5931 4 ос крытый хоппер для минер удобрений

Хоппер-вагон: модели и характеристики

Хоппер – саморазгружающийся железнодорожный вагон бункерного типа. Предназначен для перевозок объемных сыпучих грузов: зерновых культур, цемента, угля, сажи, руды и др. Для автоматизации процесса разгрузки в нижней части вагона размещены люки, через которые груз без труда выгружается под действием гравитационной силы. Хоппер-вагон эксплуатируется в основном в странах бывшего СНГ и Балтии, где ширина колеи 1520 мм.

Классификация

Хопперы разделяются на две ключевые группы – закрытые и открытые. Вагоны-хопперы закрытого типа используются для транспортировки грузов, которым требуется защита от атмосферного влияния. Открытый хоппер-вагон применяется при перевозке грузов, не нуждающихся в защите от окружающей среды.

Также различают вагоны-хопперы по способу разгрузки: механизированное или ручное открывание люков, выгрузка в сторону от железнодорожного пути или в междурельсовое пространство. Торцевые стенки хоппера выполняются с наклоном 41-600. Это позволяет выводить груз из бункеров самотеком, при открывании разгрузочных люков.

Закрытые хопперы

Закрытые вагоны применяют для транспортировки сыпучих грузов: минеральных удобрений, цемента, сажи (технического углерода). В основном выгрузка осуществляется в междурельсовое пространство с ручным открыванием разгрузочных люков. Вагон-хоппер для зерна – 4-осная модель крытого вагона, также используется для перевозок кукурузы и ячменя. В хоппере-цементовозе выгрузка осуществляется при помощи пневматических систем. Крытый вагон-хоппер для минеральных удобрений разгружается под действием сжатого воздуха в сторону от железнодорожного полотна.

Открытые хопперы

Открытые вагоны бункерного типа используют для перевозки угля, торфа, горячего кокса, окатышей и агломерата. Конструкция вагонов для горячей продукции отличается от других типов хопперов. В таких вагонах боковые и торцевые стенки не соединяются жестко с несущим каркасом. Это делает хоппер-вагон устойчивым к высоким температурам и значительно облегчает ремонт кузова. В основном хопперы открытого типа оснащены дистанционно управляемой автоматизированной системой разгрузки. Разгрузка осуществляется с двух сторон железнодорожного пути под действием сжатого воздуха, подающегося с установки, расположенной на локомотиве. Открытые вагоны-хопперы могут разгружаться и при помощи роторных опрокидывателей, но частое использование этой системы значительно сокращает срок службы вагонов.

Хоппер-дозатор

Отдельным видом вагонов бункерного типа является хоппер-дозатор. Это железнодорожное транспортное средство предназначено для перевозки, дозированной механизированной выгрузки, укладывания в путь и разравнивания балласта во время строительства, ремонта и планового обслуживания железнодорожных путей. Кузов вагона-дозатора бункерного типа, цельнометаллический с четырьмя закрывающимися разгрузочными устройствами и дозатором. При разгрузке рама дозирующего механизма располагается над поверхностью на высоте, равной толщине насыпаемого слоя балласта. Управление разгрузочным и дозирующим устройствами выполняется пневмосистемой. При движении вагона пневмоцилиндры открывают разгрузочные крышки, балласт высыпается из бункера и разравнивается рамой дозирующего устройства на заданную толщину.

Перемещение хоппера-дозатора осуществляется локомотивом. Воздух в пневмоцилиндры подается из компрессора, расположенного в локомотиве или в вагоне сопровождения. В зависимости от технологии выполняемых работ балласт может выгружаться в междупутье, на середину пути, обочину или на всю ширину. Выполнение работ проводится составами из 20-25 хоппер-дозаторов (дозаторные вертушки).

Вагоны-хопперы: модели

Вагон-хоппер для транспортировки цемента:

• 19-758. Специализирован для транспортировки насыпного цемента и других неядовитых, сыпучих нетоксичных гранулированных строительных грузов. Разгрузка осуществляется в междурельсовое пространство.
• 19-7075. Аналогичный предыдущей модели вагон, но с увеличенной грузоподъемностью.

Хоппер для транспортировки зерна:

• 19-7053, 01, 02, 03, 19765Э, 19-7016, 01, 19-7017-03, 04, 06. Все модели с защитой от атмосферных осадков, незначительно отличаются грузоподъемностью. Могут выпускаться с разными типами разгрузочных устройств. Загрузка через верхние люки, выгрузка в междурельсовое пространство.

