Вагон-хоппер

союз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1650501 А 1 1 07/О 5 Ц 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(22) 19.11.8746) 23.08.91, Бал, % 19Р 5) Ю,Б.КашеваровЩ 6 Ж 2422 (088.8)Ж Авторское свидетельство СССР В 786643, кл, В 61 0 7 ЛЮ, 1978. (54) 8 ДГОИ-ХОГ 1 ПЕР(573 Изобретение относится к железнодорожному транспорту и свелся конструкции вагонов для транспортировки больших объемов сцпучих грузов, Цель изобретения - повцшение грузоподъемности, Вагон-хоппер выполнен из параллельнцх рядов модулей, причем смежнце модули каждого ряда33 соединены между собой по торцам неразьемнцми шарнирами и амортизационно-тяговыми устройствами, а каждый модуль разделен на секции поперечной полой перегородкой, в которой размещен механизм разгрузки (открывания и закрывания) створок 4, 8 каждой секции между торцами модулей и полой поперечной перегородкой жестко закреплены вертикальнце продольнце перегородки 27, к нижним концам которцх щарнирно ищвеаены дополнительные продольнце пеоегородки 29, между которыми расположен люк со створками 4, при этом каждцй модуль снабжен крънией 13, смонтированной с возможностью попеоечного сдвижения, 22 ил.1650501 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 каз 1576 ВНИИПИ Составитель Б. Жировецкийазаренко Техред М.Моргентал Корректор А, ОсауленкоТираж 316 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции вагонов для транспортировки большихобьемов сыпучих грузов.Целью изобретения является повышение грузоподьемности.На фиг. 1 изображен вагон-хоппера, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; нафиг.З - модуль вагона, продольный разрез;на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З; на фиг.5 -сечение Б-Б на фиг.З; на фиг.6 - трехоснаятележка, вид сверху; на фиг.7- сечение В-Вни фиг.6; на фиг.8 - сечение Г-Г на фиг,б; нафиг,9 - сечение Д-Д на фиг,8; на фиг.1 О -сечение Е-Е на фиг.11; на фиг.11 - сечениеЖ-Ж на фиг.21; на фиг.12 - пружина, общийвид; на фиг.13 - сечение 3-3 на фиг.12 пружина сжата); на фиг,14- то же, 3-3 пружинане сжата); на фиг.15 - устройство поворотного соединения модулей центр кривизныпути справа) на фиг 16 - то же пут пря;ой); на фиг,17 - то же, (центр кривизныгути слева); на фиг,18 - разрез И-И нафиг.15; на фиг.19 - разрез К-К на фиг,16; на;риг.20 - разрез Л-Л на фиг.17; на фиг.21 -разрез М-М на фиг,9; на фиг.22 - разрез Н-Нна фиг,6.Вагон-хоппер состоит из модулей 1,число которых определяется размерамистанций разгрузки и погрузки, ограничивающих длину одного вагона и тем самым число модулей, его составляющих, Каждыймодуль состоит из двух секций 2, предназначенных для транспортировки груза, Секции отделены друг от друга полымипоперечными перегородками 3, в которыхразмещены механизмы разгрузки открывания створок) 4 ссыпных люков,Кузов 5 модуля 1 установлен на трехосн ых ж,д. тележках 6, расположенных на двухсмежных двухрельсовых путях, На каждомдвухрельсовом пути модуль имеет по четыретележки 6, каждые две тележки соединенымежду собой опорными брусьями 7, которые имеют шарнирные опоры 8 на шкворневые балки 9 тележки 6.В средней части опорных брусьев 7 имеются верхние шкворневые выступы 10, входящие в отверстия дна кузова 5, который вчетырех местах шарнирно соединен с четырьмя опорными брусьями 7.Каждый модуль 1 соединен со смежныммодулем с помощью центральных шарнирных узлов 11 и боковых амортиэационно-тяговых устройств 12.Крайние модули 1 вагона-хоппера имеот на торцовых стенках вагона сцепные устройства.