Крыша вагона-хоппера

 

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и, в частности, к крыше вагона-хоппера. Ее использование позволяет расширить арсенал технических средств и повысить прочность конструкции. Это достигается за счет того, что крыша вагона-хоппера изготовлена из по меньшей мере одного композиционного материала как самонесущая оболочка, выполненная в виде выпуклого вверх желоба с торцевыми стенками, по нижнему краю периметра этого желоба выполнен нижний силовой обвязывающий пояс трапецевидного поперечного сечения, с внутренней стороны желоба на заранее заданных расстояниях один от другого и от торцевых стенок установлены поперечные силовые шпангоуты, замкнутые в нижней части желоба на нижний силовой обвязывающий пояс, а в верхней части желоба выполнено заранее заданное число отверстий загрузочных люков, расположенных между поперечными силовыми шпангоутами. Фиг. 2.

Область техники, к которой относится полезная модель

Настоящая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и, в частности, к крыше вагона-хоппера.

Уровень техники

Конструкция вагона-хоппера, предназначенного для перевозки по железной дороге сыпучих грузов (песка, щебня и т.п.), достаточно традиционна. Обычно корпус такого вагона-хоппера накрывается крышей в виде выпуклого вверх желоба, изготовленного из отдельных стальных листов (см., к примеру, патент США 4377058, опубл. 22.05.1983). При этом возникают проблемы стыковки таких отдельных листов, а также предохранения стали от ржавчины, которая может возникать вследствие атмосферной влажности.

В патенте США 6367391 (опубл. 09.04.2002) раскрыта крыша вагона-хоппера, сделанная из двух слоев усиленного пластика с пенным наполнителем между ними. В этой крыше не предусмотрены загрузочные отверстия, а выполнение всей желобообразной крыши из двух слоев усиленного пластика с пенным наполнителем между ними удорожает изготовление такой крыши и утяжеляет ее.

Наиболее близким аналогом к настоящей полезной модели можно считать патент США 5988074 (опубл. 23.11.1999), где описана композитная крыша для железнодорожного вагона, которая выполнена практически плоской из слоев усиленного волокнами пластика и имеет прямоугольные отверстия. Такая конструкция достаточно технологична, однако имеет невысокую прочность.

Раскрытие полезной модели

Таким образом, цель настоящей полезной модели состоит в расширении арсенала технических средств и повышении прочности конструкции.

Для достижения этого технического результата в настоящей полезной модели предложена крыша вагона-хоппера, изготовленная из по меньшей мере одного композиционного материала как самонесущая оболочка, при этом: самонесущая оболочка выполнена в виде выпуклого вверх желоба с торцевыми стенками; по нижнему краю периметра желоба выполнен нижний силовой обвязывающий пояс трапецевидного поперечного сечения; с внутренней стороны желоба на заранее заданных расстояниях один от другого и от торцевых стенок установлены поперечные силовые шпангоуты, замкнутые в нижней части желоба на нижний силовой обвязывающий пояс; в верхней части желоба выполнено заранее заданное число отверстий загрузочных люков, расположенных между поперечными силовыми шпангоутами.

Особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что верхняя часть желоба выполнена плоской; отверстия загрузочных люков выполнены в целом прямоугольной формы вдоль середины плоской верхней части; с обеих сторон от отверстий загрузочных люков на плоской верхней части предусмотрены пешеходные зоны.

Еще одна особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что каждая из пешеходных зон выполнена с противоскользящим износостойким покрытием.

При этом каждая из пешеходных зон выполнена с ограждением с ее внешней стороны.

Еще одна особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что каждое из отверстий загрузочных люков снабжено крышкой, откидывающейся в сторону одной из пешеходных зон.

При этом по меньшей мере одна из торцевых стенок снабжена устройством для выравнивания давления внутри вагона-хоппера при закрытых крышках во время выгрузки.

Еще одна особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что каждая из торцевых стенок снабжена по меньшей мере двумя торцевыми ребрами, замкнутыми в нижней части желоба на нижний силовой обвязывающий пояс.

