Вагоны-самосвалы, построенные за рубежом

За рубежом железные дороги в горнодобывающей, металлургической и машиностроительной промышленности продолжают занимать ведущее положение, несмотря на широкое внедрение других видов транспорта. В условиях острой конкурентной борьбы между различными видами транспорта за привлечение грузов к перевозкам владельцы железных дорог капиталистических стран принимают соответствующие меры по техническому перевооружению этих дорог. Одно из основных средств технического перевооружения железных дорог за рубежом - широкая специализация вагонного парка по роду перевозимого груза. В таких странах, как США, Канада, ФРГ, Франция, Англия, Япония и др., парк специализированных грузовых вагонов непрерывно увеличивается. Особенно широкое распространение находит специализация вагонного парка на промышленном железнодорожном транспорте. Основными типами специализированных вагонов для перевозки насыпных грузов за рубежом являются саморазгружающиеся вагоны (думпкары и хопперы), а также полувагоны с седлообразным и глухим полом.

Вагоны-самосвалы за рубежом строят с одно- и двусторонней разгрузкой, с откидывающимися или поднимающимися бортами. В США наибольшую известность получили вагоны-самосвалы фирм «Магор», «Дифференциал Стил Компани», «Болдуин» и «Вестерн». Вагоны-самосвалы в США строят, как правило, с откидывающимися бортами и двусторонней разгрузкой. Вагоностроительная промышленность США выпускает два основных типа думпкаров: с коробчатым кузовом и с У-образным. Первый тип вагонов-самосвалов применяют главным образом для строительных работ. Эти вагоны предназначены для перевозки земли, балласта, гравия, песка, отливок, небольших поковок и других тяжелых грузов. Для лучшего вписывания в кривые малого радиуса железных дорог на предприятиях металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности данный тип вагона-самосвала строят двухосным с повышенной нагрузкой от оси на рельсы.

Второй тип думпкаров с У-образным кузовом применяют на промышленных предприятиях и строительных площадках для перевозки вскрышных пород, руд, угля и других насыпных грузов. Эти вагоны-самосвалы изготовляют с двусторонней разгрузкой. В связи со спецификой перевозимого груза вагоны-самосвалы имеют небольшую грузоподъемность (61,0-77,1 т) и сравнительно малую емкость кузова (до 46 м3). Конструкция - вагонов-самосвалов отличается большой сопротивляемостью ударным и динамическим нагрузкам, что было достигнуто в результате широкого применения высокопрочных низколегированных сталей для изготовления основных несущих элементов кузова и рамы.

Вагон-самосвал фирмы «Магор» предназначен для перевозки скальных, вскрышных пород и руд. Этот думпкар цельнометалли ческий, клепаной конструкции, выполнен из прокатной листовой, профильной и литой стали, не требующей механической обработки. Элементы рамы вагона-самосвала имеют преимущественно швеллерное и коробчатое сечения. Для обеспечения достаточной прочности кузова продольные борта усилены вверху уголками жесткости; лобовые стенки обшиты стальными листами толщиной 8 и 10 мм (соответственно снаружи и внутри). Настил пола состоит из двойных стальных листов толщиной по 10 мм, между которыми размещены деревянные брусья толщиной 60-70 мм. Листы настила пола жестко скреплены с поперечными балками рамы. Внутренняя поверхность кузова совершенно гладкая.

Наклон кузова осуществляется при помощи четырех телескопических цилиндров, расположенных на нижней раме вагона-самосвала (по два с каждой стороны). Шток с поршнем цилиндров соединен шарниром, что исключает возникновение изгибающих моментов. Цилиндры наклона кузова приводятся в действие сжатым воздухом, поступающим в них из запасных резервуаров. Давление воздуха в пневматической магистрали при разгрузке 49,03 Н/сма (5 ат). Наибольший угол наклона кузова 45°.

Продольные борта вагона-самосвала шарнирно соединены с кузовом. Открываются продольные борта автоматически при наклоне и опускании кузова под действием силы тяжести и веса груза. Первоначальное открывание и закрывание бортов осуществляется специальным механизмом, который обеспечивает их установку под различными углами к плоскости пола. При наклоне кузова вагона на угол 30° продольный борт становится продолжением пола, что предотвращает накопление груза на стенке борта и улучшает условия устойчивости вагона при разгрузке. При наклоне кузова на угол 45° продольный борт располагается под углом 8° к плоскости пола, т. е. борт открывается на угол 53°.

