Вантажний вагон

Реферат: Вантажний вагон містить кузов, прямокутну раму з закріпленими на поздовжніх поличках вертикальними стояками, ходову частину, механізм підресорювання з гнучким маятниковим підвісом і демпфери. Механізм підресорювання виконаний у вигляді пружнодемпфуючих опор, кожна з котрих має пружний елемент у вигляді металевого стрижня, при цьому один кінець пружного елемента зв'язаний з прямокутною рамою, а другий його кінець шарнірно з'єднаний з малим плечем нижнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на прямокутній рамі, на великому плечі котрого встановлений механізм регулювання жорсткості пружнодемпфуючої опори, виконаний у вигляді ролика, що переміщується вздовж напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля за допомогою гнучкої тяги, один кінець котрої шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком, а другий її кінець шарнірно з'єднаний з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на вертикальному стояку, гнучкий маятниковий підвіс шарнірно з'єднаний з внутрішнім плечем верхнього двоплечого важеля і кузовом, а кожний демпфер шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком і кузовом. UA 122628 U (12) UA 122628 U UA 122628 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до транспортних засобів, а саме - до вантажних вагонів і може використовуватися для транспортування невібростійких вантажів, які потребують захисту від вібрацій і ударів. Відомим є транспортний засіб (автомобіль) для перевезення невібростійких матеріалів, що містить раму з шарнірно закріпленим у її задній частині Г-подібним надрамником, кузов, чотири основних амортизатори (демпфери), встановлені попарно між кузовом і надрамником зі зміщенням верхньої точки їх кріплення до поперечної і поздовжньої осей кузова, і додатковий амортизатор, встановлений горизонтально між коротким плечем Г-подібного важеля і передньою стінкою кузова. Амортизатори виконані телескопічними з можливістю їх обертання відносно точок кріплення. Кожен з них містить циліндр, поршень зі штоком, дві пружини, встановлені з двох сторін поршня, додаткову камеру, з'єднану з основною камерою через грати, вихідні вентилі, зв'язані з компресором і додатковою камерою. У результаті забезпечується підвищення збереження вантажів шляхом зниження ударних навантажень на кузов (авт. св. СРСР №1.224.196, МПК В60Р 3/22, В60Р 1/64, 1988р.). Недоліком відомого транспортного засобу є його низькі експлуатаційні якості, тому що він не забезпечує необхідний рівень віброзахисту кузова через обмежену довжину основних амортизаторів, а також через зустрічне встановлення пружин амортизаторні вузли мають підвищену жорсткість. Телескопічна конструкція амортизаторів, яка має підвищене тертя, не знижує вібрацію, в результаті чого знижуються якісні характеристики конструкції. Крім того, розташування центра ваги вище нижніх точок кріплення телескопічних амортизаторів призводить до зниження стійкості і до збільшення горизонтальних коливань. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип транспортний засіб, який описаний у патенті РФ № 2.115.571, МПК В60Р 1/00, 1998р. Цей транспортний засіб (контейнеровоз) містить Г-подібну раму з закріпленими на кінці горизонтальної полички двома вертикальними стояками з опорними колесами і вантажопідйомним пристроєм контейнера, розташованим на рамі. Контейнеровоз має механізм підресорювання контейнера, виконаний у вигляді основних амортизаторів, кожний з яких має пружний елемент, з'єднаний гнучким зв'язком у вигляді маятникового підвісу з контейнером, створюючи пружне гасіння малих коливань контейнера, і додаткових амортизаторів у вигляді двох пар демпферів, створюючи недружне гасіння великих коливань контейнера. Недоліком відомого транспортного засобу є його невисокі експлуатаційні якості, такі як: не забезпечується стабільність пружної характеристики при зміні завантаження контейнера через наявність пружного елемента у системі підресорювання контейнера, виконаного у вигляді пружини великої довжини і малої жорсткості; порівняно низький технічний рівень механізму підресорювання, обумовлений відсутністю механізму регулювання жорсткості, внаслідок чого не досягається стабільність пружної характеристики, що не забезпечує ефективне використання системи підресорювання при великій зміні діапазону завантаження транспортного засобу. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції вантажного вагона, яка б дозволила забезпечити підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в нього нових елементів і технічних рішень, таких як: механізм підресорювання виконується у вигляді пружнодемпфуючих опор, кожна з котрих має пружний елемент у вигляді металевого стрижня, при цьому один кінець пружного елемента зв'язується з прямокутною рамою, а другий його кінець шарнірно з'єднується з малим плечем нижнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на прямокутній рамі, на великому плечі котрого встановлюється механізм регулювання жорсткості пружнодемпфуючої опори, виконаний у вигляді ролика, що переміщується вздовж напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля за допомогою гнучкої тяги, один кінець котрої шарнірно з'єднується з вертикальним стояком, а другий її кінець шарнірно з'єднується з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на вертикальному стояку, гнучкий маятниковий підвіс шарнірно з'єднується з внутрішнім плечем верхнього двоплечого важеля і кузовом, а кожний демпфер шарнірно з'єднується з вертикальним стояком і кузовом, що дозволяє забезпечити стабільність пружних характеристик при будь-якому ступені завантаження вагона і ефективний захист вантажів від вібрацій і ударів. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому вантажному вагоні, який містить кузов, прямокутну раму з закріпленими на поздовжніх поличках вертикальними стояками, ходову частину, механізм підресорювання з гнучким маятниковим підвісом і демпфери, в ньому механізм підресорювання виконаний у вигляді пружнодемпфуючих опор, кожна з котрих має пружний елемент у вигляді металевого стрижня, при цьому один кінець пружного елемента зв'язаний з прямокутною рамою, а другий його кінець шарнірно з'єднаний з 1 UA 122628 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 малим плечем нижнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на прямокутній рамі, на великому плечі котрого встановлений механізм регулювання жорсткості пружнодемпфуючої опори, виконаний у вигляді ролика, що переміщується вздовж напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля за допомогою гнучкої тяги, один кінець котрої шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком, а другий її кінець шарнірно з'єднаний з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на вертикальному стояку, гнучкий маятниковий підвіс шарнірно з'єднаний з внутрішнім плечем верхнього двоплечого важеля і кузовом, а кожний демпфер шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком і кузовом. Для пояснення конструкції вантажного вагона і його роботи додаються креслення та його детальний опис. На кресленнях зображено: на фіг. 1 - загальний вигляд вантажного вагона; на фіг. 2 - вигляд А фіг. 1 (вигляд вагона зверху); на фіг. 3 - виносний елемент Б фіг. 1 (загальний вигляд механізму регулювання жорсткості). Запропонований вантажний вагон містить кузов 1, прямокутну раму 2, ходову частину 3 і механізм підресорювання кузова 1 (фіг. 1, 2). У кутах прямокутної рами 2 закріплені вертикальні стояки 4, кожен з яких встановлений на перетинанні поперечної 5 і поздовжньої 6 її поличок. Механізм підресорювання виконаний у вигляді пружнодемпфуючих опор, кожна з яких має пружний елемент 7 у вигляді металевого стрижня, розташованого паралельно поздовжній поличці 6 і жорстко зв'язаного одним кінцем з прямокутною рамою 2, а другим кінцем - шарнірно з малим плечем нижнього двоплечого важеля 8 (фіг. 3), шарнірно встановленого на прямокутній рамі 2, на великому плечі якого встановлений механізм регулювання жорсткості пружнодемпфуючої опори, виконаний у вигляді ролика 9, на осі якого встановлений блок 10 з можливістю обертання відносно ролика 9 у межах пружної деформації проміжного елемента 11, наприклад сайлентблока (сайлентблок - це гумометалевий шарнір, в якому рухомість забезпечується за рахунок еластичності гуми, без тертя, що дозволяє гасити коливання, при цьому сайлентблок працює на кручення), і переміщення вздовж напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля 8 за допомогою гнучкої тяги 12, яка одним кінцем шарнірно з'єднана з вертикальним стояком 4, у середній частині перекинута через блок 10, а другим кінцем шарнірно з'єднана з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля 13, шарнірно встановленого на вертикальному стояку 4, а гнучкий маятниковий підвіс 14 пружнодемпфуючої опори шарнірно з'єднаний з внутрішнім плечем верхнього двоплечого важеля 13 (фіг. 1) і кузовом 1, при цьому кожний демпфер 15 шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком 4 і кузовом 1. Зусилля ваги кузова 1 за допомогою гнучкого маятникового підвісу 14 і верхнього двоплечого важеля 13 передається на ліву гілку тяги 12 (фіг. 1, 3). Сумарне зусилля лівої і правої гілок тяги 12 передається на нижній двоплечий важіль 8 і далі на пружний елемент 7, що сприймає зусилля в залежності від передатного відношення нижнього двоплечого важеля 8. Передатне відношення нижнього двоплечого важеля 8 є змінна величина, яка залежить від поточного положення ролика 9 механізму регулювання жорсткості. Розподіл зусиль між лівою і правою гілками тяги 12 відбувається в залежності від зміни відстані, на якій відповідна гілка тяги 12 проходить відносно ролика 9 у точці контакту напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля 8. Для забезпечення автоматичної зміни жорсткості пружнодемпфуючих опор у заданих межах у відповідності зі зміною завантаження кузова 1 регулюється підбір геометричних параметрів механізму регулювання жорсткості. Гнучкий маятниковий підвіс 14 виконаний у вигляді металевих тросів, верхні кінці яких шарнірно з'єднані з внутрішнім плечем верхнього двоплечого важеля 13, а нижні кінці шарнірно з'єднані з кузовом 1 (фіг.1, 2). Нижні точки кріплення гнучких маятникових підвісів 14 лежать у горизонтальній площині, яка проходить через центр ваги кузова 1, забезпечуючи стійкість кузова 1. Достатня довжина гнучких маятникових підвісів 14 і наявність пружних елементів 7 малої жорсткості забезпечує низьку частоту власних коливань кузова 1 по усіх координатах. Демпфери 15 виконані, наприклад, у вигляді гідравлічних амортизаторів, які практично створюють опір малим коливанням кузова 1 і збільшують опір під час його великих коливань. У результаті створюється пружне гасіння високочастотних коливань кузова 1 і непружне гасіння його великих низькочастотних коливань, що забезпечує ефективний віброзахист кузова 1 по усіх координатах при будь-яких режимах руху вагона. Робота запропонованого вантажного вагона здійснюється наступним чином. Під час руху вантажного вагона його прямокутна рама 2 здійснює змушені коливання (фіг. 1, 2). Передавання коливань на кузов 1 блокується механізмом підресорювання. Переміщення кузова 1 відносно прямокутної рами 2 відбувається за рахунок переміщення гнучких маятникових підвісів 14, шарнірно з'єднаних з внутрішніми плечима верхніх двоплечих важелів 13 і кузовом 1, кожен з 2 UA 122628 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 яких повертає верхній двоплечий важіль 13, який переміщує ліву гілку тяги 12, з'єднану з вертикальним стояком 4, середньою частиною перекинутою через блок 10 і другим кінцем з'єднану з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля 13, що призводить до повороту блока 10 відносно ролика 9 у межах пружної деформації проміжного елемента 11 (фіг.3). При цьому ролик 9 через дію сил інерції не переміщується вздовж напрямної нижнього двоплечого важеля 8, а тяга 12 повертає нижній двоплечий важіль 8, що призводить до розтягування (стискання) пружного елемента, з'єднаного з малим плечем нижнього двоплечого важеля 8. Великі низькочастотні коливання кузова 1, які виникають при прямолінійному рівномірному руху вагона з малими швидкостями і відповідають зоні резонансних коливань, непружно гасяться демпферами 15. Малі високочастотні коливання кузова 1, які