Еще одна особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что в качестве композиционного материала применен стеклопластик с армирующим наполнителем, при этом крыша изготовлена методом инфузии.

При этом при изготовлении крыши использован вспомогательный заполнитель в виде полиэфирного нетканого материала, а при изготовлении пешеходных зон использован полипропиленовый сотовый материал в качестве заполнителя.

Еще одна особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что нижняя поверхность по всему периметру нижнего силового обвязывающего пояса имеет перевернутую U-образную форму для исключения попадания дождевых осадков и снега внутрь вагона.

Наконец еще одна особенность крыши по настоящей полезной модели состоит в том, что на одной из торцевых стенок смонтирована лестница.

Краткое описание чертежей

Настоящая полезная модель иллюстрируется далее со ссылками на приложенные чертежи, на которых одинаковым элементам присвоены одинаковые ссылочные позиции.

Фиг. 1 показывает общий вид вагона хоппера с крышей.

Фиг. 2 изображает крышу вагона-хоппера по настоящей полезной модели в разобранном виде с частичным вырезом.

Фиг. 3-5 показывают последовательные этапы изготовления крыши по настоящей полезной модели.

Фиг. 6 поясняет выполнение торцевой части крыши по настоящей полезной модели.

Фиг. 7 показывает стыковку угла крыши по настоящей полезной модели с вагоном-хоппером.

Фиг. 8 поясняет крепление шпангоута крыши по настоящей полезной модели к стенке вагона-хоппера.

Подробное описание полезной модели

Как очевидно из названия настоящей полезной модели, предлагаемая крыша предназначена для установки на железнодорожный вагон-хоппер, т.е. вагон, предназначенный для перевозки сыпучих грузов, засыпаемых в этот вагон сверху и выгружаемых из него путем откидывания дна вагона. Общий вид такого вагона-хоппера приведен на Фиг. 1, где ссылочной позицией 1 обозначен кузов вагона-хоппера, а ссылочной позицией 2 обозначена крыша этого вагона-хоппера. Как видно из Фиг. 1, крыша 2 выполнена в виде выпуклого вверх желоба с торцевыми стенками 3. В верхней части желоба (крыши 2) выполнено заранее заданное число отверстий 4 для загрузочных люков. Кроме того, верхняя часть желоба (крыши 2) предпочтительно (но не обязательно) выполнена плоской, а с обеих сторон от отверстий 4 загрузочных люков на плоской верхней части предусмотрены пешеходные зоны 5, каждая из которых предпочтительно выполнена с противоскользящим износостойким покрытием. С внешней стороны (т.е. со стороны, противоположной отверстиям 4) каждая пешеходная зона 5 предпочтительно снабжена ограждением 6.

Как показано на Фиг. 2, отверстия 4 загрузочных люков предпочтительно имеют в целом прямоугольную форму, хотя могут иметь скругления в углах (см. поз. 4 на Фиг. 3), и расположены вдоль середины плоской верхней части. Каждый загрузочный люк закрывается соответствующей крышкой 7, которая может откидываться в сторону одной из пешеходных зон 5.

На Фиг. 2 показаны поперечные силовые шпангоуты 8, установленные с внутренней стороны желоба (крыши 2) на заранее заданных расстояниях один от другого и от торцевых стенок 3. Все эти поперечные силовые шпангоуты 8 замкнуты в нижней части желоба на нижний силовой обвязывающий пояс 9, выполненный по нижнему краю периметра желоба и частично видный на Фиг. 2 в разрезе на нижнем крае желоба. Упомянутые выше отверстия 4 для загрузочных люков размещены каждый между соседними поперечными силовыми шпангоутами 8.

Помимо этого, каждая из торцевых стенок 3 может быть снабжена двумя (или более) торцевыми ребрами 10 (Фиг. 3), замкнутыми в нижней части желоба на нижний силовой обвязывающий пояс 9. Хотя бы одна из торцевых стенок 3 предпочтительно снабжена декомпрессионным устройством 11 для выравнивания давления внутри вагона-хоппера при закрытых крышках 7 во время выгрузки. Это декомпрессионное устройство 11 в простейшем случае представляет собой отверстие в торцевой стенке 3, прикрытое сверху загнутой вниз пластиной (см. Фиг. 3). На одной или на обеих торцевых стенках 3 может быть смонтирована лестница 12 (см. Фиг. 2).

