УНІВЕРСАЛЬНІ ВАНТАЖНІ ВАГОНИ. БУДОВА РАМ І КУЗОВІВ, ЇХ ПРИСТРОЇ ДЛЯ НАВАНТАЖЕННЯ, РОЗВАНТАЖЕННЯ, ЗАКРІПЛЕННЯ ТА ЗБЕРІГАННЯ ВАНТАЖІВ

ЛЕКЦІЯ 2

УНІВЕРСАЛЬНІ ВАНТАЖНІ ВАГОНИ. БУДОВА РАМ І КУЗОВІВ, ЇХ ПРИСТРОЇ ДЛЯ НАВАНТАЖЕННЯ, РОЗВАНТАЖЕННЯ, ЗАКРІПЛЕННЯ ТА ЗБЕРІГАННЯ ВАНТАЖІВ.

Вагони повинні відповідати вимогам діючого державного стандарту. При проектуванні нових моделей вагонів повинна витримуватись максимальна уніфікація вузлів та деталей, що забезпечить комплексну механізацію завантажувально-розвантажувальних робіт, максимальне збереження вантажу, мати мінімальну тару та задовольняти питанням дотримання техніки безпеки.

Вимоги безпеки передбачають оснащення вагонів сходами, підніжками, поручнями, кронштейнами для сигнальних ліхтарів, рифленими планками для встановлення домкратів, а також нанесення знаків безпеки та застережливих надписів, забезпечуючи безпечну експлуатацію вагонів.

До універсальних вантажних вагонів відносяться криті вагони із дверима в бічних стінах кузова та завантажувальними люками у даху; піввагони з розвантажувальними люками в підлозі для вивантаження сипучих вантажів і з торцевими двостулковими дверима; платформи з металевими бортами, що відкидаються, по периметру підлоги; цистерни загального призначення з котлом різного діаметра; ізотермічні.

Позитивною якістю універсальних вагонів є менший порожній пробіг, а отже, вони виконують більшу корисну роботу з перевезення різноманітних вантажів. Однак вони де у чому поступаються спеціалізованим вагонам, що пристосовані для повної механізації вантажно-розвантажувальних робіт, а у ряді випадків недостатньо повно використовують вантажопідйомність і місткість кузова вагона.

Перейдемо до ретельно розгляду означених типів універсальних вагонів.

1. Універсальний критий вантажний вагон

Криті вагони (Рис.1) призначені для перевезення штучних, тарно-штучних, пакетованих і насипних вантажів, що вимагають укриття та захисту від впливу атмосферних опадів та можливості розхищення на під час слідкування. Кузов цих вагонів має раму, бічні та торцеві стіни, дах, бічні двері та люки для завантаження і розвантаження вантажів. Відмінною рисою універсальних критих вагонів є наявність бічних дверей, настінного внутрішнього незнімного устаткування та люків з вентиляційними ґратами на бічних стінах. Найбільша питома вага у вагонному парку становлять вагони останнього років випуску моделей 11-066, 11-217, 11-270 та ін. У суцільнометалевого вагона моделі 11-217 каркас кузова без розкосів з металевим гофрованим зовнішнім обшивкам (з низьколегованої сталі марки 10ХНДП) товщиною 3 мм знизу та 2,5 мм зверху. Внутрішнє обшивка кузова виконане з вологостійкої фанери марки ФСФ товщиною 10 мм.

Вагони моделі 11-066 мають раскосно-стійкову конструкцію кузова, а частина з них - дерев'яну обшивку стін.

Універсальний критий вагон моделі 11-217 побудови Алтайського вагонобудівного заводу призначений для експлуатації по залізницях СНД із шириною колії 1520 мм, а також по реконструйованих ліній залізниць Західної Європи із шириною колії 1435 мм після відповідної заміни ходових частин (вагон типу „Схід-Захід”). Збільшений до 3825 мм дверний проріз забезпечує більше швидкий процес навантаження і вивантаження із застосуванням автонавантажувачів з осьовими навантаженнями до 43 кН, для чого підвищена міцність дерев'яної підлоги (покритий металевими листами товщиною 4 мм у зоні дверного прорізу для легкої роботи автонавантажувачів).

Рисунок 1 - Універсальний критий чотиривісний вагон

Характеристика універсальних критих вагонів наведена у табл. 1.