Для транспортировки минеральных удобрений:

• Модели 19-7017, 19-7017-01, 19-7017-05. Защищенные от атмосферных осадков вагоны с верхней загрузкой для бестарной транспортировки минеральных удобрений. Выгрузка в междурельсовое пространство в специальные устройства. Выпускаются с рычажным или шиберным разгрузочным устройством. Внутреннее покрытие – стойкое к истиранию, антикоррозионное. В модели 7017-05 бункер изготавливается из нержавеющей стали.

• 19-7017-02 и 19-765. Вагоны-хопперы для транспортировки сыпучих неядовитых, нетоксичных грузов, которым нужна защита от осадков. Загрузка через верхние люки, выгрузка в междурельсовое пространство.

Хоппер-вагон для транспортировки окатышей:

• Модель 20-7032 — для транспортировки и механизированной разгрузки на обе стороны пути агломерата и горячих окатышей с температурой до 700 о С.

• 19-189. Вагон для перевозки и механизированной разгрузки с одновременной дозировкой и разравниванием всех видов балласта по железнодорожным путям с колеей 1520 мм. Позволяет осуществлять равномерную разгрузку всех видов балластных материалов по всей ширине путей на заданную высоту, не засыпая головки рельсов.

• Модели 19-795 и 19-795-01. Вагоны для транспортировки сыпучих грузов с верхней загрузкой и гравитационной выгрузкой в междурельсовое пространство. Используются для транспортировки насыпного глинозема, слитков, алюминиевых чушек, пакетированных и тарных грузов, для которых необходимо ограждение от атмосферных осадков.

Хоппер-вагон: характеристики

Усредненные технические характеристики хоппер-вагона для сыпучих строительных (цемент) и гранулированных грузов:

1. объем бункера – 60 м 3 ;
2. грузоподъемность – 72 т.;
3. собственная масса вагона – 19,2 т.;
4. длина вагона по осям – 11920 мм;
5. количество люков: 4 загрузочных и 4 разгрузочных;
6. расчетный срок эксплуатации – 26 лет.

1. грузоподъемность – 60 т.;
2. объем бункера – 33,4 м 3 ;
3. собственная масса вагона 23 т.;
4. скорость движения при выгрузке и разравнивании балласта 2-5 км/ч.

Характеристики хоппера на примере вагона 19-7017-03 для перевозки зерна:

1. объем бункера – 91 м 3 ;
2. грузоподъемность – 71 т.;
3. собственная масса – 22,5 т.;
4. длина по осям – 13720 мм;
5. люки: 4 загрузочных и 3 разгрузочных;
6. шиберное разгрузочное устройство;
7. расчетный срок эксплуатации – 30 лет.

Вагоны-хопперы не являются самоходными единицами железнодорожного подвижного состава, их за собой тянет локомотив.

Источник

Результаты разработки и постановки на производство модельного ряда вагонов-хопперов нового поколения

По состоянию на 2010 год, находящийся в эксплуатации на железных дорогах колеи 1520 мм грузовые вагоны морально устарели. В это время начинается ввод в эксплуатацию вагонов нового поколения с улучшенными технико-экономическими характеристиками. С целью определения перспективных типов инновационных вагонов для разработки и постановки на производство выполнен обзор и анализ железнодорожных грузоперевозок и сделан прогноз рынка грузовых вагонов. Обоснована целесообразность разработки модельного ряда вагонов-хопперов нового поколения. Для создания подвижного состава с улучшенными технико-экономическими характеристиками разработана методика системного проектирования вагонов-хопперов. В данной статье приведены основные результаты выполненной с использованием методики разработки шести новых моделей для перевозки зерна, минеральных удобрений и цемента. Для крупносерийного производства вагонов-хопперов создана специальная технологическая линия. Проведенный комплекс научно-исследовательских, опытно конструкторских и проектно-технологических работ позволил разработать и подготовить серийное производство моделей вагонов-хопперов и оборудовать новую технологическую линию производительностью до 7 тыс. единиц продукции.

В конце первого десятилетия 21 века в эксплуатации на железных дорогах колеи 1520 мм находились грузовые вагоны с осевой нагрузкой до 23,5 тс. и массой брутто до 94 т. Парк подвижного состава был сильно изношен и морально устарел. В основном это были вагоны, спроектированные во второй половине 20 века, но даже модели, разработанные в начале 2000- х годов отличались незначительным улучшением технико-экономических показателей. Так, грузоподъемность универсальных полувагонов составляла 69,5 т при объеме 88 м 3 , а вагонов-хопперов 70 т и 94 м 3 соответственно [1]. Межремонтные нормативы составляли 210 тыс. км или 3 года. Эти показатели существенно отставали от характеристик вагонов аналогичного назначения, используемых в странах с развитыми железнодорожными перевозками. Например, в северной Америке стандартная масса брутто грузовых вагонов колеи 1435 мм составляет до 130 т, грузоподъемность до 108 т, а межремонтные нормативы до 1 мл км и 10 лет.