виникають при прямолінійному рівномірному руху вагона з великими швидкостями, вище резонансної зони, пружно гасяться пружними елементами 7 і гнучкими маятниковими підвісами 14, демпфування коливань здійснюється за рахунок сил тертя у шарнірах. Вплив демпферів 15 практично відсутній. Під час руху вагона по радіусу або під час його розгону (гальмування), кузов 1 під дією сил інерції відхиляється на гнучких маятникових підвісах 14 у горизонтальній площині відносно прямокутної рами 2, відповідно у поперечному або поздовжньому напрямках від свого положення стійкої рівноваги. Обмеження відхилення кузова 1 здійснюється демпферами 15. При зміні завантаження вагона статичне положення кузова 1 відносно прямокутної рами 2 змінюється, що призводить до переміщення гнучких маятникових підвісів 14, з'єднаних з внутрішніми плечима верхніх двоплечих важелів 13 і кузовом 1, кожен з яких забезпечує повертання верхнього двоплечого важеля 13, який переміщує ліву гілку тяги 12, з'єднану з вертикальним стояком 4, середньою частиною перекинутою через блок 10 і другим кінцем з'єднану з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля 13 (фіг. 1, 2), в результаті чого забезпечується повертання блока 10, при цьому ролик 9 переміщується вздовж напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля 8, змінюючи його передатне відношення. Сумарне зусилля лівої і правої гілок тяги 12 передається на нижній двоплечий важіль 8 і далі на пружний елемент 7, що сприймає зусилля в залежності від зміни відстані, на якій відповідна гілка тяги 12 проходить відносно ролика 9 у точці контакту напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля 8. Переміщення ролика 9 відбувається до тих пір, поки зусилля у лівій гілці тяги 12 не буде дорівнювати вазі вантажу, що приходить на задану пружнодемпфуючу опору, внаслідок чого забезпечується автоматичне регулювання жорсткості за рахунок зміни передатного відношення нижнього двоплечого важеля 8 і перерозподіл зусиль між лівою і правої гілками тяги 12. Запропонований вагон може використовуватися для доставки ракетних блоків з заводу-виробника на космодром за патентом РФ №2.354.593, МПК B64G 5/00, 2007р. або за патентом України №114036и, МПК B64G 5/00, 2016р. Запропонований вагон може також використовуватися для транспортування контейнерів з космічними апаратами за патентом України №96417u, МПК B64G 5/00, B65D 88/12, 2014р. і подальшого їх складання у головний блок ракети за патентом України №108806u, МПК B66F 5/00, 2016р. Кріплення ракетних блоків у вагоні може здійснюватися за авт. св. СРСР №1.684.125, МПК В60Р 3/022, 1989р. або за авт. св. СРСР №1.643.238, МПК В60Р 7/12, 1988р. Таким чином, запропонований вагон, який має просту і надійну конструкцію, дозволяє розширити його функціональні можливості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Вантажний вагон, що містить кузов, прямокутну раму з закріпленими на поздовжніх поличках вертикальними стояками, ходову частину, механізм підресорювання з гнучким маятниковим підвісом і демпфери, який відрізняється тим, що механізм підресорювання виконаний у вигляді пружнодемпфуючих опор, кожна з котрих має пружний елемент у вигляді металевого стрижня, при цьому один кінець пружного елемента зв'язаний з прямокутною рамою, а другий його кінець шарнірно з'єднаний з малим плечем нижнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на прямокутній рамі, на великому плечі котрого встановлений механізм регулювання жорсткості пружнодемпфуючої опори, виконаний у вигляді ролика, що переміщується вздовж напрямної великого плеча нижнього двоплечого важеля за допомогою гнучкої тяги, один кінець котрої шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком, а другий її кінець шарнірно з'єднаний з зовнішнім плечем верхнього двоплечого важеля, шарнірно встановленого на вертикальному стояку, гнучкий маятниковий підвіс шарнірно з'єднаний з внутрішнім плечем верхнього двоплечого важеля і кузовом, а кожний демпфер шарнірно з'єднаний з вертикальним стояком і кузовом. 3 UA 122628 U 4 UA 122628 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5