Таблиця 1. Технічна характеристика універсальних критих вагонів

Показник	Модель
	11-217	11-270	11-260
Вантажопідйомність, т	68	68,5	72
Тара,т	24	24,5	28
Об'єм кузова, м3	120	122	140
База вагону, м	10	10	12,24
Довжина, м:
- по осям зчеплення автозчепів	14,73	14,73	16,97
- по кінцевим балкам рами	13,87	13,87	15,75
Ширина, м:
-максимальна	3,249	3,22	3,26
-кузова всередині	2,77	2,764	2,77
Ширина дверного пройому,м	3,825	3,8	3,973
Висота до рівня головок рейок, м:
-максимальна	4,692	4,660	4,60
-до рівня підлоги	1,286	1,286	1,285
Висота кузова всередині (по боковій стінці),м	2,737	2,79	3,05
Коефіцієнт тари	0,35	0,357	0,388
Питомий об”єм, м3/т	1,77	1,78	2,09
Навантаження від колісної пари на рейки, кН	228	228	245
Конструктивна швидкість, км/год.	120	120	120
Габарит	1-ВМ	1-ВМ	1-ВМ
Навантаження на 1 м шляху, т	6,2	6,3	5,9

Рама кузова критого вагону

Рама кузова (Рис.2) складається з хребтової балки(2) , двох бокових (3) , двох кінцевих (1) , двох шворневих (4), двох основних (7) і сими проміжних (5) поперечних балок, чотирьох розкосів (10), шести повздовжніх балок (6) для підтримки підлоги, одної балки для кріплення гальмівного циліндру та двох підніжок .

11 12

Рисунок 2 - Рама універсального критого вагона

Хребтова балка (2) зварена з двох Z- подібних профілів № 31. В кінцевих її частинах встановлені задні упори автозчепу, об’єднані з надп’ятниковою відливкою шворневого вузла, а також розетки, відлитих разом в цілому з передніми упорами автозчепу.

Бокові балки (3) виконані з швелеру №20. В зоні дверного прорізу до балок (3) приварені пороги з спеціальних Z- подібних профілів.

Кінцеві балки (1) зварні П-подібного перетину і виконані з листів товщиною 6мм. В місцях встановлення ударної розетки балка має нішу глубиною180мм, яка дозволяє втопити розетку та зменшити виліт автозчепи з 610 до 430 мм. Таке рішення дозволило збільшити внутрішню довжину та об’єм кузова без зміни розмірів вагона по осям зчеплення автозчепом. Для безпечної роботи складачів (русс. составителей подвижного состава) потягів на кінцевій балці встановлені поручні .

Шворневі балки (4) зварні коробчатого перетину. Кожна з яких складається з двох вертикальних товщиною 6 мм, верхнього (8мм) та нижнього (10 мм) горизонтальних листів. В місцях перетину шворневих балок з хребтовою встановлені стальні надп’ятникові коробки (11), що пов’язують вертикальні стінки хребтової балки, а також підсилюють п’ятниковий вузол рами. До нижніх листів шворневих балок прикріплені п’ятники (12) та ковзуни (13).

Основні поперечні балки (7) зварні двотаврового перетину, виконані з листів 6 мм. Для забезпечення рівномірної міцності конструкції рами кінцеві, шворневі і основні поперечні балки мають перемінну висоту по всій довжині.

Розкоси (10) рами виготовлені зі швелера №14.

Поперечні (5) та повздовжні (6) додаткові балки для підтримання підлоги – з гнутих швелерів 100x80x5мм.

На раму вагона закріплюється підлога (9) з дощок товщиною 55мм , з’єднаних вчверть. По периметру підлога армована кутником №8. В зоні дверного прорізу, де інтенсивно працюють автонавантажувачі, дерев’яна підлога покрита металевими листами товщиною 4 мм.

Бокова стіна критого вагону

Рисунок 3 - Бокова стінка кузова універсального критого вагона

Бокова стінка (Рис.3) безрозкосної конструкції має каркас та обшивку: металеву (11) та дерев’яну (10) внутрішню. Для завантаження та розвантаження вагона в середній частині стіни розміщуються самоущільнюючі двері (6) та (7) та два люки (4) оснащені вентиляційними гратами. Каркас стіни включає обв’язку (1), дві шворневі (3), шість проміжних (2) та дві дверні (5) стійки.

Верхня обв’язка (1) (розріз А-А) виконана з кутника 90x56x8 мм, шворневі та проміжні стійки – з гнутого омега подібного профілю розміром 100x75x6,5мм і направляючого кутника №15 розміром 75x50x6мм. До рами стінка приварена через повздовжню бокову балку рами (19), а до торцевих стінок – через кутові стійки (12) (розріз В-В).

Зовнішня обшивка (11) стін виготовлена з гофрованих листів товщиною 3 мм знизу та 2,5мм зверху, а внутрішня (10) – з вологостійкої фанери марки ФСФ товщиною 10мм.

Внутрішня обшивка прикріплена до каркасу болтами та обрамлена в стиках кутником №9

Торцева стінка критого вагону

Рисунок 4 - Торцева стінка універсального критого вагону

Торцева стінка (рис.4) виготовлена з каркасу , зовнішньої металевої (4) та внутрішньої дерев’яної (5) обшивок, обрамлених по підлозі кутником (6), а по кутах – кутником (8).