В начале второго десятилетия 21 века ряд вагоностроительных компаний Росси и стран СНГ завершил разработку и освоил серийное производство ходовых частей с увеличенной до 25 тс осевой нагрузкой. Применение таких тележек позволило приступить к созданию вагонов нового поколения с улучшенными технико-экономическими показателями. Первыми в эксплуатацию на пути колеи 1520 мм вышел наиболее массовый тип – универсальный полувагон. В то же время, перед маркетологами, разработчиками и производителями вагонов встала задача определить основные направления и перспективные типы подвижного состава нового поколения, создать его и поставить на серийное производство. Разработанные новые модели вагонов должны были пользоваться устойчивым спросом на рынке, обладать высокой эффективностью для всех участников перевозочного процесса и низкой себестоимостью изготовления.

Обзор и анализ железнодорожных грузоперевозок и рынка грузовых вагонов

На первом этапе был выполнен анализ грузовых железнодорожных перевозок. Его целью являлось определение номенклатурных групп грузов для перевозки в перспективном подвижном составе и оценка потребности в вагонах для этих грузов. Так как для окупаемости разработки и подготовки производства, а также получения прибыли, новая модель вагона должна производиться и быть востребованной в течении 5 – 7 лет, на этот период необходим прогнозируемый устойчивый спрос. Исследования рынка выполнялись в период 2012 — 2013 годов, и сделанный прогноз подтвердился полученными в последующий период ежегодными данными. Поэтому, в данной статье мы приводим фактические данные за период с 2011 по 2015 год, на момент написания статьи, а также прогноз перевозок до 2020 года.

Для оценки потребности в вагонах разных типов, все грузы были разделены на номенклатурные группы, относящиеся к одному виду используемого для перевозки подвижного состава. Данные по грузоперевозкам показали, что наиболее массовыми (58,5%) являются перевозки в универсальных полувагонах таких грузов как уголь, строительных грузы и руды. Значительный объем (20,5%) составляют перевозки нефти и нефтепродуктов в вагонах-цистернах. Далее следует номенклатурная группа грузов, перевозимая в вагонах-хопперах (7,8 %). К таким грузам относятся химические и минеральные удобрения, цемент и зерновые грузы. Лесные грузы (3%) перевозятся специализированными вагонами-платформами. (Рис. 1). Наибольший рост объемов перевозок грузов прогнозировался для полувагонов и вагонов – хопперов, и этот прогноз впоследствии подтвердился. Данные за 2011-2015 годы показали рост перевозки сыпучих грузов в вагонах-хопперах на 5,2% до 100 млн. тонн. Увеличение грузооборота происходило как за счет роста внутренних перевозок, так и экспортных в страны Дальнего Зарубежья и СНГ. Сделанный в 2015 году прогноз до 2020 года показывает дальнейший рост перевозок на 13,7%, до 116 млн тонн. (Рис. 2).

Рис. 1 Динамика объемов погрузки по основным видам грузов

Рис. 2 Прогноз объемов погрузки по основным видам грузов

С целью определения типа подвижного состава для разработки и постановки на производство была проведена оценка потребности в вагонах на прогнозируемый период. Так как полувагоны нового поколения уже были поставлены на серийное производство, рассматривались остальные типы подвижного состава. Прогноз показал, что парк вагонов-цистерн для перевозки нефтепродуктов будет избыточным в связи с вводом новых трубопроводов и пополнением новыми вагонами в период 2000-2005 годов.

Потребность в вагонах-хопперах основных типов на период с 2013 до 2018 года оценивалась на уровне 35 тыс. штук для перевозки минеральных удобрений, 45 тыс. для зерна и 45 тыс. для цемента. По состоянию на 2013 год действующий парк был изношен и возраст более 70% вагонов превышал половину срока службы. По данным на 01.11.2015 г. в эксплуатации находились 44 тыс. вагонов-хопперов для зерна и 29 тыс. для минеральных удобрений.

На основании проведенного маркетингового исследования была обоснована целесообразность разработки типоразмерного ряда инновационных вагонов-хопперов, включающая модели для перевозки минеральных удобрений, зерновых грузов и цемента.