Ходовые части состоят из двух двухосных тележек Даймонд с литыми боковыми рамами. База тележки 1800 мм, диаметр круга катания колес 850 мм. Вагон-самосвал оборудован автоматической сцепкой, автоматическим и ручным тормозами.

Вагон-самосвал фирмы «Маджор» построен по заказу угольной компании и предназначен главным образом для перевозки железной руды. По сравнению с вагонами-самосвалами фирмы «Магор» и «Дифференциал Стил Компани» (рис. 114) вагон-самосвал фирмы «Маджор» имеет повышенную грузоподъемность и меньший коэффициент тары.

Вагоны-самосвалы фирмы «Болдуин» (США) грузоподъемностью 91 т предназначены для перевозки рыхлых вскрышных пород из карьеров в отвалы, а также для перевозки различных сыпучих грузов с небольшой насыпной массой на строительных площадках и других промышленных предприятиях.

Эти вагоны, так же как и вагоны-самосвалы фирмы «Маджор», имеют двустороннюю разгрузку. По своей конструкции эти думпкары с опрокидывающимися вниз бортами аналогичны вагонам-самосвалам отечественного производства. Вагоны-самосвалы цельнометал-

Вагон-самосвал фирмы «Дифференциал Стил Компани» (США)
Рис. 114. Вагон-самосвал фирмы «Дифференциал Стил Компани» (США)

лическои сварной конструкции состоят из верхнего наклоняющегося кузова, нижней рамы, на которую опирается кузов, и двух двухосных тележек. На эти тележки опирается нижняя рама. Наклон кузова осуществляется пневматическими цилиндрами, расположенными с каждой стороны вагона на нижней раме. Продольные борта открываются автоматически при помощи механизма, который так же как и у вагонов-самосвалов отечественного производства, расположен на торцовой (лобовой) стенке и закрыт кожухом. Основные узлы и детали вагонов-самосвалов постройки США изготовляют из высокопрочной стали, тележки оборудуют колесными парами с буксами на роликовых подшипниках.

Техническая характеристика основных зарубежных вагонов-самосвалов приведена в табл. 8.

Сопоставление конструкций вагонов-самосвалов отечественного производства и вагонов-самосвалов США показывает, что первые имеют лучшие технико-экономические показатели. По использованию грузоподъемности, нагрузке от оси на рельс и коэффициенту тары отечественные вагоны-самосвалы выгодно отличаются от соответствующих думпкаров, серийно изготовляемых в США. Например, коэффициент тары вагона-самосвала 6ВС-60, равный 0,467, ниже коэффициента тары (0,495-0,665) лучших однотипных вагонов-самосвалов грузоподъемностью 63,5 т фирмы «Магор» и «Дифференциал Стил Компани». Грузоподъемность отечественного вагона-самосвала 2ВС-180 в 2 раза больше, чем грузоподъемность основных думпкаров США фирмы «Болдуин» и «Маджор», при значительно меньшем коэффициенте тары. Кроме того, вагоны-самосвалы отечественного производства предназначены для тяжелых условий работы при перевозке скальной породы и руд с объемной массой 2,5-3,0 т/м3 и более, в то время как вагоны-самосвалы США используются в основном для перевозки вскрышных пород с объемной массой 1,75-2,25 т/м3.

