открывающаяся крыша кузова транспортного средства, способ и устройство для ее перемещения

Формула изобретения

1. Открывающаяся крыша кузова транспортного средства, состоящая из двух поперечно-раскрывающихся кровельных створок и силовых цилиндров, отличающаяся тем, что она выполнена комбинированной из опорно-поворотной несущей рамы, состоящей из двух продольных балок, опирающихся на верхнюю обвязку боковых стен кузова, и двух поперечных балок, скрепленных с опорно-поворотными рычагами, шарнирно насаженными с увеличенными зазорами на грузовую ось, которая закреплена на опорной подставке с каждой торцевой стороны кузова, и кровельных створок, шарнирно закрепленных на верхних полках продольных балок опорно-поворотной несущей рамы, на верхних полках поперечных балок которой установлены винтовые подъемники для ручного раскрытия створок, снабженных люками для приема сыпучих грузов и маршевыми скобами для контроля при загрузке, при этом на торцевой стене кузова размещен контур со стопорными узлами, удерживающими крышу на каждой ступени для перевода с одной опорной стойки на другую силовых цилиндров, предназначенных для подъема и опускания крыши по дуге окружности, причем на лицевой грани опорно-поворотного рычага размещен узел перевода, предназначенный для перемещения силовых цилиндров с левой стороны торцевой стенки кузова на правую и обратно.

2. Способ перемещения открывающейся крыши, включающий подъем и опускание крыши по дуге окружности силовыми цилиндрами, отличающийся тем, что крышу перемещают ступенчато, причем для опускании крыши переводят силовые цилиндры из транспортного положения в рабочее, перемещают шток цилиндра, закрепленного за проушину опорно-поворотного рычага, для опускания корпуса силового цилиндра, и соединяют цилиндр с опорной стойкой, втягиванием штока опускают крышу до ее упора в подпружиненный уступ стопорного узла контура, разъединяют шарнирное соединение опорной стойки и переводят силовой цилиндр на другую опорную стойку и после подачи энергоносителя в силовой цилиндр захватом опускают подпружиненный уступ и опускают крышу, поднятие крыши производят в обратной последовательности, опуская подпружиненный уступ воздействием опорно-поворотного рычага на силовые педали стопорного узла.

3. Устройство для перемещения открывающейся крыши, включающее предусматриваемые с обеих сторон вагона силовые цилиндры, отличающееся тем, что оно включает размещенный на торцевой стене кузова контур с удерживающими крышу на каждой ступени для перевода силовых цилиндров с одной опорной стойки на другую стопорными узлами, состоящими из подпружиненного уступа, спаренных силовых педалей для автоматического опускания уступа и фиксационной скобы для блокирования уступа, и узлы перевода силовых цилиндров, снабженные L-образными кронштейнами, соединенными с трубчатыми стойками опорно-поворотных рычагов и силовых цилиндров, и консольными поворотными рычагами с шарнирно закрепленными грузовыми крюками для зацепления с силовыми цилиндрами и их перевода с левой стороны торцевой стены кузова на правую и наоборот, причем силовые цилиндры выполнены с возможностью отсоединения от опорной стойки и соединения со следующей опорной стойкой для подъема или спуска на ступень и разъединения верхних шарнирных узлов с проушиной опорно-поворотного рычага, а первая от середины торцевой стены вагона опорная стойка выполнена составной с верхней съемной частью.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области транспорта, преимущественно железнодорожного, и, в частности, к конструкции крыши кузова полувагона.

Известна конструкция крытого специализированного полувагона для перевозки листовой стали (Щадура. Л.А. Конструкция, теория, расчет, М., Транспорт, 1980 г., с.309), состоящая из двух поперечно-раскрывающихся полукрыш, шарнирно закрепленных на торцевых стенах кузова, и гидравлического привода для их перемещения и уравновешивания.

Недостатком конструкции является невозможность использования вагона для перевозки материалов и изделий, загружаемых «с шапкой» из-за створок, выходящих в раскрытом положении за габариты подвижного состава, а также необходимость оснащения и обслуживания гидравлической системы вагона, что удорожает ее эксплуатацию и увеличивает трудоемкость.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является двухстворчатая крыша и механизм ее открывания для грузового вагона (А.С. 1736795, БИ №20, 1992 г.). Створки такой крыши шарнирно закреплены на верхней обвязке продольных стенок кузова, при этом каждая створка с помощью двухплечего рычага шарнирно соединена с верней торцевой частью корпуса силового цилиндра. Створки могут занимать три фиксированных положения: вертикальное, промежуточное и горизонтальное. В качестве силового устройства раскрытия створок приняты пневмоцилиндры, установленные на торцевых стенках вагона, шарнирно закрепленные внизу на угловых стойках и вверху с двухплечим рычагом створки. На штоке цилиндра имеются три кольцевые проточки, с помощью которых осуществляется строгая фиксация положения створок в трех положениях без промежуточных значений.