Каркас складається з двох кутових (2) та двох проміжних (3) стійок, пов’язаних верхньою обв’язкою (1).

Кутові стійки (2) виготовлені з гнутого кутника 80х80х6мм.

Верхня обв’язка (1) – виготовлена із спеціального профілю товщиною 6мм.

Нижньою обв’язкою стінки служить кінцева балка (7) рами.

Зовнішня металева обшивка (4) виконана з гофрованих листів товщиною 3мм знизу та 2,5 мм зверху, а внутрішня (5) - з вологостійкої фанери товщиною 10мм.

Дах критого вагону

Рисунок 5 - Дах універсального критого вагону зі старим (а) та новим (б) способами вкладання та кріплення підшивки

Дах кузова (рис.5) суцільнозварний з чотирма завантажувальними люками (6) діаметром 400мм та двома типовими пічними розділками (4). До бокових і торцевих стінок кузова дах прикріплюється заклепками діаметром 10мм і при ремонті може демонтуватись від кузова з меншою працемісткістю в порівнянні з вагонами моделі 11-066.

Пічні розділки передбачені для встановлення пічних труб опалення на випадок перевезення людей. На дах до завантажувальних люків (6) та пічних розділків (4) можна піднятись по торцевій драбині та підмосткам (5). Дах має металевий каркас, обшитий ззовні гофрованими листами (3) товщиною 1,5мм, та дві фрамуги (11), з допомогою яких дах кріпиться до торцевих стінок. Фрамуги виконані з металевих листів товщиною 2мм з штамповок для жорсткості та деревоволокнистої підшивки.

Каркас даху утворений набором дуг (1), повздовжніх елементів (2), розміщених в середній частині, та двох бокових повздовжніх обв’язок. Дуги (1) виконані з гнутих швелерів 60х50х3мм, середні повздовжні елементи (2) – з гнутого кутника 32х32х3мм, а бокові обв’язки – з двох кутників 56х56х5мм. Листи зовнішньої обшивки приварені до дуг, повздовжнім елементам та верхній обв’язці бокових стін. Між собою листи даху зварені в напуск та для більшої жорсткості виконані з поперечно розміщеними гофрами висотою 22 мм. З середини (рис 5 , б)) дах підшитий вологостійкою фанерою товщиною 4мм в два шари, яка щільно прилягає до листів покрівлі знизу, утворюючи потолок. Фанера прикріплена до обшивки кутниками (9) та скобами (10).

1. Універсальний піввагон

Піввагони призначені для перевезення кам'яного вугілля, руди, лісоматеріалів, прокату металів, а також інших сипучих і штучних вантажів, що не потребують захисту від впливу атмосферного середовища та опадів.

Технічні характеристики універсальних чотиривісних і восьмивісних піввагонів наведені в таблиці 2.

Кузов піввагона не має даху, що забезпечує зручності для використання різних засобів механізації при навантаженні та вивантаженні вантажів (мостові і козлові крани, вагоноперекидачі та ін.). Всі універсальні піввагони мають люки в металевій підлозі для розвантаження сипучих вантажів гравітаційним способом.

Кузова універсальних чотиривісних і восьмивісних піввагонів мають аналогічні конструкції окремих елементів і побудовані в різних варіантах. У їхній конструкції використаються типові кришки розвантажувальних люків, подібні прокатні та гнуті профілі, а також штамповані вироби.

Чотиривісний піввагон моделі 12-119 має кузов із глухими торцевими стінами, і велику міцність, тому що в ньому жорстко зв'язані між собою бічні стіни по кінцях вагона. Крім того, це дозволяє збільшити внутрішню корисну довжину без зміни поздовжніх розмірів рами та підвищити об’єм кузова на 2,0 м3. Однак перевезення пило - і лісоматеріалів у таких піввагонах є нераціональною внаслідок недовикористання вантажопідйомності піввагона.

Таблиці 2 - Технічні характеристики універсальних чотиривісних і восьмивісних піввагонів

Показники	Чотиривісні, моделі	Восьмивісні, моделі
	12-132	12-119	12-753	12-1000	12-541	12-124
Вантажопідйомність, т	75	69	69	69	125	130
Маса тари, т	25	22,5	22,5	22,46	43,3	46
Об’єм кузова, м	88	76	74	76	140,3	150
База вагона, м	8,65	8,65	8,65	8,65	12,07	10,55
Довжина, м: по осях зчеплення автозчепів по кінцевих балках рами	13,92 12,78	13,92 12,73	13,92 12,8	13,92 12,73	20,94 19,11	18,88 17,95
Максимальна ширина, м	3,158	3,13	3,21	3,134	3,19	3,3
Висота, м: від рівня головок рейок кузова усередині	3,78 2,315	3,495 2,08	3,48 2,07	3,492 2,06	3,97 2,51	4,312 2,855
Кількість розвантажувальних люків	14	14	14	14	22	20
Розміри розвантажувального люка у світлі, м	1,327x 1,54	1,327x1,54	1,327x1,54	1,327x 1,54	1,327x1,54	1,327x1,54
Коефіцієнт тари	0,333	0,326	0,326	0,326	0,34	0,35
Навантаження від колісної пари на рейки, кН	245	228	228	228	218	215,75
Погонне навантаження, кН/м	71,8	65,7	65,7	65	84,5	95
Конструкційна швидкість, км/год	120	120	120	120	120	120
Габарит за ДСТ 9238-83	1-ВМ	0-ВМ	0-ВМ	0-ВМ	1-Т	Тпр