Вагон-хоппер имеет крышу 13, котораявыполнена с возможностью сдвижения на 5 10 15 20 30 35 40 45 50 боковую стенку модуля вагона с помощью тросов 14 и электролебедок 15, Крыша 13 состоит из металлических планок, перекрывающих весь модуль 1 и соединенных между собой эластичными водонепроницаемыми прокладками.На торцовых стенках модуля 1 и в поперечной перегородке 3 установлены колесазвездочи 16, имеющие цепное зацепление с нижней поверхностью дорожек крыши 13 в виде мотоциклетных цепей не показаны), закрепленных по краям и в средней части крыши 13.По бокам кузова 5 находятся отсеки 17, образованные скелетной опорной) балкой 18 днищем, наклонной стенкой 19 кузова 5 и отвесной боковой стенкой 20 модуля.В отсеках 17 установлены горизонтальный 21 и наклонный 22 масляные домкраты. Масляный домкрат 21 имеет шток 23,оканчивающийся рейкой 24 с зубьями на ее нижней поверхности, которые находятся в зацеплении с зубьями сектора 25, жестко соединенного со створкой 4 ссыпного люка. Рейку 24 поджимает к сектору 25 ролик 26.Секция 2 модуля 1 разделена продольными вертикальными неподвижными перегородками 27, жестко прикрепленными к торцам кузова 5 и перегородке 3, На оси 28 вращения к неподвижной перегородке 27 подвешена дополнительная подвижная продольная перегородка 29. Ось 28 ее вращения жестко связана с зубчатым сектором 30, который может быть повернут с помощью зубчатой рейки 31, являющейся продолжением штока 32 наклонного домкрата 22, Рейка 31 прижимается к сектору 30 с помощью ролика 33.Соединение модулей в вагон-хоппер производится с помощью шарнирных узлов 11 и амортизационно-тяговых устройств 12, передающих тяговые воздействия смежных модулей через торцовые скелетные балки 34 на скелетные балки 18 и гасящих колебания модулей относительно друг друга во время движения вагона-хоппера, Шарнирный узел 11 соединяет балки 34 смежных модулей с помощью цилиндрических выступов 35 этих балок и оси 36,Амортизационно-тяговое устройство 12 имеет камеры 37 и 38 низкого давления, камеру 39 высокого давления, поршень 40 в передней части второго условно) модуля 1 и поршень 41 задней части первого модуля 1, Поршень 40 имеет дугообразный шток 42,поршень 41 имеет в качестве штока дугообразную коробку 43 прямоугольного сечения, внутренние стороны которой образуют стенки камеры 37 и 39. Торцовые поверхности камеры 37 образованы корпусом 445 10 л20 30 35 40 45 50 амортизационно-тягового устройства 12 первого модуля и наружной поверхностью поршня 40, Торцовые поверхности камеры 39 образовайы внутренними полостями поршней 40 и 41.Камера 38 образована цилиндоическими поверхностями боковых стенок 45 и плоскостями верхней и нижней стано; 46 амортизационно-тягового устройства 12 второго модуля.В камеры 37-39 помещены герметические емкости из эластичного материала, которы -; изменяют свой объем под воздействием поршней 40 и 41. Эти камеры заполнены маслом (или амортизационной :кигкостьго 1 и через маслопроводы 47 - 49 соединены с такими же герметическими емкостями, находящимися в таких же камерах с другой стороны тех же модулей на противоположных концах торцовых балок 34). При этом в средней части маслопроводы соединяются с промежутОчными баками (не показаны), в которых масло находится под постоянным давлением, создаваемым находящимся над маслом сжатым воздухом. Один промежуточный бак (не показан), соединеннь;й маслопроводами с камерами 37, находится на первом модуле 1, а два доугих (не и казаны) - на втором модуле.Тележки б модуля 1 имеют колесные пары, состоящие из двух полуосей, наружной 50 и внутренней 51, на которых жестко закреплены колеса 52 с цилиндрическими поверхностями качения.