании полувагона концевые участки боковых стенок 3.1 также испытывают значительные воздействия от груза, находящегося в кузове 3. Опорные балки 5 вагоноопрокидывателя 6 ввиду своей укороченной длины не взаимодействуют с концевыми стойками-ребрами 7 кузова 3 полувагона, при этом наиболее нагруженная зона концевых участков боковых стенок 3.1 находится в поперечном сечении, расположенном в пределах от 0,4 до 0,8 длины «Н» - расстояние от пятникового сечения (О-О) до конца боковых стенок 3.1 кузова 3 полувагона. Истинное положение наиболее загруженного поперечного сечения зависит от конкретных конструкций полувагонов. Для усиления наиболее нагруженного поперечного сечения концевых участков боковых стенок 3.1 указанные участки усилены концевыми элементами 4. В зависимости от конструкции боковой стены полувагона, технологических требования и условий при производстве и эксплуатации полувагона усиливающие концевые элементы 4 могут быть выполнены из нескольких частей 4.1, закрепленных с взаимным интервалом, преимущественно на одной вертикальной оси и размещенных в пределах диапазона отношений «h/Н», выдержанного в пределах от 0,4 до 0,8.

Наличие на боковых стенках 3.1 кузова 3 полувагона дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 усиливающих контактных накладок 3.4, закрепленных на внешней поверхности нижних концов стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1, выполнение внутри омегаобразного профиля стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1 заподлицо с полками внутренних ребер жесткости 3.5, образующих замкнутое поперечное сечение нижних концов стоек 3.2 и пятниковых стоек 3.2.1, обеспечивает увеличение прочности и жесткости боковых стенок 3.1 как при перевозке грузов в полувагоне, так и при разгрузке полувагона с помощью вагоноопрокидывателя 6, с использованием дополнительных вертикальных стоек 3.2.2 в качестве дополнительных опорных элементов, которые позволяют перераспределить воздействие опорных балок 5 на все вертикальные стойки: 3.2, 3.2.1 и 3.2.2, снизив удельное воздействие на каждую из указанных стоек. Обеспечение концевых участков боковых стенок 3.1 кузова 3 дополнительными усиливающими концевыми элементами 4, размещенных в пределах диапазона отношений «h/Н», выдержанного в пределах от 0,4 до 0,8, и выполненным, например, из швеллеров, либо в виде нескольких частей 4.1, размещенных с интервалом преимущественно на одной вертикальной оси, также способствует увеличению прочности и жесткости боковых стенок 3.1 кузова 3 полувагона.

Таким образом, предлагаемые варианты выполнения полувагона позволяют увеличить прочность и жесткость боковых стенок кузова полувагона, увеличить объема кузова полувагона.