Кришки люків - типові з литими, косорозташованими кронштейнами вони мають двохпруткові торсіонні елементи, що служать для полегшення закривання кришок. Кузов універсального чотиривісного піввагона моделі 12-753 відрізняється від кузова піввагона моделі 12-119 лише наявністю торцевих двостулкових дверей, які відкриваються усередину й закріплюються уздовж бічних стін кузова під час перевезення довгомірних вантажів. На Великолукському локомотиворемонтному заводі були побудовані 90 дослідних чотиривісних піввагонів з бічними розвантажувальними люками.

Універсальний восьмивісний піввагон моделі 12-541 (рис. 6) конструкції Уральського вагонобудівного заводу (УВЗ) має суцільнометалевий кузов із двостулковими торцевими дверима та з 22 розвантажувальними люками в підлозі, через які сипучий вантаж самопливом висипає з кузова по обидві сторони піввагона.

Рис.6 - Восьмивісний універсальний піввагон моделі 12-541

Розвантажувати такі піввагони можна також на вагоноперекидачах, які є у великих споживачів сипучих вантажів, перевезених у піввагонах (РФ, в Україні застосування не отримали). Металева обшивка товщиною 5 мм виконана з виштамповками назовні у формі неглибоких корит пологої форми для створення більшої жорсткості обшивка та збільшення місткості кузова. Обшивка приварена до каркаса кузова точковим зварюванням. До бічних стін кузова приварені скоби для ув'язування штучного вантажу, а також скоби для стійок, установлюваних під час перевезення лісоматеріалів, завантажених з «шапкою». Рама та підкріплювальні елементи кузова виготовлені з низьколегованої сталі марки 09Г2Д, обшивка зі сталі марки 10ХНДП. Кришки розвантажувальних люків, що утворюють підлогу кузова, виготовлені з металевих гофрованих листів товщиною 5 мм і мають торсіони для полегшення закривання кришок після розвантаження вагона.

У восьмивісних піввагонів моделі 12-541 під час перевезення насипних вантажів, навалочних і вантажів, що розкочуються (колоди деревини, труби) виникають перевантаження з'єднань бічних стійок з рамою і їхнє пошкодження через відсутність жорсткого зв'язку бічних стін кузова внаслідок наявності торцевих двостулкових дверей. Деформуються також і самі торцеві двері при зіткненні вагонів при маневровій роботі. Тому Уралвагонзаводом розроблені універсальні восьмивісні піввагони моделі 12-124 з люками в підлозі та із глухими торцевими стінами. Вони спроектовані по габариту Тпр, що дозволило значно поліпшити економічні показники вагона за рахунок збільшення погонного навантаження з 84,5 до 93 кН/м, підвищення вантажопідйомності з 125 до 130 т і скорочення довжини піввагона з 20,24 до 18,88 м.

На загальній мережі залізниць країн СНД крім чотирьох- та вісьмивісних піввагонів експлуатується невелика кількість шестивісних піввагонів побудови Крюківського вагонобудівного заводу (Україна), випуск яких припинився в 1967 р. Шестивісний піввагон має вантажопідйомність 94 т, тару 33 т, об’єм кузова 106 м3, довжину по кінцевих балках рами 15,18 м. Він спроектований по габариті 1-Т. Кузов такого піввагона суцільнометалевий з 16-ти розвантажувальними люками в підлозі та двостулковими торцевими дверима. Конструктивна схема рами та профілі перетинів балок кузови аналогічні схемам і поперечним перерізам рами чотирьох - і восьмивісних піввагонів. Відрізняються вони тільки числом поперечних балок, розташованих між шкворневими балками, і розмірами окремих елементів. Конструкція торцевих стін також аналогічна конструкції торцевих стін чотирьох - і восьмивісних піввагонів. Кришки люків типові.

Кузов універсального чотирьохвісного піввагона

Кузов піввагона моделі 12-753 суцільнометалевий, з чотирнадцятою розвантажувальними люками в підлозі та двостулковими торцевими дверима (рис.7).