Нижняя поверхность по всему периметру нижнего силового обвязывающего пояса 9 предпочтительно имеет перевернутую U-образную форму для исключения попадания дождевых осадков и снега внутрь вагона. На Фиг. 4 проиллюстрировано размещение крыши 2 на кузове 1 вагона. При установке крыши 2 на кузов 1 перевернутая U-образная форма нижней поверхности нижнего силового обвязывающего пояса 9 плотно садится на обвязку кузова 1 (изображенную на Фиг.4 в виде трубы прямоугольного сечения).

Предпочтительное крепление крыши 2 к кузову 1 проиллюстрировано на Фиг. 5. Каждый из поперечных силовых шпангоутов 8 имеют на конце удлинение, которое при установке крыши 2 на кузов 1 вагона-хоппера входит в соответствующие кронштейны 13 и фиксируется шплинтом 14 или болтом с гайкой. Кронштейны 13 для фиксации крыши 2 устанавливаются на внутренней стороне боковых стенок кузова 1 по месту (при установке крыши 2) и крепятся любыми подходящими креплениями (сваркой, болтами и т.п.).

Важным признаком крыши по настоящей полезной модели является ее материал, в качестве которого используется один или несколько композиционных материалов. При этом предпочтительно в качестве композиционного материала может быть применен стеклопластик с армирующим наполнителем, а крыша 2 изготовлена методом инфузии. Стеклопластик в данном случае - это стеклопластик марки «АпАТэК-СТИНК» (ТУ2296-006-9366864-2008, см. certif.org/docs/reestr_tc.xls) с объемным содержанием армирующего наполнителя 50-55%. Армирование может быть реализовано подбором соответствующих наполнителей из продуктовой линейки стеклотканей, серийно выпускаемых компанией «Selcom S.r.l.», или других изготовителей. В качестве связующего можно использовать полиэфирную смолу Aropol S604 INF-90 (150) или аналогичную по характеристикам.

Применение данных материалов для изготовления стеклопластика методом инфузии обеспечивает стеклопластику высокие прочностные характеристики, уровень которых не зависит существенно от режима термообработки и практически не снижается после термо-влажностного старения. При этом при изготовлении крыши 2 может быть использован вспомогательный заполнитель в виде полиэфирного нетканого материала, например, Lantor Soric® - полиэфирный нетканый материал, устойчивый к сжатию и совместимый со всеми стандартными типами смол (включая полиэфирную, винилэфирную, фенолоальдегидную и эпоксидную). Этот материал обладает высокой плоскостной и сквозной проницаемостью, что обеспечивает качественную пропитку силовых слоев. Использование данного материала позволяет значительно сократить количество используемого проводящего слоя. Материал Lantor Soric® подходит для всех процессов закрытого формования, включая инфузию и пултрузию. Применение данного материала в качестве вспомогательного заполнителя придает обшивке необходимую жесткость без существенного ее утяжеления.

При изготовлении пешеходных зон 5 можно в качестве заполнителя использовать полипропиленовый сотовый материал, к примеру, полипропиленовые соты Nidaplast ® 8Ri, которые пригодны в процессах закрытого формования, таких как инфузия.

В качестве предпочтительной технологии изготовления крыши 2 из композиционных материалов выбрана технология вакуумной инфузии. Для минимизации болтовых, клеевых и клееболтовых зон соединений формовка оболочки с силовым каркасом (т.е. с поперечными силовыми шпангоутами 8, торцевыми ребрами 10 и нижним силовым обвязывающим поясом 9) производится за единый технологический цикл. Изготовление самонесущей оболочки крыши 2 производится следующим образом.

Сначала изготавливают формообразующие элементы для поперечных силовых шпангоутов 8, торцевых ребер 10 и нижнего силового обвязывающего пояса 9.