На карьерном транспорте ФРГ, Румынии и других европейских стран используют главным образом думпкары с поднимающимися бортами. В ФРГ наибольшую известность получили думпкары фирм «Крупп», «Линке Гофман Буш», «О-Коппель и Любинер Машинен-

Параметры

Вагон-самосвал

Фирма

(страна)

Грузоподъемность в т

Тара в т

Коэффициент тары

Емкость кузова в м3

Нагрузка от оси на рельсы в кгс

Длйна вагона в мм

Четырехосный С поднимающимся бортом и односторонней разгрузкой

«Магор»

(США)

63,5

42,3

0,665

30,5

27 000

15 000

Четырехосный с откидывающимся бортом и двусторонней разгрузкой

«Магор»

(США)

90,7

42,6

0,48

32,9

33 000

-

Четырехосный с откидывающимся бортом и двусторонней разгрузкой

«Болдуин»

(США)

91,0

41,5

0,465

46,0

33 000

12 490

Четырехосный с поди им а ющимся бор -том и односторонней разгрузкой

Япония

60,0

37,0

0,62

27,0

24 800

13 100

Восьмиосный с поднимающимся бортом и односторонней разгрузкой

«О-Коппель»

(ФРГ)

180,0

59,0

0,327

96,0

30 000

-

Восьмиосный с поднимающимся бортом и односторонней разгрузкой

«Линке Г офман Буш» (ФРГ)

180,0

61,0

0,34

90,0

30 000

-

Восьмиосный с поднимающимся бортом и односторонней разгрузкой

«Крупп»

(ФРГ)

200,0

61,0

0,31

100,0

32 600

-

Восьмиосный вагон-самосвал с подъемным бортом и односторонней разгрузкой фирмы «О-Коппель и Любинер Машиненбау» (ФРГ)
Рис. 115. Восьмиосный вагон-самосвал с подъемным бортом и односторонней разгрузкой фирмы «О-Коппель и Любинер Машиненбау» (ФРГ)

бау». Вагоны-самосвалы с подъемными бортами выпускают, как правило, с односторонней разгрузкой. Они имеют сравнительно низкий коэффициент тары (до 0,33), который достигается компактностью конструкции, обеспечивающей большую емкость кузова при малой длине, и использованием принципов облегченного вагоностроения с максимальным привлечением деталей конструкции к участию в воспринятии нагрузки.

Дампкары с подъемными бортами выпускают без буферных брусьев, в связи с чем сцепные приборы незначительно выступают за очертания вагона. Расстояние между верхними кромками кузовов сочлененных думпкаров составляет всего 100 мм, что позволяет осуществлять непрерывную погрузку горной массы роторными экскаваторами.

Восьмиосный думпкар фирмы «О-Коппель и Любинер Машиненбау» (ФРГ), используемый для перевозки рыхлых вскрышных пород и мелкодробленых кусков руды, показан на рис. 115. Грузоподъемность думпкара 180 т, тара 59 т, объем кузова 96 м3, длина по осям сцепления 14 170 мм. Конструкция думпкара приспособлена для эксплуатации на путях, допускающих повышенные нагрузки от оси на рельсы и погонные нагрузки. Нагрузка от оси на рельсы со: ставляет 294 кН (30 000 кгс), а погонная нагрузка 123 кН (12 000 кгс). Думпкар цельнометаллический, сварной конструкции; каркас кузова изготовлен из прокатных профилей и обшит листовой сталью (толщина внутреннего листа 6 мм, а наружного 5 мм).

Подъемный борт расположен со стороны разгрузки и соединен с рамой вагона при помощи рычагов, закрепленных на ней в специальных подшипниках. Подъем и опускание борта при повороте кузова осуществляют при помощи пружинно-клапанного механизма. Кузов вагона-самосвала опирается на восемь шарнирных опор, расположенных вдоль продольной оси вагона (на хребтовой балке), и поддерживается с боковой разгрузочной стороны четырьмя дополнительными опорами, которые связаны с коленчатыми рычагами.

Коленчатые рычаги находятся в положении мертвой точки и, в свою очередь, соединены с валом механизма опрокидывания. Последний приводится в действие сжатым воздухом от пневматических цилиндров опрокидывания. Эти цилиндры и запасные воздушные резервуары смонтированы с противоположной от поднимающейся стороны думпкара. Наклон кузова происходит при давлении воздуха в магистрали 58,84 Н/сма (6 ат) включением специального клапана опрокидывания. Максимальный угол наклона кузова при опрокидывании составляет 53°; время разгрузки 1 мин.

В конструкции вагона-самосвала имеется предохранительное устройство для плавного наклона кузова и закрепления его в поднятом положении при разгрузке.