Рисунок 7 - Кузов універсального чотиривісного піввагона

Він складається з рами (13), двох бокових (1) і двох торцевих (2) стін, а також підлоги, яка утворена кришками люків. Торцеві стулкові двері навішені трьома петлями (4) на кронштейни кутових стійок бокових стін та при необхідності відкриваються в середину. Ліва стулка дверей фіксується в закритому положенні нижнім запором (6) у вигляді закидачки, а права – верхнім клиновим запором (8). Зовнішня драбина (3) та поручень (5) встановлюються для зручності обслуговування вагона в експлуатації. Для придання необхідної міцності кріплення кутових стійок до кінцевих балок рами та нижнім обв’язкам стін їх сполучення посилені накладками (9), (10), (11) та (12). З’єднання проміжних стійок з поперечними балками рами також посилені накладками (14). На кінцевих балках рами передбачені посадкові місця (7) для постановки буферних стаканів на випадок зчеплення з вагонами залізничних доріг колії 1435мм, обладнаних гвинтовою стяжкою.

1. Рама універсального піввагона

Рисунок 8 - Рама універсального 4-х вісного піввагона

Рама (рис.8) утворена хребтовою (7), двома кінцевими (2), двома шворневими (5) та чотирма проміжними поперечними (11) балками. Хребтова балка зварена з двох Z-подібних профілів (8) №31, перекритих двотавром (10) №19, що служить для кріплення петель (1) та навішування на них кришок люків. В консольній частині хребтової балки встановлені передні та задні упори автозчепів. Передні упори виконані заодно ціле з ударною розеткою (17). В зоні розміщення поглинальних апаратів знизу до хребтової балки кріпляться підтримуючі планки (14) , а в зоні задніх упорів – посилюючі накладки (13) . Для кріплення гальмівного циліндру на хребтовій балці встановлюють кронштейни (12).

Кінцеві балки (2) рами значно посилені в порівнянні з балками раніш випускаємих моделей піввагонів. Вона складається з Г-подібного елементу, нижнього горизонтального листа, опорної для кутової стійки планки та укороченого вертикального листа. С зовнішньої сторони на лобовому листі прикріплений поручень (15) та кронштейн стояночного гальма. Зверху на кінцевій балці приварений порог (16), який служить упором дверей, що перешкоджає відкриванню їх назовню кузова.

Шворнева балка (5) замкнутого коробчатого перетину. Вона зварена з двох вертикальних листів товщиною 8 мм, верхнього з випуклим гофрам (10мм) та нижнього (12мм) листа. Місце пересічення шворневої балки та хребтової балки посилено надп’ятниковою коробкою та накладками (6). В цій зоні до нижнього горизонтального листа шворневої балки прикріплений п’ятник (4), а на відстані 762 мм від повздовжньої осі вагона – скользуни.

Поперчні балки (11) зварні двотаврового перетину. Вони складаються з вертикального листа товщиною 7мм, верхнього гофрованого (8мм) та нижнього гладкого (12мм).

Шворневі та проміжні балки виконані перемінної висоти по довжині для забезпечення рівномірної міцності. До всіх поперечним балкам приварені кронштейни (9) для опору на них кришок люків в відкритому стані.

1. Бокова стіна універсального піввагона

Бокова стіна універсального чотиривісного піввагона (Рис. 9)

Суцільнометалева, вона складається з каркасу та гофрованих листів (9) ,(10).

Рис.9 – Бокова стіна універсального 4-х вісного піввагону

1.4 Платформи

Платформи призначені для перевезення довгомірних вантажів, металоконструкцій, контейнерів, колісної й гусеничної техніки, пакетованих вантажів і деяких сипучих вантажів, не потребуючі захисту від атмосферних опадів. До універсальних платформ відносяться чотиривісні платформи з бічними бортами, шарнірно пов'язаними з рамою і здатними відкидатися вниз до вертикального положення під час перевезення вантажів, ширина яких більше ширини платформи, а також з торцевими бортами, які у відкритому положенні лягають горизонтально на кронштейни кінцевих (лобових) балок рами платформи. Висота торцевих бортів (400 мм) обрана з такого розрахунку, щоб при відкинутих у горизонтальне положення бортів у двох зчеплених платформ і стислих поглинаючих апаратів автозчепів забезпечувалася відстань, достатня для розміщення людини між платформами при зчепленні. У горизонтальному положенні торцеві борти зчеплених платформ утворюють місток для проїзду самоходом при навантаженні на платформи колісної та гусеничної техніки. Борта крім зусиль від розпору сипучих вантажів у сприйнятті діючих на платформу експлуатаційних навантажень участі не приймають, тому платформа має потужну раму, здатну нести на собі всі види експлуатаційних навантажень. Основні технічні характеристики платформ наведені в таблиці 4.