Внутренняя полуось 51 имеет центральный цилиндрический канал 53, по которому может перемещаться поршень 54, На колесном конце голуоси 51 канал 53 соединяется с цилиндрической камерой 55, имеющей объем, равный объему канала 53. Между камерой 56 и каналом 53 находится шайба-ограничитель 56 движения поршня 54,На полуоси 51 находится на скользящей посадке полуось 50 между кольцевым упором 57 и упорным стаканом 58, который навинчивается на конец полуоси 51 и шплинтуется шплинтами 59, Такигл образом стакан 58 жестко и надежно ограничивает осевое смещение полуосей относительно друг друга во время эксплуатации колеснойОдновременно стакан 58 плотно соединяется с торцом полуоси 51, герметизируя канал 53. В центральной части дна стакана 58 имеется резьбовое отверстие, в которое плотно завинчивается ниппель 60, предназначенный для поступления масла в канал 53 между поршнем 54 и дном стакана 58 от масляного насоса (не показан), подключаемого к ниппелю 60 для зарядки полуоси 51 смазочным маслам. Накачка масла производится до тех пор, пока поршень 54 не переместиться до упорной шайбь 56, При этом давление воздуха удвоится по сравнению с первоначальным, при котором поршень находится в крайнем правом положении, Первоначальное давление воздуха в ;аь,ере 55 создается с помощью воздушно О насоса через ниппель 61, перемещеньв в торцовой части полуоси 51. В конце полуоси 51, противоположном камере 55, имеются радиальные отверстия 62, предназначенные для поступления масла иэ канала 53 в зазор между полуосями 50 и 51, Для предотвращения вытекгния масла иэ зазора между полуосям. 50 и 51 в конец полуоси 0 запрессован сальник г 3 кОльце вой формы.Нагрузка на полуоси от шкворневой балки 9 передается через роликовые подшипники 64 и 65, Роликовые подшипники, 64 (средние) устанавливаются на полуосях 50 и 51 с их внутренней (по отношению к колесам) стороны. На концах полуосей 50 и 51 устанавливаются концевые роликовые подшипники 65,Шкворневая балка 9 соединяется болтами бб с подшкворневой балкой 67, а балки 9 и 67 соединяются с наружными рамами 68 и внутренними рамами 69,Между рамами 68 и 69 установлены механизмы тормозного устройства 70, которое имеет тормозной башмак 71 двухстороннего действия. Он имеет тормозную подошву 72, изготовленную иэ материала меньшей твердости, чем твердость головки рельса и по этой причине уменьшающую износ рельса при торможении, Подошва 72 по силе ее износа может быть заменена на новую, Она имеет гребень на всем своем протяжении с внутренней стороны рельса, по форме, высоте и назначению аналогичный гребню колеса колесной пары, устройство 70 имеет два башмака 71, расположенных между средним и крайним колесами трехосной тележки б, Скаты 73 башмака имеют радиус своей цилиндрической поверхности, превышающий радиус колеса 52, например, на 10 О ( с увеличением радиуса скатов 73 увеличивается сдвиг башмака 71 относительно Оси колеса 52 в процессе экстренного торможения),Башмаки 71 жестко соединены своими боковыми сторонами с опорными пластинами 75, которые воспринимают тормозное усилие башмаков 71 и передают их на рамы 68 и 69 с помощью пружин 76 и 77, упоров 78 пластины 75 и упоров 80 и 81 рам. В свою очередь, через опорные пластины 75 на башмаки 71 передаются усилия, прижимаю 1650501 8щие башмаки 71 к Голов(ам рельса. ЗГИ уСИЛИя СОЗдаютСя ПарШНяМИ 82 МЗСЛЯНЬГХ домкратОВ не показаны) и п 8 редаются на пласину 75 шТОками 83 йаршней 82. Поди.л,":ают пластину 75, а вместо с ней н баш ;:;ахи 71 над рельсами пружины 84 упираощиеся в донные Вь,ступ ы 85 бокавьо( рам,8 масляны 8 дамкрать не показаны) поступление масла ГгроизВОдится пО маслО" проводам не показаны) из баф(8 не пОказан) с помощью маслонасоса с электромотором (не показан), приводимым в действие с пульта упраВления локомотива,ПластинчатаЯ прОкина 76 помещена в Два миаллическ(лх йутляра 86 и 8 з, нарух(" ный 86 и гфутаълчал 8 ( ПЕГ 1 ъ,м - ин Г;пудики ПдоЕМ 81 ВУ Сг 1;"ла";ЧУ;ц 1 УР.:.,1,; н .