Формообразующие элементы поперечных силовых шпангоутов 8 и торцевых ребер 10 представляют собой тонкостенные элементы, заранее изготовленные методом вакуумной инфузии и имеющие толщину примерно 15-20% конструкционной толщины поперечного силового шпангоута и 8-10% толщины торцевого ребра. Т.е. каждый из указанных формообразующих элементов имеет толщину, составляющую заранее заданную часть от толщины изготавливаемой детали.

Одновременно с изготовлением перечисленных формообразующих элементов, либо независимо от их изготовления (к примеру, до или после их изготовления) изготавливают форму для последующего изготовления крыши 2 методом инфузии, причем предусматривают в этой форме выступы для создания отверстий 4 загрузочных люков и направляющие для установки вышеуказанных формообразующих элементов поперечных силовых шпангоутов 8 и торцевых ребер 10.

В готовую форму укладывают один или несколько слоев одного или нескольких наполнителей для формирования обшивки крыши 2. На Фиг.6 показаны матрица (форма) 15, в которую уложены слои 16 внешней обшивки и заполнитель 17, которые затем закрываются слоями 18 внутренней обшивки, показанными на Фиг.7. Кроме того, по направляющим формы 15 устанавливают изготовленные формообразующие элементы 19 поперечных силовых шпангоутов и - на торцевых стенках 3 - формообразующие элементы торцевых ребер (не показано на Фиг.7). В пешеходных зонах могут выкладывать сотовый заполнитель рядом с выступами, служащими для создания отверстий 4 загрузочных люков.

В зазор, предусмотренный между слоями 16 и 18 (между обшивкой и формообразующими элементами 19 поперечных силовых шпангоутов), устанавливают формообразующий элемент 20 нижнего силового обвязывающего пояса, на который далее выкладывают слои наполнителя 21 разной ориентации (из уже упоминавшегося материала Lantor Soric ®), которые формируют элементы нижнего силового обвязывающего пояса 9.

Для придания жесткости формообразующим элементам торцевых ребер 10 придают в поперечном сечении П-образную форму для образования внутренней полости, которая на момент вакуумирования может быть заполнена заливочным пенополиуретаном плотностью около 35 кг/м3.

Для поперечных силовых шпангоутов 8 может быть реализована схема формовки с внутренним вакуумным мешком, что позволяет отказаться от использования пенопласта в качестве заполнителя внутренней полости и снизить общий вес конструкции.

На элементах нижнего силового обвязывающего пояса 9 может размещаться профилированный силиконовый вкладыш 22 U-образного поперечного сечения (см. Фиг. 8) для оформления геометрии посадочного места нижнего силового обвязывающего пояса 9. Этот вкладыш заранее изготавливают фрезерованием из блочного пенопласта плотностью 4050 кг/м3 или методом заливки компонентов в соответствующую форму. Затем устанавливают по периметру формы 15 прижим 23, формирующий ту часть обшивки крыши 2, которая предназначена для вхождения в кузов 1 вагона-хоппера в процессе изготовления этого вагона. На соответствующие места выкладывают слои 24, которые формируют обшивку поперечных силовых шпангоутов 8 и торцевых ребер 10.

После этих операций в форму 15 осуществляют инфузию стеклопластика с последующей его полимеризацией.

Перед извлечением готовой крыши 2 из формы 15 по завершении процесса полимеризации на внутренние поверхности крыши 2 могут наносить покрытие, защищающее крышу от абразивного износа. После извлечения крыши 2 из формы 15 по завершении процесса полимеризации могут производить механическую обработку крыши 2 для удаления облоя. Кроме того, после извлечения крыши 2 из формы 15 по завершении процесса полимеризации наносят износостойкое покрытие на поверхность пешеходной зоны 5.

На готовую крышу 2 устанавливают заранее изготовленные откидывающиеся крышки 7 на отверстия 4 загрузочных люков. По внешним краям пешеходных зон 5 прикрепляют заранее изготовленные ограждения 6 пешеходных зон, а на одной из торцевых стенок 3 прикрепляют лестницу 12. На соответствующей торцевой стенке 3 устанавливают заранее изготовленное устройство 11 для выравнивания давления.

