Вагон-хоппер сочлененного типа (варианты) Российский патент 2021 года по МПК B61D7/00 B61G5/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции сочлененного вагона-хоппера.

Известно, что подвижной состав железнодорожного транспорта в ряде случаев состоит из сочлененных вагонов, соединенных между собой с помощью специального шарнирного устройства - узла сочленения. Данный узел должен выдерживать нормативные продольные, поперечные, вертикальные нагрузки, возникающие во всех направлениях во время движения железнодорожного транспорта.

Известна конструкция шарнирного узла соединения грузовых вагонов (патент RU 161501, МПК B61G 5/02, B61D 3/10, опубл. 17.07.2015), которая состоит из пятниковой и поводковой частей. Пятниковая часть имеет внутри корпуса поверхности для сопряжения с поводковой частью по опорной поверхности и упорной поверхности через вкладыши, при этом поверхности сопряжения подвижных деталей между собой имеют сферическую форму. Общая сборка узла соединения производится посредством вертикально установленного стержня, соединяющего пятниковую и поводковую части между собой.

Недостатком данной конструкции шарнирного узла соединения грузовых вагонов является сложность ее изготовления, особенно отливки пятниковой части, наличие большого количества деталей сложной формы, которые сопрягаются между собой по сферическим поверхностям, малая площадь опорной поверхности между поводковой и пятниковой частями, незащищенность пар трения от попадания пыли и посторонних предметов и, как следствие, ее низкая надежность и ремонтопригодность.

Известна конструкция устройства шарнирного типа для сочленения вагонов (патент RU 147170, МПК B61G 1/00, опубл. 07.08.2014). Устройство состоит из пятниковой части и шарнирной части, при этом пятниковая часть имеет на одном конце хвостовик коробчатой формы, на втором конце имеет пятник в нижней части и боковые продольные стенки над пятником, в полость между которыми в продольном направлении входит упомянутая шарнирная часть, имеющая хвостовик прямоугольной формы на одном конце, а на другом конце, входящем между боковыми стенками пятниковой части, имеет цилиндрическое сквозное отверстие с осью, перпендикулярной оси пути, с плотно установленной в нем обоймой со сферической внутренней поверхностью, внутри которой расположен шар, плотно прилегающий к внутренней поверхности обоймы, с выступающими из него с двух сторон по оси отверстия валами, имеющими с одной стороны цилиндрическую форму с осью, перпендикулярной оси пути, а с противоположной стороны имеющими плоскую форму, упомянутые валы входят в отверстия в боковых продольных стенках пятниковой части, имеющие с одной стороны цилиндрическую форму с осью, перпендикулярной оси пути, а с противоположной стороны имеющие плоскую форму, валы закрепляются клиньями, установленными между плоскими сторонами указанных отверстий и валов.

Недостатком такого технического решения является сложность конструкции, малая площадь сопряжения поверхности шара с поверхностью обоймы в шарнирной части, сложность сборки, что повышает трудоемкость изготовления, снижает надежность и ремонтопригодность.

Известна конструкция железнодорожного вагона, содержащая кузов, включающий две секции, соединенные между собой с помощью узла сочленения, установленные своими консольными частями на крайние ходовые тележки и в области узла сочленения на общую среднюю ходовую тележку, отличающийся тем, что расстояние d между секциями кузова не превышает значения, равного: d=0,25Б-К, где Б - длина базы вагона, К - длина консольной части секции (патент RU 185 360, МПК B61D 7/00, B61F 3/12 (2006.01), опубл. 03.12.2018).

Недостатком такого технического решения является то, что при расстоянии между секциями менее 200 мм может произойти касание секций при движении состава. Кроме этого, узел сочленения может быть произвольной конструкции, что может сказаться на надежности вагона-цистерны.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является сочлененный вагон-хоппер, включающий пару концевых узлов, на внешних концах которых установлены сцепные устройства. Между указанными концевыми узлами соединено множество промежуточных узлов. Множество шарнирных соединительных узлов соединяют концевые и промежуточные узлы. Пара корпусов боковых подшипников установлена на каждой стороне шарнирных соединительных узлов. Узел удлинительного рычага подшипника со стороны корпуса расположен в опоре с каждым из корпусов бокового подшипника и соединяет два конца соседних узлов. Торсионные коробки простираются по ширине внутренних концов концевых узлов и противоположных концов промежуточных узлов, несут верхний блок надрессорной балки и соединены с узлами удлинительных рычагов подшипников со стороны корпуса. (патент US 5259322 A, МПК B61D 17/00, B61D 7/00, опубл. 09.11.1993).