Таблиця 4 - Технічні характеристики універсальних платформ

Показники	Моделі
	13-4012	13-401	13-491
Вантажопідйомність, т	71	70	73
Маса тари, т	21,4	21	21
Площа підлоги, м	36,8	36,8	50,8
База платформи, м	9,72	9,72	14,4
Довжина, м: по осях зчеплення автозчепів по кінцевих балках рами усередині кузова	14,62 13,4 13,3	14,62 13,4 13,3	19,62 18,4 18,3
Ширина, м: максимальна усередині кузова	3,15 2,17	3,14 2,17	3,06 2,87
Висота від рівня головок рейок, м: максимальна до рівня підлоги	1,81 1,32	1,81 1,3	1,81 1,3
Коефіцієнт тари	0,3	0,3	0,4
Питома площа підлоги, м2/т	0,518	0,52	0,8
Осьове навантаження, кН	2,28	2,28	2,45
Погонне навантаження, кН/м	63,2	62	51
Габарит за ГОСТ 9238-83	О-ВМ	0-ВМ	1-ВМ
Конструкційна швидкість, км/год	120	120	120

Платформа моделі 13-4012 (рисунок 6) побудови Дніпродзержинського вагонобудівного заводу (Україна) призначена для експлуатації на залізницях Росії й інших країн СНД, а також на західноєвропейських залізницях шириною колії 1435 мм.

Платформа має комбінований настил підлоги: металевий шириною 1200 мм у середній частині й дерев'яний з коротких дощок 6 товщиною 55 мм із армуваннями з боків П - подібними і Г-подібними гнутими елементами. На бічних поздовжніх двотаврових балках 2 рівного опору вигину укріплені лісові скоби, кронштейни шарнірів та упори 3 клинових запорів поздовжніх бортів 1.

Рисунок 6 - Чотиривісна платформа з комбінованим настилом підлоги

Універсальна платформа моделі 13-401 відрізняється від моделі 13-4012 конструкцією рами та настилом підлоги. Хребтова балка складається із двох двотаврів № 60В, а не із двох двотаврів № 70, підлога повністю зроблена з дощок товщиною 55 мм і не покрита металевим листом у середній частині. Всі допоміжні поздовжні та поперечні балки однакової висоти по довжині виготовлені із двотавра № 10, а розкоси консольної частини рами - із двотавра № 12.

Аналіз техніко-економічних показників і конструкцій універсальних платформ показує, що їхня вантажопідйомність протягом останнього років побудови збільшилася з 62 т до 71 т, а лінійні розміри та навантажувальна площа підлоги при цьому залишилися практично незмінними. У результаті цього зменшилася питома площа підлоги, що доводиться на тонну вантажопідйомності платформи, упало середнє статичне навантаження платформи та знизилася ефективність платформ в експлуатації. Платформи удосконалюються в основному шляхом підвищення вантажопідйомності, міцності та надійності конструкцій

1.3 Цистерни

Цистерни призначені для перевезення рідких, газоподібних, затвердіваючих і порошкоподібних вантажів. Вони розрізняються по роду перевезених вантажів, конструкції рами, осності та каліброваному типу. Перевезені вантажі розміщаються в котлі, що представляє собою специфічну форму кузова.

Універсальні цистерни підрозділяються на цистерни для перевезення світлих (бензин, газ, лігроїн і т.п.) і темних (нафта, мінеральні масла і т.п.) наливних вантажів.

Всі універсальні цистерни залізниць обладнані нижніми зливними приладами, що забезпечують надійну герметичність затворів.

Масу рідкого вантажу, перевезеного в цистернах, визначають замірно –калібрувальним способом, при якому вимірюють висоту наповнення котла, ураховують щільність вантажу і потім по спеціальних каліброваних таблицях, у яких наведена ємність котлів залежно від рівня його наливу, підраховують масу вантажу. Калібрований тип цистерни позначений у вигляді металевих цифр, приварених до котла на обох сторонах його циліндричної частини.

Залежно від пристрою несучих елементів цистерни розділяються на конструкції, у яких всі основні навантаження, що діють на цистерну, сприймаються рамою котла і конструкції, у яких ці навантаження сприймаються котлом (безрамні цистерни). Крім того, цистерни розрізняються по осності, вантажопідйомності, об’єму котла, пристрою, матеріалу та способу виготовлення котла.

Основні технічні характеристики універсальних цистерн загального призначення наведені в таблиці 3.