Недостатками прототипа являются следующие факторы: при погрузке вертикальное положение створок увеличивает габариты кузова по высоте, что уменьшает производительность загрузочных механизмов, одновременно снижается уровень сохранности створок от повреждений в процессе перегрузочных работ; строго фиксированное положение створок затрудняет формирование «шапки» из-за невозможности маневрирования ими. Как недостаток следует отметить и отсутствие решения по раскрытию створок в условиях отсутствия источников сжатого воздуха.

Цель изобретения - устранить отмеченные недостатки прототипа за счет совершенствования конструкции крыши, способа и устройства для ее перемещения; и на этой основе расширить функциональные возможности полувагона для перевозки грузов, требующих защиты от атмосферных воздействий, и перевозимых сегодня в крытых и специализированных вагонах; улучшить экологическую обстановку в зоне железнодорожных магистралей, оздоровить санитарные условия труда в процессе перегрузочных работ и с учетом этих факторов поднять производительность труда и эффективность перевозок.

В этих целях полувагон оснащается комбинированной крышей, состоящей из несущей рамы и двух кровельных створок. Несущая рама состоит из двух продольных, опирающихся на верхнюю обвязку боковых стен кузова и двух поперечных балок, которые в свою очередь скреплены с опорно-поворотными рычагами, шарнирно закрепленными на отдельно стоящих опорных подставках, размещенных с каждой стороны торцевой стены кузова, что позволяет открывать крышу на обе стороны вагона.

Кровельные створки шарнирно закреплены на верхних полках продольных балок несущей рамы и образуют крышу для защиты грузов в кузове от дождя, снега и выдувания.

Раскрытие створок производится винтовыми подъемниками с ручным управлением, установленными на верхних полках поперечных балок несущей рамы с обеих сторон каждой створки.

Необходимость иметь раскрывающиеся створки определяется факторами загрузки кузова вагона с «шапкой», т.е. выше габарита кузова по высоте, условиями возможного отсутствия энергоисточников в местах погрузки-выгрузки; применение винтовых подъемников дополнительно расширяет диапазон маневрирования створками.

Подъем и опускание комбинированной крыши выполняется с использованием силовых цилиндров. При этом с учетом габаритов крыши, ее массы, высоты подъема-опускания, а также траектории движения по дуге окружности принят цикличный способ ее перемещения - ступенями.

В качестве отдаленного аналога и прототипа рассмотрен известный цикличный способ перемещения шагающего экскаватора (Шагающий экскаватор, БСИ. Т.47, второе издание, с.494), имеющего опорную раму, опорные лыжи и силовые гидроцилиндры (основной и вспомогательный), в последовательных операциях которых по перемещению перечисленных опорных устройств и осуществляется шаговое продвижение машины в горизонтальном направлении. Отличительной особенностью ступенчатого способа от описанного «шагающего» способа прототипа является траектория совмещенного перемещения комбинированной крыши вверх и вниз по дуге окружности.

Способ ступенчатого перемещения обеспечивается силовыми цилиндрами, опорными стойками, на которые эти цилиндры попеременно опираются при перемещении со ступени на ступень; контуром, на котором размещены стопорные узлы, удерживающие крышу на каждой ступени для перевода силовых цилиндров с одной опорной стойки на другую.

Одновременно, принимая во внимание попарно одностороннюю работу силовых цилиндров, в схеме перемещения крыши предлагаются два силовых цилиндра с обеспечением их перевода на вторую половину торцевой стены кузова с помощью узла перевода, состоящего из трубной стойки, закрепленной на лицевой грани опорно-поворотного рычага, перекидного кронштейна и поворотного консольного рычага с грузовым крюком на конце, закрепленным шарнирно на лицевой грани этого же рычага.

Предлагаемая конструкция комбинированной крыши обеспечивает сочетание преимуществ открытого полувагона - при погрузке и крытого вагона - при транспортировании.

