Вагон-хоппер Советский патент 1991 года по МПК B61D7/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции вагонов для транспортировки больших объемов сыпучих грузов.

Целью изобретения является повышение грузоподъемности,

На фиг. 1 изображен вагон-хоппер, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.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.б - трехосная тележка, вид сверху; на фиг.7 - сечение В-В ни фиг.6; на фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.б; на фиг.9 - сечение Д-Д на фиг.8; на фиг. 10 - сечение Е-Е на фиг. 11; на фиг. И - сечение Ж-Ж на фиг.21; на фиг, 12 - пружина, общий вид; на фиг. 13 - сечение 3-3 на фиг. 12 (пружина сжата); на фиг. 14 - то же, 3-3 (пружина не сжата); на фиг. 15 - устройство поворотного соединения модулей (центр кривизны пути справа), на фиг. 16 - то же, (путь прямой); на фиг. 17 - то же, (центр кривизны пути слева); на фиг. 18 - разрез И-И на фиг. 15; на фиг. 19 - разрез К-К на фиг. 16; на .1Д1Г.20 - разрез Л-Л на фиг. 17; на фиг.21 - разрез М-М на фиг.9; на фяг.22 - разрез Н-Н на фиг.6.

Вагон-хоппер состоит из модулей 1, число которых определяется размерами станций разгрузки и погрузки, ограничивающих длину одного вагона и тем самым число модулей, его составляющих. Каждый модуль состоит из двух секций 2, предназначенных для транспортировки груза, Секции отделены друг от друга полыми поперечными перегородками 3, в которых размещены механизмы разгрузки (открывания створок) 4 ссыпных люков.

Кузов 5 модуля 1 установлен на трехос- ьвх ж.д. тележках 6, расположенных на двух смежных двухрельсовых путях. На каждом дзухрельсовом пути модуль имеет по четыре тележки б, каждые две тележки соединены между 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 в четырех местах шарнирно соединен с четырьмя опорными брусьями 7,

Каждый модуль t соединен со смежным модулем с помощью центральных шарнирных узлов 11 и боковых амортизационно-тя- говых устройств 12.

Крайние модули 1 вагона-хоппера имеют на торцовых стенках вагона сцепные устройства.

Вагон-хоппер имеет крышу 13, которая выполнена с возможностью сдвижения на

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 колеса- звездочки 16, имеющие цепное зацепление

0 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,

5 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.

0 Масляный домкрат 21 имеет шток 23,окан- чив-ающийся рейкой 24 с зубьями на ее нижней поверхности, которые находятся в зацеплении с зубьями сектора 25, жестко соединенного со створкой 4 ссыпного люка.

5 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

0 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 по5 мощью 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

0 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

5 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,

0 Амортизацией но-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

5 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 поверхно- сти камеры 37 образованы корпусом 44

амортизационно-тягового устройства 12 первого модуля и наружной поверхностью поршня 40, Торцовые поверхности камеры 39 образованы внутренними полостями поршней 40 и 41.

Камера 38 образована цилиндрическими поверхностями боковых стенок 45 и плоскостями верхней и нижней стен о ч 46 амортизационно-тягового устройства 12 второго модуля.

В камеры 37-39 помещены герметические емкости из эластичного материала, которые изменяют свой обьем под воздействием поршней 40 и 41. Эти камеры заполнены маслом (или амортизационной жидкостью1 /: через маслопроводы 47-49 соединены с тькими ;е герметическим емкостями, находящимися в таких же камерах о другой стороны тех хе модулей (us паоти- РОПОЛОЖНЫХ концах торцовых бал о:; 34) При этсм Q 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), соединенный мэслопроводами с камерами 37, находится на первом модуле 1, а две других (не показана) - на вгосом модуле.

Тележки б модуля 1 имеют колеснуа пары, состоящие из двух полуосей, наружной 50 и внутренней 51, на которых жестко закреплены колэса 52 с цилиндрическими поверхностями качения.

Внутренняя полуось 51 имеет центральный цилиндрический канал 53, по которому может перемещаться поршень 54, Нз колесном конце полуоси 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. Таким образом стакан 58 жестко и надежно ограничивает осевое смещение полуосей относительно друг друга во время эксплуатации колесной пары.

Одновременно 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 маслом. Накачка масла производится до тех пор, пока поршень 54 не переместиться до упорной шайбы 56. При этом давление воздуха удвоится по сравнению с первоначальным, при котором поршень находится в крайнем правом положе-ми. Первоначальное давление воздуха в .зкзере 55 создается с помощью воздушно о насоса через ниппель 61, перемещенным в торцо0 вой части полуоси 51.

В конце полуоси 51. противоположном камере 55, имеются радиальные отверстия 62, предназначеннь е для поступления масла из канала 53 в зазор ме. полуосями 50

5 и 51. Для предотвращения вытекания масла из зазора между полуосями 50 v 51 в конец полуоси 50 запрессован салоник 63 кольцевой формы.

