Полувагоны

Полувагоны предназначены для перевозки каменного угля, руды, леса, проката металлов, а также других сыпучих и штучных грузов, не требующих укрытия и защиты от воздействия атмосферной среды. Кузов полувагона не имеет крыши, что обеспечивает удобство использования разнообразных средств механизации при погрузке и выгрузке вагона.

Полувагоны делятся на универсальные — с разгрузочными люками в полу и специализированные — с глухим кузовом (без крышек люков в полу и с глухими торцевыми стенами). Специализированные полувагоны с глухим кузовом предназначены для перевозки сыпучих грузов в замкнутых маршрутах с разгрузкой их на вагоноопрокидывателях. Наряду со специализированными полувагонами с плоским полом строятся также полувагоны хопперы с кузовами бункерного типа. Характеристика полувагонов приведена в табл. 9.3.

В эксплуатации на железных дорогах России и стран СНГ находятся в основном четырехосные полувагоны постройки ГПО Урапвагонзавода (УВЗ) с глухими торцевыми стенами (моделей 12-119, 12-132) и полувагоны постройки Крюковского вагоностроительного завода (КрВЗ, Украина) с торцевыми стенами в виде двустворчатых дверей (моделей 12-753, 12-1000 и 12-757).

Таблица 9.3

Техническая характеристика полувагонов

Кузов полувагона модели 12-753 цельнометаллический, с четырнадцатью разгрузочными люками в полу и двустворчатыми торцовыми дверями (рис. 9.9). Он состоит из рамы 13. двух боковых 1 и двух торцевых стен 2, а также пола, образованного крышками люков. Торцевые створки двери навешиваются тремя петлями 4 на кронштейны угловых стоек боковых стен и при необходимости открываются вовнутрь. Левая створка фиксируется в закрытом положении нижним запором 6 в виде закидки, а правая — верхним клиновым запором 8. Наружная лестница 3 и поручень 5 установлены для удобства обслуживания вагона в эксплуатации.

Для придания необходимой прочности крепления угловых стоек к концевым балкам рамы и нижним обвязкам стен их соединения усилены накладками 9, 10, 11 и 12. Соединения промежуточных стоек с поперечными балками рамы также усилены накладками 14. На концевых балках рамы предусмотрены посадочные места 7 для постановки буферных стаканов на случай сцепления с вагонами железных дорог колеи 1435 мм, оборудованных винтовой стяжкой.

Для крепления перевозимых грузов внутри вагона на боковых стенах размешены скобы и увязочные кольца. На нижней обвязке стоек стен закреплены планки 15 для деталей запора крышек люков и скобы 16 для использования лома при закрытии крышек люков.

Боковая стена 1 четырехосного цельнометаллического полувагона состоит из верхней и нижней обвязок, угловых и боковых стоек и металлической обшивки из листов гнугого профиля с продольно расположенными гофрами. Толщина нижних листов обшивки 5 мм, верхних — 4 мм. Стойки и верхняя обвязка выполнены из гнутых профилей, нижняя обвязка — из прокатного уголка 160 х 100 х 10 мм.

Торцевая дверь полувагона 2, состоящая из двух створок, подвешена шарнирно петлями 4 к угловым стойкам кузова. Верхняя обвязка двери выполнена из гнутого профиля, усиленного горизонтальной планкой, нижняя и боковые обвязки — из уголка. Средняя обвязка правой створки состоит из двух сваренных между собой гнутых Z-образных профилей, образующих коробчатое сечение. Средняя обвязка левой створки выполнена из омегообразного 2-образного профиля. Для удержания в закрытом положении дверь снабжена верхним 8 и нижним 6 запорами. Нижний запор в виде шарнирно прикрепленной закидки расположен на левой створке, у закрытой двери закидка заходит за ее порог и не позволяет створке открываться. Правая створка удерживается в закрытом положении левой створкой посредством верхнего запора. Последний состоит из запорного клина, скрепленного с верхней обвязкой правой створки, направляющих и планки, которые соединены с верхней обвязкой левой створки двери.

Четырнадцать металлических крышек разгрузочных люков образуют пол. Крышка люка отштампована из листа толщиной 5 мм с шестью гофрами, расположенными поперек вагона.