При необходимости наносят на наружные поверхности готовой крыши 2 огнестойкое и лакокрасочное покрытия.

Таким образом, предложенная конструкция крыши вагона-хоппера имеет повышенную прочность, являясь в то же время достаточно технологичной в изготовлении. Тем самым обеспечено расширение арсенала технических средств.

Приведенные выше примеры предпочтительных вариантов осуществления крыши вагона-хоппера являются чисто иллюстративными и ни в коем случае не ограничивают объем правовой охраны по настоящей полезной модели, который определяется только приложенной формулой полезной модели с учетом ее эквивалентов.

1. Крыша вагона-хоппера, изготовленная из по меньшей мере одного композиционного материала как самонесущая оболочка, при этом:

упомянутая самонесущая оболочка выполнена в виде выпуклого вверх жёлоба с торцевыми стенками;

по нижнему краю периметра упомянутого жёлоба выполнен нижний силовой обвязывающий пояс трапециевидного поперечного сечения;

с внутренней стороны упомянутого жёлоба на заранее заданных расстояниях один от другого и от упомянутых торцевых стенок установлены поперечные силовые шпангоуты, замкнутые в нижней части упомянутого жёлоба на упомянутый нижний силовой обвязывающий пояс;

в верхней части упомянутого жёлоба выполнено заранее заданное число отверстий загрузочных люков, расположенных между упомянутыми поперечными силовыми шпангоутами.

2. Крыша по п.1, в которой:

верхняя часть упомянутого жёлоба выполнена плоской;

упомянутые отверстия загрузочных люков выполнены в целом прямоугольной формы вдоль середины упомянутой плоской верхней части;

с обеих сторон от упомянутых отверстий загрузочных люков на упомянутой плоской верхней части предусмотрены пешеходные зоны.

3. Крыша по п.2, в которой каждая из упомянутых пешеходных зон выполнена с противоскользящим износостойким покрытием.

4. Крыша по п.2, в которой каждая из упомянутых пешеходных зон выполнена с ограждением с её внешней стороны.

5. Крыша по п.2, в которой каждое из упомянутых отверстий загрузочных люков снабжено крышкой, откидывающейся в сторону одной из упомянутых пешеходных зон.

6. Крыша по п.5, в которой по меньшей мере одна из упомянутых торцевых стенок снабжена устройством для выравнивания давления внутри упомянутого вагона-хоппера при закрытых упомянутых крышках во время выгрузки.

7. Крыша по п.1 или 2, в которой каждая из упомянутых торцевых стенок снабжена по меньшей мере двумя торцевыми ребрами, замкнутыми в нижней части упомянутого жёлоба на упомянутый нижний силовой обвязывающий пояс.

8. Крыша по п.1 или 2, в которой в качестве упомянутого композиционного материала применён стеклопластик с армирующим наполнителем, при этом упомянутая крыша изготовлена методом инфузии.

9. Крыша по п.8, в которой при изготовлении упомянутой крыши использован вспомогательный заполнитель в виде полиэфирного нетканого материала.

10. Крыша по п.8, в которой при изготовлении упомянутых пешеходных зон использован полипропиленовый сотовый материал в качестве заполнителя.

11. Крыша по п.1, в которой нижняя поверхность по всему периметру упомянутого нижнего силового обвязывающего пояса имеет перевернутую U-образную форму для исключения попадания дождевых осадков и снега внутрь вагона.

12. Крыша по п.1 или 2, в которой на одной из упомянутых торцевых стенок смонтирована лестница.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области железнодорожного подвижного состава, в частности, к конструкциям крыш кузовов грузовых железнодорожных крытых вагонов

Изобретение относится к устройствам для транспортирования сыпучих грузов, в частности - к конструкциям вагонов бункерного типа

Изобретение относится к устройствам для транспортирования сыпучих грузов, в частности - к конструкциям вагонов бункерного типа
Наверх