Таблиця 3 - Технічні характеристики цистерн загального призначення

Показники	Чотиривісна	Восьмивісна
	для нафтопродуктів, моделей
	світлих, 15-1443	в’язких, 15-1556	світлих, 15-871	світлих, 15-880
Вантажопідйомність, т	60	63,5	120	125
Маса тари, т	23,2	24,23	48,8	51
Повний об’єм котла, м3	73,1	73,17	140	1595
База цистерни, м	7,8	7,8	13,79	10,52
Довжина, м: по осях зчеплення автозчепів по кінцевих балках рами	12,02 10,8	12,02 10,8	21,12 19,99	18,69 17,56
Максимальна ширина кузова, м	3,08	3,08	3,27	3,6
Зовнішня довжина котла, м	10,77	10,77	20,02	18,06
Внутрішній діаметр котла, м	3,0	3,0	3,0	3,4
Висота цистерни від рівня головок рейок, м	4,615	4,59	4,83	5,2
Коефіцієнт тари	0,386	0,38	0,41	0,41
Питомий об’єм котла, м3/т	1,195	1,08	1,14	1,25
Навантаження від колісної пари на рейку, кН	218	218	211	220
Погонне навантаження, кН/м	69,2	73	80	94,2
Конструкційна швидкість руху, км/год	120	120	120	120
Габарит за ДСТ 9238-83	02-ВМ	02-ВМ	1-Т	Т

Чотиривісна цистерна вантажопідйомністю 60 т побудови Маріупольського (Жданівського) заводу (рис. 3) має котел з корисною ємністю 71,7 м3 повною ємністю 73,1 м3 і із внутрішнім діаметром 3,0 м.

Кріплення котла на рамі виконується в середній та у кінцевих його частинах. До крайніх опор котел притягують стяжними хомутами, призначеними для запобігання вертикальних і поперечних його переміщень відносно рами.

Особливістю конструкції рами цистерни моделі 15-1443 є відсутність бічних поздовжніх балок, наявність потужних кінцевих балок і полегшених поздовжніх бічних балок лише по кінцях рами. Відсутні також проміжні поперечні балки. Внаслідок цього маса тари цистерни зменшилася на 1,4 т. При такій конструкції сили, що діють на цистерну, сприймаються котлом, твердість якого значно вище твердості поздовжніх бічних балок, і потім через крайні його опори передаються на візки.

1 - котел; 2 - автозчепний пристрій; 3 - кріплення котла до рами; 4 - гальмове обладнання; 5 - рама; 6-візок; 7-опора котла на раму

Рисунок 3-Чотиривісна цистерна вантажопідйомністю 60 т

В останні роки на Уральському і Маріупольському вагонобудівних заводах будуються чотиривісні цистерни зі збільшеною базою (7,8 м замість 7,12 м) і скороченими консольними частинами (1,5 м замість 1,84 м), що поліпшує динамічні якості цистерни, особливо в горизонтальній площині і підвищує безпеку руху вантажних поїздів, у яких є такі цистерни.

Для перевезення бензину спроектована чотиривісна цистерна з питомим об’ємом котла 1,4 м3/т, вписана в габарит 02-ВМ, що дозволяє експлуатувати її на закордонних залізницях із шириною колії 1435 мм. Вантажопідйомність такої цистерни 62 т, маса тари 25,3 т, осьове навантаження 216 кН, погонне навантаження 64 кн/м. В останні роки будівля чотиривісних цистерн із поліпшеними техніко-економічними показниками виконуються на Уралвагонзаводе та на інших підприємствах Російської Федерації.

Для збільшення провізної спроможності залізниць Маріупольським заводом важкого машинобудування (Азовмаш) разом з кафедрою «Вагони й вагонне господарство» Московського інституту інженерів залізничного транспорту (нині Московський державний університет шляхів сполучення - МИИТ) створена восьмивісна цистерна безрамної конструкції моделі 15-871. У неї відсутні хребтова балка між шкворневими вузлами та повздовжні бічні балки. Вантажопідйомність 120 т (рис. 4). Збільшений до 1,14 м3/т питомий об’єм котла дозволяє краще використати вантажопідйомність цистерни, а підвищена до 80 кН/м погонне навантаження дозволяє збільшити на 30—35 % масу поїзда при існуючих обмеженнях його довжини і тим самим досягти більшої провізної спроможності залізниць, скоротити капітальні вкладення на розвиток пропускної здатності, знизити собівартість перевезень, збільшити продуктивність праці.

При проектуванні восьмивісних цистерн безрамної конструкції виходять із тенденції розвитку сучасного вагонобудування, де ідея застосування цільнонесучого кузова одержала загальне визнання. У такому кузові, яким є котел цистерни, краще використовуються всі його основні елементи, він має меншу масу, чим кузов з несучою рамою. Котел цистерни циліндричної форми з порівняно товстими стінками в більшій мері, чим кузова інших типів вагонів, може бути використаний у якості цільнонесучої конструкції.