По краям, в направлении гофров, крышка имеет обвязочные балки омегообразного сечения, усиленные уголками, ребрами косынками. Для придания крышке люка жесткости в направлении вдоль вагона со стороны закидок люкового запора приварена штампованная Z-образная передняя обвязка, в средней части — штампованная омегообразного профиля средняя обвязка, со стороны петель — усиливающая планка. В открытом положении крышки люков образуют с горизонталью углы: над тележками — 23°, в средней части — 31°, над тормозным цилиндром - 27°.

Запорный механизм люка (рис. 9.10) состоит из закидки 3, сектора 2 и планки 1. Закидка имеет два зуба. Сектор препятствует самопроизвольному перемещению закидки во время движения вагона, а следовательно, и открыванию крышки люка. На крышке люка размещены приварные литые косо расположенные кронштейны 4. При закрывании крышки вначале закидку заводят под кронштейн нижним зубом, затем через скобу 16 (см. рис. 9.9) крышку поднимают ломом так, чтобы закидка зашла под кронштейн верхним зубом. Далее, поворачивая сектор, фиксируют закидку неподвижно.

Запорные механизмы крышек люка являются недостаточно надежными узлами, поэтому продолжается работа по созданию наиболее надежной конструкции механизмов запора. При перевозке наиболее ценных грузов иногда секторы дополнительно увязывают проволокой. На пунктах подготовки полувагонов под погрузку и в местах массовой выгрузки имеются установки механизированного подъема крышек люка.

Для облегчения поднимания крышки люка после разгрузки вагона предусмотрено торсионное устройство. При открывании запоров крышка под действием силы тяжести груза опускается вниз, поворачиваясь на петлях и закручивая прикрепленный к ней торсион, другой конец которого жестко прикреплен к раме вагона. После освобождения крышки от груза упругодеформированный торсион поднимает крышку в первоначальное положение. Жесткость торсиона подбирается так, чтобы крышка люка полностью открывалась и удерживалась в этом положении до тех пор, пока не будет надобности в ее поднятии, для чего достаточно усилия одного человека. Крышки люков крепятся к хребтовой балке с помощью петель и валика.

У полувагонов последних лет постройки крышки люков оборудованы более надежным двухпрутковым механизмом.

Полувагоны модели 12-757 (рис. 9.11) имеют усиленную конструкцию кузова, способную выдержать нагрузку до 75 тс, но при этом следует использовать тележки, допускающие нагрузки от оси на рельсы до 25 тс. Объем кузова увеличен до 85 м³. Расширенный проем торцевых дверей позволяет производить через них погрузку и выгрузку крупногабаритных грузов.

Универсальный четырехосный полувагон с глухими торцевыми стенами 12-119 наиболее надежен. Он обеспечивает большую сохранность перевозимых грузов и снижает число отцепок в текущий ремонт из-за чрезмерных уширений и перекосов кузова. Основной производитель таких вагонов — ГУП «ПО «Уралвагонзавод» (УВЗ).

Конструкция боковой стены полувагона модели 12-119 аналогична стенке полувагона 12-753, но угловые стойки усилены пластинами из стали толщиной 8 мм. Нижняя обвязка также усилена и выполнена из прокатного профиля толщиной 12 мм. Емкость кузова увеличена на 2 м³ по сравнению с полувагоном модели 12-753 за счет увеличения внутренней длины кузова до 12 700 мм и замены торцевых дверей глухими стенами (рис. 9.12). Торцевые стены 4 имеют цельную конструкцию, жестко привариваемую к боковым стенам. Каждая торцевая стена состоит из металлического каркаса и гладкой листовой обшивки толщиной 4 мм. Каркас включает верхнюю обвязку 1, две боковые стойки 2, два горизонтальных пояса 3 и две промежуточные полустойки 4.

Концевые балки не имеют посадочных мест под буферные стаканы. У них коробчатое сечение, образуемое из вертикального лобового, нижнего горизонтального и второго вертикального листов. На лобовом листе сделана выштамповка глубиной 16 мм для установки розетки переднего упора автосцепки.

Обшивка приваривается к каркасу с внутренней стороны кузова. Верхняя обвязка каркаса 1 сварена из гнутого элемента 160 х 145 х 90 х 6 мм и листа толщиной 5 мм. Боковые стойки 2 выполнены из швеллера № 12, горизонтальные пояса 3— из омегообразного профиля 250 х 102 х 9 мм, полустойки 4 — из швеллера № 16, а нижняя обвязка — из уголка 160 х 100 х 12 мм. Боковые стойки с двух сторон приварены к угловым стойкам-пластинам 5 боковых стен, а полустойки — к концевой балке рамы. Для повышения прочности соединения верхних обвязок торцоевых и боковых стен они усилены приваренными утолщенными накладками.