Описание поясняется чертежами.

Фиг.1. Вагон в положении для загрузки - комбинированная крыша опущена. Пунктиром обозначено транспортное положение крыши.

Фиг.2. Створки комбинированной крыши в транспортном положении (при загрузке вагона с «шапкой»). Пунктиром обозначено положение створок для загрузки вагона.

Фиг.3 «а». Стопорный узел контура в рабочем положении,

Фиг.3 «б». Фрагмент стопорного узла, блокированного фиксационной скобой.

Фиг.4. Узел перевода силового цилиндра на другую половину торцевой стены вагона с помощью «L»-образного кронштейна и поворотного консольного рычага.

Фиг.5. Схема подводки энергоресурсов к силовым цилиндрам, узел управления и регулирования.

Комбинированная крыша состоит из несущей опорно-поворотной рамы (1) и двух кровельных створок (2). Продольные балки рамы опираются на верхнюю обвязку боковых стен кузова полувагона, а поперечные балки через опорно-поворотный рычаг (3) шарнирно насажены на грузовой оси (4), закрепленной на отдельно стоящей опорной подставке (5). При этом для облегчения отрыва продольных балок при открывании и обеспечения плотной их посадки при закрывании крыши опорно-поворотный рычаг насажен на грузовую ось с увеличенным зазором (6) по оси опорно-поворотного рычага. Опорно-поворотный рычаг вверху жестко скреплен с поперечной балкой и имеет на боковых гранях проушины (7) для шарнирного соединения с силовым цилиндром (8). На лицевой грани рычага закреплены трубчатая стойка (9) с поворотным «L»-образным кронштейном (10) и поворотный консольный рычаг (11) для перевода силовых цилиндров с левой стороны торцевой стены (12) полувагона на правую и обратно.

Кровельные створки (2), имеющие форму трапецеидального короба, шарнирно насажены на ось (13), расположенную на верхней полке продольных балок несущей опорно-поворотной рамы (1); в боковых фрамугах створок имеются смотровые окна (14) и прорези (15) для вхождения съемной рукоятки винтового подъемника; сверху на горизонтальном участке размещены люки (16) для приема сыпучих грузов; снизу по краям предусмотрены маршевые скобы (17) для осмотра кузова и контроля загрузки.

Створки раскрываются вручную винтовыми подъемниками (18), закрепленными на верхней полке поперечных балок несущей рамы (1). На тяговом винте каждого подъемника помещена передвигающаяся вдоль винта проушина (19), соединенная шарнирно рычагом (20) с проушиной на внутренней обрешетке створки. Коническая передача подъемника (21) приводится в действие съемной рукояткой и осуществляется с рабочего мостика (22), имеющего откидной настил и ограждение и закрепляемого на стойках, установленных на площадке с наружной стороны торцевой стены (12); площадка снабжена ограждением, подъем на нее осуществляется с помощью инвентарных лестниц (45). С помощью этих лестниц производится также подъем на рабочий мостик (22).

Для ступенчатого способа подъема и опускания крыши на торцевой стене кузова (12) размещен контур (23), к имеющейся опорной стойке (24), закрепленной на угловой косынке ниже уровня пола, выставлены дополнительные опорные стойки (25), (26). Каждая стойка является опорой для силовых цилиндров при опускании и подъеме крыши на соответствующую ступень.

На контуре (23) размещены стопорные узлы, которые удерживают крышу на каждой ступени опускания и подъема; узлы состоят из подпружиненного уступа (27), опорной планки (28), силовых педалей (29), жестко насаженных на ось (30), пальца (31) для ручного управления уступом с помощью захвата (32), фиксационной скобы (33), насаженной на ось (34), закрепленной, в свою очередь, на дополнительной стенке (35) стопорного узла. С помощью скобы подпружиненный уступ блокируется в опущенном положении (положения «а» и «в» на фиг.3) при массовой загрузке вагонов в разрезах и карьерах, где открывание-закрывание комбинированной крыши осуществляется специальными передвижными подъемниками с боковыми грузоподъемными механизмами.

Для централизации усилий силовая педаль выполнена двойной, симметрично оси контура, при этом для свободы опускания - подъема опорной планки (28) в коробе, образуемом стеной контура (23) и дополнительной стеной (35), образован проем (36). Подпружиненный уступ (27) закрепляется путем ввинчивания в опорную планку, для чего на его торцевой части имеется фигурная выемка, куда вставляется ключ с фигурным выступом. Подпружиненный уступ перемещается по направляющей втулке (35), пружина снаружи удерживается трубчатой стойкой (38). На концевых участках контура установлены упоры-ограничители (39). Крепится контур на торцевой стене кузова к полосовой плите (40).