Рисунок 4 - Восьмивісна цистерна безрамної конструкції вантажопідйомністю 120 т

Котел цистерни складається із циліндричної частини 1 і двох днищ 9 еліптичної форми. Підвищення міцності й стійкості оболонки котла при малій його масі досягається привареними до котла підкріпленням кільцевими шпангоутами 7 й 8 омегообразного поперечного переріза. Котел має два зливальні прилади 6 універсального типу та два ковпаки із кришками 4 малі об’єми для наливу вантажу, при якому 2 % об’єму котла залишаються не заповненими вантажем для компенсації температурного розширення вантажу. Дослідження, проведені ВНИИЖТом, показали, що неповне заповнення котла вантажем не представляє загрози для безпеки руху поїздів і міцності котла. Поблизу ковпака розташовані два запобіжно-впускних клапани 2. Котел обладнаний зовнішніми 3 і внутрішніми 5 сходами, помостами та огородженнями біля ковпаків із кришками 4. Основні частини котла і його опор виготовлені з низьколегованої сталі 09Г2Д.

Подальшим конструктивним поліпшенням восьмивісної цистерни є обпирання котла безпосередньо на бічні ковзуни чотирьох двовісних візків, з яких складаються чотиривісні візки. Це дозволяє знизити на 2,5-3 т масу тари цистерни й підвищити її вантажопідйомність через відсутність важких сполучних балок чотиривісних візків. Крім того, у такої цистерни поліпшені умови огляду і ремонту ходових частин; інше розташування частин автогальма дає можливість застосовувати авторежим (пристрій для автоматичної зміни величини тиску в гальмовому циліндрі залежно від вантажопідйомності цистерни).

Беручи до уваги більшу економічну ефективність восьмивісних цистерн у порівнянні із чотиривісними і шестивісними, а також переваги габариту Тц у порівнянні з габаритом 1-Т, доцільним типом восьмивісної цистерни повинна бути цистерна, побудована по габариту Т. Такі цистерни в першу чергу повинні експлуатуватися на напрямках перевезення нафтопродуктів у великому обсязі в маршрутних поїздах великої маси, наприклад до 10—12 тис. т, що при обмежених довжинах станційних колій можна реалізувати лише при використанні цистерн с великим погонним навантаженням. Крім того, у поїздах такої маси при наявності кривих малого радіуса, більших підйомів і спусків профілю колії можуть виникати більші поздовжні сили, які впливають на стійкість від вижимання вагонів з поїзда. Особливо це негативно позначається на чотиривісних вагонах.

Маріупольським заводом важкого машинобудування в співдружності з МИИТ і ВНИИЖТ була розроблена конструкція восьмивісної цистерни габариту Тц (рис. 5). Її котел з десятьма шпангоутами із внутрішнім діаметром 3,4 м складається з нижнього (броньового) листа товщиною 12 мм, верхніх і бічних листів товщиною 9 мм і двох днищ товщиною 12 мм. Цистерна спроектована на вантажопідйомність 125 т, масу тари 51 т, повний об’єм котла 159 м3 осьове навантаження 216 кН і погонне навантаження 94,2 кН/м. Внаслідок меншої довжини котла цистерна габариту Тц на відміну від інших типів восьмивісних цистерн має один зливальний прилад і одну горловину люка.

Рисунок 4.5 - Восьмивісна цистерна для Байкало-Амурської магістралі (БАМ)

За пропозицією МИИТа Азовмашем вперше у світовій практиці вагонобудування спроектована восьмивісна цистерна моделі 15-1500 зі змінним профілем шпангоутів котла (десять шпангоутів на котлі). У зоні найбільших обмежень по габариті ширини цистерни висота шпангоута зменшена з 110 мм до 15 мм, що дозволило збільшити внутрішній діаметр котла з 3,0 м до 3,2 м при однаковому габариті рухомого складу 1-Т. Така цистерна має вантажопідйомність 125 т, масу тари 51 т, питомий об’єм котла 1,25 м3/м. Середнє погонне навантаження «нетто» збільшені на 11 % у порівнянні із цистерною моделі 15-871. Після всебічних випробувань ці цистерни більше раціональної конструкції почали будуватися серійно (з 1988 р.) на Азовмаші.

Рисунок 10 - Чотиривісна цистерна для світлих нафтопродуктів

1. Котел;
2. автозчепне обладнання;
3. фасонні лапи кріплення котла до рами;
4. циліндр гальмівної системи вагону;
5. рама вагону;
6. ходова частина (візок);
7. дерев'яні опорні бруски поміж котлом іконсоллю рами та стяжні хомути.

Рисунок 11 - Котел чотиривісної цистерни для нафтопродуктів

1,2,3-котел обічайка з днищами;

4-зовнішня і внутрішня драбини;

5,8,9-люк наливний;

6 - випускной клапан;

7-лист нижній;

зливний пристрій;

УНІВЕРСАЛЬНІ ВАНТАЖНІ ВАГОНИ. БУДОВА РАМ І КУЗОВІВ, ЇХ ПРИСТРОЇ ДЛЯ НАВАНТАЖЕННЯ, РОЗВАНТАЖЕННЯ, ЗАКРІПЛЕННЯ ТА ЗБЕРІГАННЯ ВАНТАЖІВ