Крышки люков типовые с литыми косорасположенными кронштейнами и торсионным механизмом спаренного типа — двухпрутковым.

Универсальный четырехосный полувагон модели 12-132 начал выпускаться УВЗ с 1993 г. на базе полувагона модели 12-119 как этап дальнейшего его развития. Он выполнен в двух исполнениях: первое — грузоподъемностью 70 т с осевой нагрузкой 230 кН и второе — грузоподъемностью 75 т с осевой нагрузкой 245 кН. Оба исполнения имеют один объем кузова 88 м³ (см. табл. 9.3). Рост объема кузова нового полувагона достигнут за счет увеличения высоты боковой стены на 305 мм и длины кузова в свету на 50 мм. Поскольку полувагон был спроектирован и рассчитан исходя из осевой нагрузки 245 кН (25 тс), то в конструкцию внесены некоторые изменения: усилены шкворневой узел и заделки стоек в раму.

Глухая торцевая стена выполнена с тремя горизонтальными промежуточными балками и четырьмя укороченными вертикальными стойками. Изменены по высоте также параметры холодногнутых и периодических профилей проката торцевых и боковых стоек.

В 2001 г. УВЗ завершил разработку полувагона с глухими торцевыми стенами и люками в полу модели 12-196. В отличие от полувагона 12-132 новый вагон имеет улучшенные технико-экономические характеристики и новые конструктивные решения, направленные на повышение его эксплуатационной надежности, в частности:

• за счет использования габарита 1-Т и увеличения всех внутренних размеров кузова значительно увеличена его вместимость, которая составляет 96 м³;
• на 70 % увеличена прочность торцевой стены;
• использование стоек боковой стены швеллерообразной конструкции позволило без увеличения массы тары увеличить прочность боковых стен на 65 %;
• в полувагоне использована гладкая обшивка стен, что позволяет значительно улучшить условия высыпания груза;
• применена усиленная крышка люка с запорным механизмом, обеспечивающим надежное запирание и исключающим необходимость увязки проволокой.

Совершенствование конструкции кузова сокращает частоту поступления полувагонов в текущий ремонт, обеспечивая сохранность перевозимых грузов, и увеличивает межремонтный период после постройки до 3 лет, или 450 тыс. км.

Универсальный четырехосный полувагон модели 12-132-03 начал выпускаться УВЗ с 2004 г. Полувагон предназначен для общесетевого использования на железных дорогах России, стран СНГ и Балтии колеи 1520 мм для перевозки массовых неагрессивных грузов, не требующих защиты от атмосферных осадков: насыпных непылевидных, навалочных, штабельных и штучных с креплением их в соответствии с требованиями правил погрузки. Основные технические характеристики приведены в табл. 9.4. Не допускается погрузка грузов с температурой выше + 100 °С.

Таблица 9.4

Техническая характеристика полувагона 12-132-03

Полувагон выполнен в исполнении «У» категории 1 по ГОСТ 15150 с обеспечением эксплуатационной надежности при нижнем рабочем и предельном значении температуры -50 °С. Конструкция полувагона обеспечивает:

• прохождение сортировочных горок, разгрузку на вагоноопрокидывателях;
• автоматическое сцепление автосцепок на участке сопряжения прямой и кривой R 135 м без переходного радиуса;
• проход в сцепе участка сопряжения прямой и кривой R 80 без переходного радиуса;
• проход в сцепе S-образной кривой R 120 м без прямой вставки;
• проход одиночного вагона в круговой кривой R 60 м.

Кузов полувагона 12-132-03 иллюстрирует рис. 9.13.

Торцевая стена показана на рис. 9.14, а запор крышки люка — на рис. 9.15. В закрытом положении допускается суммарный зазор В до 8 мм, между закидками 1 и кронштейнами 13, при этом зазор Г (величина захода кронштейна на закидку) не менее 40 мм.

Специализированный четырехосный полувагон с глухим кузовом модели 12-1592 (рис. 9.16) спроектирован на базе универсального полувагона, поэтому параметры и линейные размеры его мало изменились (см. табл. 9.3).