Нагрузка на полуоси от шкворневой

0 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

5 51 устанавливаются концевые роликовые подшипники 65.

Шкворневая балка 9 соединяется болтами 66 с подшкворневой балкой 67, а балки 9 и 67 соединяются с наружными рамами 68 и

0 внутренними рамами 69,

Между рамами 68 и 69 установлены механизмы тормозного устройства 70, которое имеет тормозной башмак 71 двухстороннего действия. Он имеет тормозную подошву

5 72, изготовленную из 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

0 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

5 средним и крайним колесами трехосной тележки 6. Скаты 73 башмака имеют радиус своей цилиндрической поверхности, превышающий радиус колеса 52, например, на 10% ( с увеличением радиуса скатов 73 уве0 личивается сдвиг башмака 71 относительно оси колеса 52 в процессе экстренного торможения).

Башмаки 71 жестко соединены своими боковыми сторонами с опорными пластина5 ми 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, прижимаюцше башмаки 71 к головкам рельса, 3™ усилия создаются поршнями 82 масляных домкратов (не показаны) и передаются на пластину 75 штоками 83 поршней 82. Под- к- /кают пластину 75, а вместе с ней н баш i. 71 над рзльсаг и пружины 84 упирающиеся в донные выступы 85 бокоаь х рам.

8 масляные домкраты (не показаны) поступление масла производится по маслопроводам (не показаны) из бака (не показан) с помощью маслонасоса с электромоторов (не показан), приводимым в действие с пульта управления локомотива.

Пластинчатая пружина 76 помещена в два металлических футляра 88 л 87, наружный 88 и внутренней 87. При с::сатмм пружинь; 76 стенки заутреннего фугллра B f перемещаются 76 и стенками наружного футляра ИЗ, Р от .:. :ч наррк- ого Футляра 8S псре;- щг;,г;сл между стенками еиутрен.-jero футлр,.-а и7 к упорным выступом 88 пластины 75.

При этом наружный футляр 86 скреплен с рамой vi ее упорным выступом 89, Сжатие пружины 76 производится до соприкосновеную упоров 88 с упорами 89 в тот момент, когда во время экстренного торможения колесо 52 накатится на башмак 71 в крайнюю верхнюю точку 90 касания цилиндрических поверхностей колеса 52 и башмака 71,

Через зигзагообразные изогнутые пластины пружин 76 от дна внутреннего футляра 87 до дна наружного футляра 86 проходят гибкий тросик 91, который создает предварительное сжатие пружинь; 76 при нерабочем (т.е.приподнятом) полсскчнии плзстипь1 75 и башмаков 71.

При торможении пластина 75 смещается относительно упоров 80 и две пружинь 76, например, слева от упоров 80 сжимаются, а две другие пружины 76, находящиеся справа от упоров 80, остаются в неизменном положении благодаря натяжению тросика 91.

Аналогичное назначение имеют тросики 92, создающие предварительное сжатие пружины 77..

Вагон-хоппер работает следующим образом.

Перед погрузкой вагона-хоппера на центральном пульте управления, находящимся в кабине локомотива, включаются электролебедки 15, которые, перематывая тросы 14 крыши 13 модулей 1, смещают крышу 13 на боковую сторону модулей 1, освобождая верх кузова 5 для погрузки. При этом створки 4 ссыпных люков должны быть закрыты посредством откачки масла из

масляного домкрата 21, секторы створок люка застопорены стопорными засовами (не показаны), а правая створка люка 4 застопорена поворотными стопорами по торцам модуля 1 и в его средней части (не показан).

После загрузки модулей вагона-хоппера вновь включаются электролебедки 15 на перемотку тросов 14 в обратном направлении

0 и крыша 13 устанавливается над кузовом 5 модулей 1.

Поезд из вагонов-хопперов отправляется к месту назначения. При этом тяговое усилие локомотива передается от одного

5 модуля 1 к другому через амортизационно- тяговые устройства 12 и шарнирные узлы 11 модулей 1.

Торцовые стенки модулей 1 имеют наружные плоскости, образующие двухгран0 ный угол с вершиной, совпадающей с осыо шарнира 38. Этот угоп (принятый в чертежах равным 0,1-6°) определяет допустимый минимальный радиус кривизны ж.д, путей, который для вагона-хоппера может иметь

5 значение, равное 150 м.