Методика проектирования вагонов-хопперов

При разработке грузовых вагонов старых типов обычно применялась методика проектирования [2, 3, 4], при использовании которой новую модель получали путем доработки отдельных составных частей конструкции, проверенной многолетней эксплуатацией. Как правило, изменения вносили в несущую конструкцию, а также загрузочное и разгрузочное устройства. Например, разрабатывался кузов большего объема, при этом его масса также возрастала, а грузоподъемность вагона снижалась. Показатели эксплуатационной надежности и межремонтные нормативы не изменялись. В результате, улучшение одних показателей приводило к ухудшению других, и в целом технический уровень оставался неизменным. Поэтому, для создания инновационного подвижного состава необходимо существенное изменение характеристик составных частей вагона, то есть внесение изменений или новая разработка нескольких или всех основных систем – ходовых частей, несущей конструкции, тормозной системы, автосцепного устройства. Такой подход принципиально отличается от применявшихся до настоящего времени методик конструирования грузовых вагонов. Для эффективного решения задачи создания грузового подвижного состава нового поколения включая создание усовершенствованных комплектующих была адаптирована применяемая в других областях техники методика системного проектирования.

Разработанная методика системного проектирования грузовых железнодорожных вагонов позволяет последовательно решить задачи внешнего и внутреннего проектирования. На этапе внешнего проектирования рассматривается система коммерческой эксплуатации, в которой подсистемами являются железнодорожные перевозки, система грузоотправителя и грузополучателя, а также подвижной состав. Решается задача оптимизации характеристик грузового вагона по критерию экономической эффективности. В результате получаем основные технико-экономические показатели разрабатываемого вагона, оптимизированные по критерию эффективности и принципиальные решения для конструкции.

На этапе внутреннего проектирования грузовой вагон рассматривается как система, состоящая из взаимодействующих подсистем — кузова, загрузочного и разгрузочного устройств, ходовых частей, тормозной системы и автосцепного устройства. Каждая подсистема формируется в рамках ограничений, налагаемых системой вагона в целом, и оптимизируется для получения заданных технико-экономических показателей вагона. В результате разработанная конструкция всех составных частей и вагона в целом, соответствуют определенным на этапе внешнего проектирования технико-экономическим показателям и имеет минимальную стоимость.

Разработка модельного ряда вагонов-хопперов

По результатам анализа железнодорожных перевозок и прогнозирования спроса на грузовые вагоны было принято решение разрабатывать модельный ряд вагонов-хопперов, включающий вагоны для перевозки зерна, различных минеральных удобрений и цемента. Обзор зерновых грузов показал, что перевозятся как пшеница с насыпной плотностью 0,78-0,82 т/м 3 так и легкий шрот с плотностью 0,59-0,67 т/м 3 . Минеральные удобрения также могут быть как с плотностью около 1 т/м 3 , так и 0,7 т/м 3 . Обследование пунктов погрузки и разгрузки показало, что, для беспрепятственной погрузки, высота вагонов для зерна и для минеральных удобрений ограничена значением 4,85 м, а для вагонов-цементовозов 4,45 м. Большинство эстакад рассчитано на одновременную работу с двумя или несколькими вагонами и имеют ограниченную длину и фиксированное положение грузоподающих и грузоприемных устройств. Поэтому, при длине вагона больше чем у находящихся в эксплуатации, время погрузки и разгрузки будет увеличиваться с 5 — 8 минут до 15 – 30 минут из-за необходимости передвижки подвижного состава. При этом производительность и пропускная способность пунктов грузоперевалки снизятся в 2-3 раза.

В процессе решения внешней задачи проектирования выбиралось сочетание основных технико-экономических показателей вагона, таких как объем, грузоподъемность, стоимость производства, обеспечивающих максимальную эффективность использования. При разработке конструкции, наиболее сложной являлась задача получения необходимого объема кузова для размещения груза равного по массе грузоподъемности вагона при существующих ограничениях длины и высоты вагона. Результаты выбора оптимальных параметров показали, что, для удовлетворения потребностей перевозчиков всех видов грузов, модельный ряд вагонов-хопперов для зерна и для минеральных удобрений целесообразно сформировать из моделей с объемом 101 м 3 и 120 м 3 . В то же время, металлоконструкции кузовов вагонов для перевозки зерна и для минеральных удобрений могут быть унифицированы. Для вагонов-хопперов для цемента также целесообразно применение двух исполнений кузовов, отличающихся высотой на 100 мм и объемом на 4 м 3 . Вагон с меньшим объемом может беспрепятственно загружаться на вех существующих эстакадах, но требует разравнивания естественного откоса груза под загрузочными люками.

В результате проведенных исследований и опытно-конструкторских работ был разработан модельный ряд вагонов-хопперов (табл. 1) (рис. 3 и 4).

Источник