Самоподъем силовых цилиндров производится в последовательности по следующей схеме. После подъема-опускания комбинированной крыши на очередную ступень стопорным подпружиненным уступом (27) она удерживается на ступени, в это время нижняя проушина силового цилиндра отсоединяется от опорной стойки, для чего извлекается осевая втулка, имеющая круглую головку, а на втором конце имеет винтовую нарезку для гайки-барашки. После разъединения шарнира в зависимости от выполняемой операции опускания крыши или ее подъема производится подача энергоносителя в первом случае в верхнюю часть цилиндра, во втором - в нижнюю часть. В обоих случаях корпус цилиндра, опускаясь или поднимаясь, скользит вдоль штока, и за счет верхнего шарнирного соединения силовой цилиндр занимает положение, позволяющее формировать шарнирное соединение со следующей опорной стойкой для подъема или спуска на очередную ступень. Верхнее шарнирное соединение в процессе всего цикла подъема-опускания крыши не разъединяется. Поскольку первая от середины торцевой стены вагона опорная стойка (26) пересекается с опорно-поворотным рычагом (3), она выполнена составной со съемной верхней частью, закрепляемой той же быстроразъемной осевой втулкой на специальном боковом выпуске (41) нижней части опорной стойки.

Для перевода силовых цилиндров с одной стороны кузова на другую на их корпусах закрепляется трубчатая стойка (42), аналогичная по назначению трубчатой стойке (9) на опорно-поворотном рычаге (3). Кронштейн (10) длинным концом снизу вставляется в трубчатую стойку (9), а короткий конец также снизу заводится в трубчатую стойку (42) силового цилиндра; затем длинный конец подтягивается и закрепляется гайкой-барашкой (51), и в таком виде силовой цилиндр занимает транспортное положение. Для перевода верхняя часть силового цилиндра разъединяется с проушиной (7) и зацепляется на крюк поворотного консольного рычага, после чего «L»-образный кронштейн с помощью гайки-барашки опускается с выходом короткого конца из трубчатой стойки (42) силового цилиндра. После этого силовой цилиндр вместе с крюком поворачивается на 180°, затем короткий конец кронштейна заводится в трубчатую стойку, и все это завершается перемещением силового цилиндра по дуге, описываемой кронштейном, и поворотом консольного рычага к проушине (7) для формирования шарнирного соединения, но уже на другой половине торцевой стены кузова.

Открывание верха кузова при повагонной загрузке начинается с перемещения комбинированной крыши путем ее ступенчатого опускания, а закрывание верха кузова - путем ступенчатого ее подъема. Ниже приводится описание процесса открывания верха кузова относительно левой стороны его торцевой стены. Для выполнения процесса перемещения крыши и его обслуживания необходимы две инвентарные лестницы (46), два захвата (32) для втапливания подпружиненного уступа (27) и две инвентарные осевые втулки для шарнирного соединения верха опорных стоек с силовыми цилиндрами.

Предварительно выполняется операция по переводу силовых цилиндров из транспортного положения в рабочее, для чего короткий конец «L»-образного кронштейна (10) с помощью гайки-барашки (51) опускается и выходит из зацепления с трубчатой стойкой (42) силового цилиндра. После этого в нижнюю часть силового цилиндра подается энергоноситель, шток выдвигается, а так как он закреплен в верхней части за проушину (7) опорно-поворотного рычага (3), то опускается корпус силового цилиндра. В процессе опускания проушина корпуса силового цилиндра заводится в проушину верхней части опорной стойки (26) до обеспечения соосности отверстий, после чего в соосное отверстие вставляется осевая втулка для шарнирного соединения. В процессе опускания используют опорные стойки в последовательности 26-25-24.

Следующим этапом является процесс опускания комбинированной крыши, для чего подается энергоноситель в верхнюю часть корпуса силового цилиндра, шток втягивается внутрь цилиндра, увлекая вместе комбинированную крышу до ее упора в подпружиненный уступ (27) контура (23). Для плавного опускания крыши производится переключение подачи энергоносителя последовательно с верхней на нижнюю часть силового цилиндра с последующим регулированием выпуска энергоносителя для «мягкой» посадки на подпружиненный уступ (27).