Отличается он конструкцией торцевых стен и настила пола. Кузов 4 специализированного полувагона е имеет крышек люков, которые заменены сплошным настилом пола 1 из листов толщиной 6 мм, а торцевые стены выполнены глухими. Для стока воды и зачистки кузова в полу предусмотрены два люка 2, открывающиеся вовнутрь. Люки расположены по диагонали кузова в его углах. Рама полувагона отличается от рамы универсального тем, что в ней для поддержания пола между хребтовой балкой и каждой из боковых стен поставлено по дополнительной продольной балке из двутавра № 19. Кроме того, рама 3 кузова 4 не имеет двутавра хребтовой балки, что позволило увеличить внутреннюю высоту и объем кузова до 83 м, а грузоподъемность — до 71 т. Торцевая стена выполнена аналогично конструкции, применяемой в полувагоне модели 12-119. Остальные элементы кузова мало изменились по сравнению с конструкциями универсальных полувагонов.

Специализированные полувагоны с глухими кузовами, созданные для перевозки массовых сыпучих грузов в замкнутых маршрутах с выгрузкой на вагоноопрокидывателях, значительно эффективнее, чем универсальные, используемые для этих же целей. Это объясняется тем, что в специализированных полувагонах при перевозках сокращаются потери сыпучего груза (до 12 %), снижаются капитальные затраты на изготовление вагонов (до 15 %), уменьшается себестоимость перевозок (до 14 %) при одинаковой осности и снижаются расходы на ремонт и техническое обслуживание кузовов в эксплуатации.

УВЗ приступил к изготовлению полувагонов с глухим кузовом моделей 12-197, 12-197-01. Отличительной особенностью данных полувагонов является наличие наклона боковых и торцевых стен, скругленные сопряжения боковой стены и пола, гладкая обшивка боковых и торцевых стен. Эти изменения в конструкции позволяют без остатка выгружать перевозимые грузы.

Для предупреждения повреждений кузова при разгрузке в вагоноопрокидывателях выполнено усиление обвязки боковых стен, а также увеличено количество промежуточных стоек. Стойки для повышения запаса прочности имеют шпангоутную конструкцию. В полувагонах применен плоский штампованный пятник высотой 90 мм, что снизило центр тяжести и улучшило динамические характеристики вагонов. Основные несущие элементы рамы выполнены из ванадийсодержащей стали марки 12Г2ФД класса прочности 390 производства НТМК.

Специализированные саморазгружающиеся бункерные вагоны типа «хоппер» с открытыми кузовами строятся для перевозки массовых сыпучих грузов, не требующих укрытия. Количество типов и число строящихся вагонов-хопперов непрерывно возрастает, что способствует повышению уровня механизации погрузочно-разгрузочных работ за счет использования гравитационных свойств сыпучих грузов. К ним относятся полувагоны-хопперы для горячих окатышей и агломерата с температурой до 700 °С с места их производства к приемным бункерам доменных печей, применяется открытый хоппер модели 20-471 грузоподъемностью 65 т. Вагон-хоппер имеет массу тары 23 т, объем кузова 42 м³. Длина по концевым балкам рамы 10,78 м. Габарит 1-ВМ. Кузов хоппера имеет раму, две боковые и две торцевые стенки с углом наклона последних 41° к горизонтальной плоскости, два бункера с разгрузочными люками размерами 3500 х 400 х 560 мм и хребтовую балку из двух двутавров № 45. Обшивки стенок кузова сделаны из набора съемных панелей гнутого профиля для обеспечения их подвижности при температурных деформациях и предупреждения коробления несущих элементов кузова. Крышки разгрузочного механизма приводятся и действие от пневматического цилиндра с дистанционным управлением.

Вагоны-самосвалы или, как их называют, думпкары, являются специализированными вагонами инвентарного парка и предназначены для перевозки и механизированной погрузки сыпучих кусков груза массой до 2 т/м, при этом слой не дозируется. Для выполнения вышеуказанных работ вагоны-самосвалы, так же как и хоппер-дозаторы, в количестве 20—30 штук с одним натурным вагоном для обслуживающей бригады объединяются в вертушку. Достоинство вагонов-самосвалов заключается в быстрой (1—2 мин) механизированной разгрузке грузов на любом участке пути. Разгрузка вагонов-самосвалов производится на любую сторону железнодорожного пути при помощи цилиндров разгрузки, а борт противоположной стороны остается закрытым.

Конструкция думпкаров обеспечивает необходимую прочность при погрузке в кузов сыпучих материалов, а также мелкокусковых пород экскаваторами; с ковшом вместимостью до 6 м³ и отдельных кусков массой до 2 т с высотой не более 2 м с предварительной подсыпкой на пол кузова мелкой породы толщиной не менее 300 мм.