Недостатком такого технического решения является сложность конструкции, сложность сборки, что повышает трудоемкость изготовления, снижает надежность и ремонтопригодность.

Задачей изобретения является создание вагона-хоппера с большой грузоподъемностью, с обеспечением безопасности перевозки грузов, с использованием разборного устройства шарнирного типа для сочленения вагонов, технологичным в изготовлении и с повышенной надежностью и ремонтопригодностью.

Техническим результатом является простота изготовления, повышение надежности и ремонтопригодности конструкции.

Указанный технический результат достигается благодаря созданию вагона-хоппера, содержащего ходовую часть, автосцепное оборудование, две смежные секции, каждая из которых состоит из кузова, который установлен на раму. Рамы двух секций вагона-хоппера являются смежными и соединены устройством шарнирного типа для сочленения вагонов и опираются в зоне устройства сочленения на общую ходовую тележку. Устройство шарнирного типа для сочленения вагонов включает в себя пятниковую и шарнирную части, при этом пятниковая часть состоит из пятника, хвостовика коробчатого сечения и корпуса с внутренней полостью. Внутри полости корпуса пятниковой части установлены нижний и верхний вкладыши, которые посредством прижимного фланца, закрепленного сверху на корпусе, удерживают шар, плотно прилегающий по своей сферической поверхности к внутренним сферическим поверхностям вкладышей. Шар имеет вал переменного по высоте сечения, ось симметрии которого совпадает с осью отверстия, выполненного в шаре с противоположной стороны от вала и являющегося геометрическим центром поворота тележки, причем вал шара жестко закреплен в поводковом элементе шарнирной части.

Вариантом исполнения является вагон-хоппера, в котором в устройстве сочленения шар крепится к шарнирной части с помощью вала конической формы и переходной втулки, имеющих конические сопрягаемые поверхности.

Признаками изобретения являются:

1) Вагон-хоппер,

2) содержащий ходовую часть, автосцепное оборудование, две смежные секции, каждая из которых содержит кузов и раму,

3) смежные рамы соединены узлом сочленения и опираются в зоне узла сочленения на общую ходовую тележку,

4) устройство шарнирного типа для сочленения вагонов, содержащее пятниковую и шарнирную части,

5) пятниковая часть устройства содержит пятник, переходящий в корпус с внутренней полостью,

6) внутри внутренней полости установлены нижний и верхний вкладыши,

7) вкладыши удерживают шар, плотно прилегающий к внутренним сферическим поверхностям вкладышей,

8) шар имеет в своем составе вал переменного по высоте сечения, ориентированный вертикально вверх, с помощью которого шар жестко фиксируется в шарнирной части устройства,

9) фиксация вкладышей и плотный контакт с шаром осуществляется за счет прижимного фланца, крепящегося сверху к корпусу пятниковой части с помощью болтовых соединений,

10) между нижним вкладышем и прижимным фланцем установлена тарельчатая пружина,

11) пятник, нижний вкладыш и шар с валом имеют отверстия под шкворень, которые располагаются на одной оси, являющейся геометрическим центром поворота тележки вагона,

12) шарнирная часть имеет поводковый элемент с отверстием для сопряжения с валом шара,

13) шарнирная часть имеет опустошение для облегчения веса конструкции,

14) пятниковая и шарнирная части имеют также в своем составе и выполненные с ними заодно хвостовики коробчатого сечения, предназначенные для крепления в хребтовой балке вагона с помощью сварки, либо заклепок,

15) в месте перехода поводкового элемента шарнирной части к хвостовику коробчатого сечения предусмотрены ребра жесткости,

16) шар крепится к шарнирной части с помощью вала конической формы и переходной втулки, имеющих конические сопрягаемые поверхности (вариант исполнения 2),

17) расстояние между смежными секциями составляет 250-1050 мм.

Признаки 1-5, 12, 14 являются общими с прототипом, признаки 6-11, 13, 15, 16 являются существенными отличительными признаками изобретения. Признак 17 является дополняющим признаком заявляемого изобретения.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен сочлененный вагон-хоппер, на фиг. 2 изображено устройство шарнирного типа для сочленения вагонов в разрезе, на фиг. 3 - вариант исполнения 2 вала шара и способа крепления шара в поводковом элементе шарнирной части устройства, на фиг. 4 - фрагмент фиксации вкладышей прижимным фланцем с применением тарельчатой пружины, на фиг. 5 - общий вид устройства в изометрии.