-ВН кеми нарух(наго рутллра 86;:; зт ., ", ;1 нарух(- НОГО футляра 86 перемаще:;,.сз К 1 ех(ду стенками "ну ая"РГГ (ьтл "- 67 Г чОрным выступам 88 пласт(лны 75,При ЭТОМ Нар,".ХНЫД Футляр 86 ЖЕСтк, скреплен с Оамай и ее упорным выступам 89 Сх(атие птух(инц 76 праизвовится ГО соприкосновения упоров 88 с упорами 89 в тот момент, когда Во Время экстренного торможения колесо 52 накатится на ба чмак 71 В крайнюю В 8 рхнюю тОчку 90 касаниЯ Цилиндрических поверхностей колеса 12 и башма 1(а 71,Через зигзагообразные изогнутые пластины поужин 76 От Дна ВНУтаеннега 61 тляра 87 Цо Дна наоужно ГО (Ьутляра 86 проходит Гибкий тросик 91 который ООздает преДВВ- рительнае сжати 8 пружины 76 пои нерабочем т.е.приподнятом) положении пласт 1 л 1 ь.75 и Оашмаков 71.При тормОжении йластина 75 смеЩаеГ- ся Отнасит 8 льна упоров 80 и д 88 пружины 76, найрим 8 р, слева От упорОВ 80 сжимаются, а две другие пружины 76, находящиеся сйрава От уйооов 80, осаются в неизменном положении благодаря натяжению тросика 91.Анадогичное назначение име;ат тросики 92, создающие предварительное сжатие пружины 77,Вагон-хойпер раоотает следующим образом.ПереД ПОГрузкоЙ ВВГОна-хоппера на центральном пульте управления, находящимся В кабине докомотива, Включаются электрОдебеДки 15, КОторые, йерематывая .тросы 14 крыши 13 модулей 1, смещают крышу 13 на боковую сторону модулей 1, освобождая верх кузова 5 для догрузки, При этОИ ствОрки 4 ссыпных люкОВ Должны быть закрыты посреДствОм Откачки масла из 5 10 1 1 Фъ 0 25 30 35 40 45 50 55 масляного домкрата 21, секторы створок люка застопорены стопорнцми засовами не показаны), а правая створка люка 4 застопар 8 на пОВоротными стопорами по тарЦам МОДулЯ 1 и В 8 ГО среДн 8 Й части (не показан).После загрузки модулей Вагана-хоппера ВИОВь Включаются злектролеб 8 Дки 15 на перемотку тросов 14 в обратном направлении и крыша 13 устанавливается над кузовом 5 модулей 1,Поезд из Вагонов-хопперав отправляется к месту назначения. При этом тяговое усилие локомотива передается от одного модуля 1 к другому через амортизационнотяговые устрайст ва 12 и шарнирные узлы 11 модулей 1.Торцовые стенки мОДулеЙ 1 имеют наружные плоскости, образующие двухгранный угол с вершиной, совпадающей с осью шарнира 36. Этот угол(принятый в чертехьвх равнь 1 м 0,1 - бо) определяет допустимый минимальный радиус кривизны ж,д, путей, который для вагана-хоппера может иметь значение, равное 150 м,При входе вагона на криволинейный участок пути происходит увеличение объема камеры 39, находящейся с одной сторонц модуля, и уменьшение объема камеры 39, находящейся с другой столроны модуля, В результате чего масло одной камеры 39 перетекает по маслоп роводу 49 В другую камеру 39, Одновременно присходит уменьшение объема камер 37 и 38, находящихся с другой стороны модуля, в результате чего масло перетекает по маслопроводам 47 и 48 с одной стороны модуля на другую его сторону. Так как давление в камере 39 в несколько раз превосходит давление масла в камерах 37 и 38, то любой момент времени создается тяговое усилие В устройствах 12, стягивающие смежные модули 1 друг с дру- ГОМ,Кроме того, устаойства 12 прейятствуют вазникновени 1 О калебатедьнцх движений мОдул 8 Й ", ВокруГ их верти(альных Осей, так как такие колебания вызывали бы быстрое изменение объемов камер 37-39, расположенных па разные стороны шарнира 11, Однако, скорость изменения объема камер