Процесс опускания крыши происходит в основном в той же последовательности. Сначала разъединяется шарнирное соединение оголовка опорной стойки (26), вынимается осевая втулка, подается энергоноситель в верхнюю часть силового цилиндра. Затем производится выдвижение штока за счет опускания корпуса силового цилиндра до совмещения с проушиной опорной стойки (25), формируется шарнирное соединение, затем выполняется дополнительная операция - снятие верха стойки (26) и ее закрепление на выступе (41). После этого подается энергоноситель в нижнюю часть силового цилиндра, и для плавного опускания поддерживается давление путем регулирования выпуска энергоносителя. В той же последовательности выполняются операции опускания крыши с использованием опорной стойки (24).

На всех этапах опускания комбинированной крыши выполняется операция по опусканию подпружиненного уступа (27) с помощью захвата (32). Эта операция выполняется после подачи энергоносителя в нижнюю часть корпуса силового цилиндра, в результате усилие на уступ ослабевает. Это позволяет опустить уступ с помощью захвата (32) с наименьшими усилиями.

Поднятие крыши производится в обратной последовательности с использованием опорных стоек в порядке (24, 25, 26) и исключением операции по опусканию подпружиненного уступа, он опускается автоматически за счет воздействия опорно-поворотного рычага (3) на силовые педали (29) стопорных узлов контура (23).

Обслуживание процесса перемещения комбинированной крыши производится с площадки (43), с наружной стороны торцевой стенки вагона, где расположен и узел управления (44). Площадка обслуживания обеспечена ограждением и инвентарными лестницами (45).

Подводка энергоресурсов к силовым цилиндрам (8) предусматривается с обеих сторон вагона (46) и распределяется по разводящей сети, обеспечивающей через стояки Б-А-С и закольцованные соединения «АА», «ББ», «СС» синхронное поступление энергоресурсов одновременно в оба силовых цилиндра (8) - в нижнюю или в верхнюю часть. Соответственно, сеть обеспечена запорной арматурой - входными вентилями (47), распределительными (48), выпускными (49); к силовым цилиндрам подводка осуществляется гибкими шлангами (50).

В условиях поточной загрузки вагонов в угольных разрезах, карьерах опускание-подъем комбинированной крыши производится без ступеней; для этого вагоны прямо в местах погрузки на специальных площадках проходят предварительную подготовку. Сначала блокируется в опущенном положении подпружиненный уступ (27) фиксационной скобой (33); затем закрепляется в транспортном положении силовой цилиндр (8) путем подтягивания длинного стержня кронштейна (10) в трубчатой стойке (9) вверх с помощью гайки-барашки (51) и заведением короткого конца в трубчатую стойку (42) силового цилиндра; после чего опускается верхняя часть опорной стойки (26) и закрепляется на специальном боковом выпуске (41) нижней части. Площадка оснащается передвижными подъемниками с боковым расположением грузоподъемных механизмов, работающих в паре: один поднимает крышу, другой, с обратной стороны кузова, ее принимает и опускает. Дополнительно площадка оборудована инвентарной установкой, оснащенной игольчатыми валиками для очистки от породы продольной обвязки верха боковых стен кузова.

Полувагон с открывающейся комбинированной крышей в значительной степени будет способствовать выполнению задач, поставленных Министерством путей сообщения, по снижению себестоимости перевозок, повышению производительности труда и коренному улучшению технико-экономических показателей отрасли, принятых на основе решений Международного симпозиума «Электрификация и развитие железнодорожного транспорта России. Традиции, современность, перспективы», опубликованных в статье «Магистральное направление» газеты «Труд» от 27.10.2001 г. В этих целях полувагон обеспечит рост объемов пакетных перевозок, снижение потерь навалочных грузов от выдувания, вымывания, защиту их от дополнительного увлажнения, вместе это будет способствовать улучшению экологической обстановки в зоне железнодорожных магистралей; обеспечит также рост объемов перевозок пылевидных грузов, перевозимых в настоящее время в крытых и специализированных вагонах, при одновременном улучшении санитарного уровня условий труда и его безопасности при перегрузочных работах. Эти полувагоны также широко могут быть использованы при перевозках штучных грузов широкой номенклатуры, зерна, бумаги и др., что будет способствовать более рациональному использованию существующего парка крытых вагонов.