Первый вариант исполнения. Вагон-хоппер (фиг. 1) содержит ходовую часть 1, автосцепное оборудование 2, две смежные секции 3, каждая из которых состоит из кузова 4, который установлен на раму 5. Рамы 5 двух секций 3 вагона-хоппера являются смежными и соединены устройством шарнирного типа для сочленения вагонов 6, включающее в себя пятниковую 7 и шарнирную 8 части (фиг. 2, 5). Расстояние между секциями 3 составляет 250 - 1050 мм. Смежные рамы 5, соединенные устройством сочленения 6, опираются в зоне узла сочленения на общую ходовую тележку 1 (фиг. 1). Устройство шарнирного типа для сочленения вагонов 6 выполнено разборным, и его части выполнены методом литья. Пятниковая часть 7 устройства состоит из пятника 9, переходящего в корпус 10 с внутренней полостью, внутри которой установлены нижний 11 и верхний 12 вкладыши, которые удерживают шар 13, плотно прилегающий к внутренним сферическим поверхностям вкладышей 11 и 12 и имеющий вал 14 переменного по высоте сечения с резьбой на конце, с помощью которого шар 13 жестко фиксируется в поводковом элементе 15 шарнирной части 8 устройства. Фиксация вкладышей 11, 12 и плотный контакт с шаром 13 осуществляется за счет прижимного фланца 16, крепящегося сверху к корпусу 10 пятниковой части 7 с помощью болтовых соединений. Нижний 11 и верхний 12 вкладыши установлены с зазором между собой. Верхний вкладыш 12 имеет в верхней части отверстие с размером, превышающим наибольший размер вала 14 в основании с шаром 13. Между верхним вкладышем 12 и прижимным фланцем 16 установлена тарельчатая пружина 17 в сжатом состоянии (фиг. 4). Пятник 9, нижний вкладыш 11 и шар 13 с валом 14 имеют отверстия под шкворень (позицией не обозначен), которые располагаются на одной вертикальной оси, являющейся геометрическим центром поворота тележки вагона, при этом диаметр отверстия в шаре 13 больше диаметров отверстий в пятнике 9 и вкладыше 11. Шарнирная часть 8 имеет поводковый элемент 15 с отверстием под вал 14 шара 13, а также опустошение 18, для облегчения веса конструкции (фиг. 2). Пятниковая 7 и шарнирная 8 части имеют в своем составе хвостовики 19 коробчатого сечения, предназначенные для крепления к хребтовой балке вагона с помощью сварки, либо заклепок. В месте перехода поводкового элемента 15 шарнирной части 8 к хвостовику 19 предусмотрены ребра жесткости 20. Диаметр шара 13 может составлять 250-350 мм. Отверстие в прижимном фланце 16 для выхода вала 14 шара 13 может быть закрыто грязезащитным кожухом.

Второй вариант исполнения. Все элементы устройства (фиг. 1, 2) повторяются из устройства первого варианта исполнения, но только шар 13 устройства для сочленения вагонов 6 крепится к шарнирной части 8 с помощью вала 14 конической формы и переходной втулки 21, имеющих конические сопрягаемые поверхности (фиг. 3).

Вагон-хоппер работает следующим образом. В пятнике, нижнем вкладыше и шаре выполнены отверстия для размещения шкворня тележки вагона. Оси этих отверстий, а также ось вала и центр шара, совпадают с осью шкворня, являющейся геометрическим центром поворота тележки вагона, причем вал шара жестко закреплен в поводковом элементе шарнирной части резьбовой гайкой. Вкладыши имеют внутреннюю сферическую поверхность, обеспечивающую максимальную площадь контакта с шаром, выполняющим функцию шарнирного соединения и несущим все эксплуатационные нагрузки. Детали, имеющие контактные поверхности и подвергающиеся повышенному износу, такие как шар с валом и вкладыши - выполняются из износостойких материалов или имеют неметаллическое износостойкое покрытие, увеличивая межремонтный срок эксплуатации. Крепление прижимного фланца к корпусу с помощью болтовых соединений обеспечивает надежную фиксацию вкладышей и шара и упрощает процесс их постановки и извлечения при изготовлении и ремонте устройства. Сборка деталей осуществляется с минимальными допусками, что предотвращает появление чрезмерного люфта и, соответственно, ударных нагрузок.