опррде; , а "ся пропускной способностью маслоправодав 47-49, а энергия колебаний гасися сопротивлением маслопроводов 47 - 49 движению в них масла и преВращается В теплоту, Воспринима 8 мую и излуча 8- му 10 балкОЙ 34, В которой прохОДят маслоправодьПОстоянное Давл 8 ни 8 В камерах 37-39 с небольшими перепЗДами, Определяющимися сапротивлени 8 м маслопрОВОдов движе 1650501 1010 30 35 40 45 50 55 нию масла при изменении объемов камер поддерживается давлением воздуха в баках (не показаны), которое контролируется датчиками (не показаны) и автоматически поддерживается компрессором (не показан),Во время движения состава иэ вагоновхопперов по двум двухрельсовым путям не возникают значительные колебания вагонов и в вертикальной плоскости, так как устранены все причины возникновения ударно-динамических воздействий пути на вагоны и вагонов на путь,П;рекосы пути влияют только на вращение тележек вокруг их горизонтальных осей, не создающее вращение кузова модуля вокруг его горизочтальной оси.При наезде колес вагона (и всего соста. ва из таких вагонов) на два двухрельсовых пути они погружаются в верхнее строение пути на всем протяжении пути на одну и ту же величину даже при наличии неравномерности в жесткости и упругости, таким образом происходит "выглах;ивание" пути.Дефекты поверхности головок рельс при наличии сорока восьми полулсей вагона-хоппера, имеющих цилиндрические поверхности качения, будут оказывать в несколько раз меньшее ударное воздействие на кузов вагона, чем у известных полувагснов.Предлагаемый вагон-хоппер при движении по пути имеет меньшие вертикальные и горизонтальные колебаний и связанные с ними динамические нагрузки,Роль рессор играют опорные брусья 7 и амортизаторы, которые могут быть встроены в шарнирный узел 11 соединения брусьев 7 со скелетной балкой 18,Колесная пара трехосной тележки 6 во время движения вагона по криволинейному участку пути имеет различные угловые скорости колес, идущих по внешнему и внутреннему рельсам двухпутного пути, При этом происходит поворот внутренней полуоси 51 относительно наружной оси 50 с небольшой угловой скоростью, равной разности угловых скоростей качения колес 52 колесной пары,Вращение полуосей 50 и 51 относительно друг друга может происходить и в результате разности диаметров колес колесной пары,Смазка трущихся поверхностей полуосей 50 и 51 производится маслом, заполняющим центральный цилиндрический канал 53 под большим давлением. Из канала 53 масло поступает через радиальные отверстия 62 в зазор между полуосями 50 и 51, заполняя его до сальника 63, препятствующего утечке масла. Разовая зарядка маслом канала 53 обеспечивает длительную эксплуатацию колесной пары,Торможение производится с пульта управления локомотива путем включения маслонасоса и подачи масла из емкости в масляные домкраты (не показаны) В результате штоки 83 поршней 82, преодолевая сопротивление пружин 84. совместят опорную пластину 75 до соприкосновения тормозных подошв 7 башмаков 71 с головками рельс,При служебном торможении давлениештока 83 на пластину 75 создается такой величины, при которой пружины 76 и 77 противодействуют наезду колеса 52 на тормозной башмак 71, который под действием сил трения о рельс смещается в сторону идущего за ним колеса 52, При этом по две пластинчатые пружины 76 и по одной спиральной пружине 77 с каждой стороны одного тормозного устройства сжимаются врезультате смещения упоров 73 и 79 пластины 75 в сторону заднего (по ходу движения)торца рамы и ее упоров 80 и 81,Давление поджатых пружин 76 и 77 вупоры рамы 80 и 81 передает тормозную силу от башмаков 71 на шкворневую балку 9 и через опорный брус 7 на кузов модуля 1 вагона.