При необходимости вагон-самосвал можно разгружать при помощи ручного привода управления; клапан опрокидывания при этом ставят в нейтральное положение, при котором цилиндры для наклона кузова отключены от поступления сжатого воздуха.

Ходовые части состоят из четырех двухосных тележек сварной конструкции. База тележки 1500 мм. Диаметр круга катания колеса 850 мм. Буксы на роликовых подшипниках. Минимальный радиус кривых, в которые вписывается думпкар, составляет 100 м. Вагон-самосвал оборудован автоматической сцепкой жесткого типа и автоматическим тормозом.

Кроме перечисленных вагонов-самосвалов, подобного типа думпкары в ФРГ изготовляют фирмы «Крупп» и «Линке Гофман Буш» (рис. 116). Отличительной особенностью этих вагонов-самосвалов является их небольшая длина и база тележек, а также повышенные осевые нагрузки. Применение многоосных вагонов-самосвалов с повышенными нагрузками от оси на рельсы (до 32 600 кгс) позволяет создавать их с уменьшенными размерами по длине.

Внедрение вагонов-самосвалов повышенной грузоподъемности с уменьшенными размерами по длине и расстоянию между смежными вагонами позволяет значительно сократить длину поездов, что имеет большое значение при выполнении погрузочных работ на карьерах.

Восьмиосный вагон-самосвал фирмы «Крупп» (ФРГ) грузоподъемностью 200 т с односторонней разгрузкой
Рис. 116. Восьмиосный вагон-самосвал фирмы «Крупп» (ФРГ) грузоподъемностью 200 т с односторонней разгрузкой

В других капиталистических странах (в Японии, Франции и Италии) наибольшее распространение получили вагоны-самосвалы средней грузоподъемности (50-60 т) с односторонней разгрузкой.

В последние годы за рубежом уделяется большое внимание совершенствованию и созданию новых оптимальных конструкций специальных вагонов-самосвалов для промышленных предприятий. В США, например, вагоны промышленного транспорта совершенствуются в направлении увеличения нагрузок от оси на рельсы и погонных нагрузок. Необходимость увеличения грузоподъемности вагонов промышленного транспорта привела к созданию многоосных вагонов, которые благодаря лучшему распределению нагрузок от оси на рельсы оказывают меньшее динамическое воздействие на путь, что позволяет эксплуатировать их с большими скоростями.

Основным направлением сокращения транспортных расходов предприятий горнодобывающей промышленности является увеличение мощности транспортных средств. Так, предполагается создание десятиосных вагонов-самосвалов с емкостью кузова 240 м3, которые будут эксплуатироваться по четырехрельсовой колее. Технические характеристики основных большегрузных вагонов-самосвалов США для перевозки вскрышных пород, угля и других сыпучих грузов приведены в табл. 9.

Таблица 9

Показатели

Вагоны самосвалы для

перевозки

вскрышных пород

угля и других легких грузов

Грузоподъемность ВТ...

242

244

по

120

125

Полезная емкость кузова в м3 .........

96

96

108

114

114

Тара в т

62

61

31,19

29

30

Коэффициент тары

0,256

0,25

0,284

0,241

0,24

Длина вагона в мм

14 200

14 200

12 000

12 000

12 000

Ширина вагона в мм

4 000

4 000

4 000

4 000

4 000

Высота вагона с грузом в мм

4 240

4 300

4 480

4 420

4 600

Погонная нагрузка в кгс/м

17 100

17 200

9 200

10 000

10 400

Погонная емкость в м3

7,7

7,8

9,9

10,5

9,5

В ФРГ приводятся работы по созданию десятиосных вагонов-самосвалов грузоподъемностью до 250-260 т с нагрузкой от оси на рельсы до 50 т.

В настоящее время для транспортирования вскрышных пород на карьерах ГДР применяют в основном вагоны-самосвалы грузоподъемностью 50-60 т с объемом кузова 40 м3. В ближайшие годы их предполагается заменить восьмиосными вагонами-самосвалами с односторонней разгрузкой грузоподъемностью до 200 т и объемом кузова 90-100 м3.

Расчетные схемы и методы расчета несущих элементов вагонов-самосвалов | Вагоны-самосвалы