Использование предложенной конструкции обеспечивает три степени свободы сочлененным вагонам, повышает технологичность изготовления, надежность и ремонтопригодность устройства для сочленения вагонов за счет применения в качестве шарнира шара, обеспечения большой площади сопряжения поверхности шара с вкладышами, герметичности пар трения и использования в конструкции небольшого количества деталей.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции сочлененного вагона-хоппера. Вагон-хоппер содержит ходовую часть (1), автосцепное оборудование (2), две смежные секции (3), каждая из которых состоит из кузова (4), который установлен на раму (5). Рамы (5) двух секций вагона-хоппера являются смежными и соединены устройством шарнирного типа для сочленения вагонов и опираются в зоне устройства (6) сочленения на общую ходовую тележку. Устройство (6) шарнирного типа для сочленения вагонов включает в себя пятниковую и шарнирную части, при этом пятниковая часть состоит из пятника, хвостовика и корпуса. Внутри полости корпуса пятниковой части установлены нижний и верхний вкладыши, к внутренним сферическим поверхностям которых плотно прилегает шар, удерживаемый прижимным фланцем, закрепленным на корпусе, и имеющий вал переменного по высоте сечения, ось симметрии которого совпадает с осью отверстия, выполненного в шаре с противоположной стороны от вала и являющегося геометрическим центром поворота тележки. Вал шара жестко закреплен в поводковом элементе шарнирной части. В варианте исполнения вагона-хоппера вал выполнен конической формы и крепится в шарнирной части переходной втулкой, имеющей коническую сопрягаемую поверхность. Изобретение упрощает изготовление, повышает надежность и ремонтопригодность конструкции. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Вагон-хоппер, содержащий ходовую часть, автосцепное оборудование, две смежные секции, каждая из которых состоит из кузова, установленного на раму, рамы двух смежных секций соединены устройством шарнирного типа для сочленения вагонов и опираются в зоне устройства сочленения на общую ходовую тележку, при этом устройство шарнирного типа для сочленения вагонов включает в себя пятниковую и шарнирную части, пятниковая часть состоит из пятника, хвостовика коробчатого сечения и корпуса с внутренней полостью, отличающийся тем, что внутри полости корпуса пятниковой части установлены нижний и верхний вкладыши, которые посредством прижимного фланца, закрепленного сверху на корпусе, удерживают шар, плотно прилегающий по своей сферической поверхности к внутренним сферическим поверхностям вкладышей, при этом шар имеет вал переменного по высоте сечения, ось симметрии которого совпадает с осью отверстия, выполненного в шаре с противоположной стороны от вала и являющегося геометрическим центром поворота тележки, причем вал шара жестко закреплен в поводковом элементе шарнирной части.

2. Вагон-хоппер, содержащий ходовую часть, автосцепное оборудование, две смежные секции, каждая из которых состоит из кузова, установленного на раму, рамы двух смежных секций соединены устройством шарнирного типа для сочленения вагонов и опираются в зоне устройства сочленения на общую ходовую тележку, при этом устройство шарнирного типа для сочленения вагонов включает в себя пятниковую и шарнирную части, пятниковая часть состоит из пятника, хвостовика коробчатого сечения и корпуса с внутренней полостью, отличающийся тем, что внутри полости корпуса пятниковой части установлены нижний и верхний вкладыши, которые посредством прижимного фланца, закрепленного сверху на корпусе, удерживают шар, плотно прилегающий по своей сферической поверхности к внутренним сферическим поверхностям вкладышей, при этом шар имеет конический вал, ось симметрии которого совпадает с осью отверстия, выполненного в шаре с противоположной стороны от вала отверстия и являющегося геометрическим центром поворота тележки, причем вал конической формы шара жестко закреплен в поводковом элементе шарнирной части через переходные втулки, имеющие конические сопрягаемые поверхности с валом.

3. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что расстояние между смежными секциями составляет 250-1050 мм.

4. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в месте перехода поводкового элемента шарнирной части к хвостовику коробчатого сечения, который закреплен к хребтовой балке вагона с помощью сварки либо заклепок, предусмотрены ребра жесткости.

5. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пятник, нижний вкладыш и шар, центр которого расположен на оси отверстия в пятнике, с валом имеют отверстия под шкворень, которые расположены на одной оси, являющейся геометрическим центром поворота тележки вагона.

6. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вал шара жестко закреплен в поводковом элементе шарнирной части резьбовой гайкой.

7. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нижний и верхний вкладыши установлены с зазором между собой.

8. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что между верхним вкладышем и прижимным фланцем, который крепится сверху к корпусу пятниковой части с помощью болтовых соединений, установлена тарельчатая пружина.

9. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сферические поверхности вкладышей могут иметь неметаллическое износостойкое покрытие.

10. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что верхний вкладыш имеет в верхней части отверстие с размером, превышающим наибольший размер вала в основании с шаром.

11. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что диаметр шара может составлять 250-350 мм.

12. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отверстие в прижимном фланце для выхода вала шара может быть закрыто грязезащитным кожухом.

13. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пятниковая и шарнирная части выполнены методом литья.

14. Вагон-хоппер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что шарнирная часть может иметь опустошение для облегчения веса конструкции.