По окончании служебного торможения масляный насос откачивает масло из масляного домкрата в масляный бак (не показаны), поршень 85 со штоком 83 поднимаются и под действием пружин 84 поднимается опорная пластина 75 вместе с башмаком 71,При экстренном торможении на электродвигатель масляного насоса подается повышенное напряжение, в результатс чего создается такое давление масляного домкрата на пластину 75, при котором башмаки 71 смещаются в сторону следующих за ними колес до соприкосновения с ними, В этот момент колесо 52 наедет на носок башмака 71 и тем самым резко увеличит силу, прижимающую башмак 71 к рельсу, вследствие этого резко возрастает тормозная сила, воздействующая на башмак 71 и рельс, башмак 71 сместится относительно рамы на такое расстояние, при котором упоры 78 и 79 пластины 75 упрутся в упоры 80 и 81 рамы, а колеса 52 накатятся на цилиндрическую поверхность башмака 71 до упора в точке 90, В таком положении колесо 52 будет "ехать" на башмаке 71 по рельсу до полной остановки вагона, создавая давление на башмак 71, превосходящее давление шкворневой балки 9 на полуось колеса в 2 раза.Во время нахождения колес 52 на башмаках 71 большая часть тормозной силы бу 1650501дет пер 8 даВаться на шквОрневую балку 9 через полуоси 50 и 51 колес 52.На фиГ.9 пунктиром показана Окружность цилиндрич 8 скОЙ поверхности кач 8- Йий кОлеса с Центром В точке 2 5 соприкасающайсй по прймой В тОчке 90 с ЦилинДрическОЙ пОВ 8 рхнОстью башма"имеющ 8 Й Ось этОЙ поверхности, проходя" щей через точку 3 с радиусом на 10 ф 4 большим, чем у колеса 52, Точка 2 по 10 ГОризонтали удал 8 на От тОчки О при нуле- ВОЙ величине ГоризонтальнОЙ силы) на расстОйние, равное расстояни 1 О между сварными вцст упами рамы и. пластинц 75 до, начала торможения. ЛО вертикали точка 2 15 выше точки "0" и точки 1, при нахождении в кОтороЙ Оси вращения кОл 8 са 52 Оно ефе катилось пО рельсу. Это превышение увели" чивает на 1 73 ВертикалыРж нзГОузку на Оси затормо 2 инных колес и снимае, ирузк с 20 Гси н 83 аторможенноГО колеса т:.л;2 кки 6.ПОсл 8 ОстанОВки ВаГона колесо скатится с башмака 71 нз рельс, еГО ось Вращ 8 нийОвместитсй с точкой О, э башмак пОдни" с ется над рельсом В исходное (нейтральное) 25 ПОЛОЖВНИ 8.Во Время торможений как служебного, гак и экстренного, поверхность качения колес н 8 подверГаетсй тр 8 нию, изнОсу или по" вре 2 кдению и тем самым исключается одна 30 из причин Выхода из строя колесных пар,Давление подошвы башмака на головку рельса в несколько раз меньше удельного давления колеса на рельс, чем у известных тормозных колодок, прижимаемых к колесу. Формула изобретения Вагон-хоппер, содержащий установленный на ходовых тележках кузов, в зоне прОдОльноЙ Оси котороГО располо 2 кен раз" грузочный люк, и механизм разгрузки, о тл и ч а 1 О щ и Й с й тем, что, с целью повышения грузоподьемности, кузов образован параллельными рядами расположенных на двух путях модулей, причем смежньге модули кажДОГО рЯДВ соединены м 8 жДу сОбОЙ по торцам неразьемными шарнирами, располОженными по продольной Оси модулей, и амортизационно-тяговыми устройствами, расположенными по краям ТОрцов модулей, а каждый модуль разделен нз секции попе" речной полой прегородкой, В которой размещен указанный механизм разгрузки, В ка 2 кдой секции между тооцами модулей и ООЙ ПОперечноЙ перегородкОЙ жестко закреплень вертикальные продольные переГородкис к нижним концам которых шарнирнО подвешены допОлнительные продол ьные пер 8 ГОрОдки, между которыми расположен люк, при атом каждый мОдуль снабжен крышеЙ, смонтированной с ВОзможностью поперечного перемещения.