При входе вагона на криволинейный участок пути происходит увеличение объема камеры 39, находящейся с одной стороны модуля, и уменьшение объема камеры 39,

0 находящейся с другой столроны модуля, а результате чего масло одной камеры 39 перетекает по маслопроводу 49 в другую камеру 39. Одновременно присходит уменьшение объема камер 37 и 38, находя5 щихся 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 35 в несколько раз превосходит давление масла

0 в камерах 37 и 38, то любой момент времени создается тяговое усилие в устройствах 12, стягивающие смежные модули 1 друг с другом,

Кроме того, устройства 12 препятствуют

В возникновению колебательных движений модулей 1 вокруг их вертикальных осей, так как такие колебания вызывали бы быстрое изменение объемов камер 37-39, расположенных пс разные стороны шарнира 11. Од0 нако, скорость изменения объема камер определяется пропускной способностью маслопроводов 47-49, а энергия колебаний гасится сопротивлением маслопроводов 47-45 движению в них масла и превращает5 ся в теплоту, воспринимаемую v, излучаемую балкой 34. в которой проходят маслопроводы,

Постоянное давление в камерах 37-39 с небольшими перепадами, определяющимися сопротивлением маслопроводов движению 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 из вагонов- хопперов 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.

Парекосы пути влияют только на вращение тележек вокруг их горизонтальных осей, не создающее вращение кузова модуля вокруг его горизонтальной оси.

При наезде колес вагона (и всего состава из таких вагонов) яа 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 выглаживание 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 полувагонов.

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

52колесной 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

53под 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 34. совместят опорную пластину 75 до

соприкосновения тормозных подошв 7 башмаков 71 с головками рельс.

При служебном торможение давление штока 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 в результате 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 в упоры 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 результате 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, прижи

мающую 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 будет передаваться на шкворневую балку 9 через полуоси 50 и 51 колес 52.

На фиг.9 пунктиром показана окружность цилиндрической поверхности качения колеса с центром в точке 2 соприкасающаяся по прямой в точке 90 с цилиндрической поверхностью башмо : 71, имеющей ось этой поверхности, проходящей через точку 3 с радиусом на 10% большим, чем у колеса 52. Точка 2 по горизонтали удалена от точки О (при нулевой величине горизонтальной силы) на рае- стояние, равное расстоянию между сварными выступами рамы и пластины 75 до начала торможения. По вертикали точка 2 выше точки и точки 1, при нахождении в которой оси вращения колеса 52 оно еще каталось по рельсу. Это превышение увеличивает на 1 /3 вер шкальную нагрузку на оси заторможенных колес и снимав, нагрузку с оси незаторможенного колеса б.

После остановки вагона колесо скатится с башмака 71 на рельс, его ось вращение совместится с точкой О, а башмак поднимется над рельсом в исходное (нейтральное) положение,

Во время торможения как служебного, гак и экстренного, поверхность качения колес не подвергается трению, износу или повреждению и тем самым исключается одна из причин выхода из строя колесных пар.

к %

«/ 7

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 устаноа- ленный на ходовых тележках кузов, в зоне продольной оси которого расположен разгрузочный люк, и механизм разгрузки, о т - ли чающийся тем, что, с целью повышения грузоподъемности, кузов образован параллельными рядами расположенных на двух путях модулей, причем смежные модули каждого ряда соединены между собой по торцам неразъемными шарнирами, расположенными по продольной оси модулей, м амортизационно-тяговыми устройствами, расположенными по краям торцов модулей, а каждый модуль разделен на секции поперечной полой прегородкой, в которой размещен указанный механизм разгрузки, в каждой секции между торцами модулей w полой поперечной перегородкой жестко зз- крепленьг вертикальные продольные перегородки, к нижним концам которых шарнирно подвешены дополнительные продольные перегородки, между которыми расположен люк, при этом каждый модуль снабжен крышей, смонтированной с возможностью поперечного перемещения.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту м касается конструкции вагонов для транспортировки больших объемов сыпучих грузов. Цель изобретения -повышение грузоподъемности. Вагон-хоппер выполнен из параллельных рядов модулей, причем смежные модули каждого ряда жъхм КЖ-ШШ if if и Ц & / S ,3L-2L. V. Фп.1} . .sr соединены между собой по торцам неразъемными шарнирами и амортизационно-тя- говыми устройствами, а каждый модуль разделен на секции поперечной полой перегородкой, в которой размещен механизм разгрузки (открывания и закрывания) створок 4. В каждой секции между торцами модулей и полой поперечной перегородкой жестко закреплены вертикальные продольные перегородки 27, к нижним концам которых шзрнирно подвешены дополнительные продольные перегородки 29, между которыми расположен люк со створками 4, при этом каждый модуль снабжен крышей 13, смонтированной с возможностью попеоеч- ного сдвижения, 22 ил. (Л о ел о / S ,3 Фп.1} . .sr

хл

1

«ч

«о

16

13 16

/

1

ч «

Фаг.5

б-б

1

г

«

01 01

1030991

Фи. П.

15 9/JL167

75

ШШ&Ш$ЙШ////////////Ш

ч «- -v fT

Л31

Фи&№

QZ-глф

9Ъ

Btj

6Ј

v-v дь

t & 8Ј

., 8Ј 8h6h /

6Ј

т «

Ы Dh hti

81 ъ/7ф К Я SЈ

У-У

ц-гпф

№

ЬЈ

И 9Ј 9Ј ЬЈ.

1090991

Фиг.2/

S3

51+