БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.
Известны различные конструкции боковых рам тележки грузового вагона.
Известна боковая рама тележки грузового вагона, в которой стенка боковой рамы в месте радиусного сопряжения верхнего и наклонного поясов боковой рамы выполнена увеличенной толщины, также рама содержит наклонные ребра на каждой из стенок наклонного пояса, подкрепляющие отверстие облегчения. (Патент США №6543367, МПК В61F 5/52, опубл. 08.04.2003).
Известна боковая рама тележки грузового вагона, в которой в месте сопряжения верхнего и наклонных поясов боковой рамы приварены усиливающие накладки. (Патент США №4351242, МПК В61F 5/52, опубл. 28.09.1982).
Известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, описана конструкция боковой рамы с подкрепляющими наружными ребрами, изменяющими характер нагружения в зоне сочленения верхнего пояса рамы с ее наклонными поясами. (Патент США №5546869, МПК В61F 5/52, опубл. 20.08.1996).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение боковой рамы тележки грузового вагона, содержащей верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающих верхний и нижний пояса, и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, причем в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены ребра, одно из которых расположено в нижней части наклонного пояса от периферии к центру, другое - вдоль криволинейной части рессорного проема в зоне сочленения нижнего пояса с наклонным поясом, третье выполнено как продолжение опорной площадки для рессорного комплекта. Согласно изобретению симметрично относительно центральной плоскости рамы в зонах схождения упомянутых выше ребер образованы создающие условия для направленной кристаллизации выступы, объединяющие упомянутые ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями, при этом выступы выполнены не выступающими в центральный рессорный проем. (Патент РФ №2294855, МПК В61F 5/52, опубл. 10.03.2007 г.)
К недостаткам приведенных выше аналогов, в том числе ближайшего аналога, относится недостаточная прочность рамы в зонах сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонным поясом и с консолями, образующими внутреннюю часть буксовых проемов. Все случаи поломки рам при испытаниях и эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений на указанном участке сопряжения наклонных поясов с верхним поясом и с консолями, образующими внутренние части буксовых проемов.
Технической задачей, на решение которой направлена предложенная полезная модель, является повышение надежности конструкции литых боковых рам, повышение эксплуатационной стойкости боковых рам за счет повышения запаса сопротивления усталости путем обеспечения условий для равномерной кристаллизации и получения плотного металла без усадочных трещин и усадочных рыхлот в зонах сопряжении нижней стенки верхнего пояса с наклонными поясами и с консолями, образующими внутреннюю часть буксовых проемов.
Поставленная техническая задача решается тем, что в боковой раме тележки грузового вагона, содержащей верхний пояс с внешними и внутренними консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса с технологическими окнами, связывающих верхний и нижний пояса, и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены ребра жесткости, согласно предложенной полезной модели, внутренние консоли буксовых проемов выполнены П-образной формы с плавными переходами в местах сопряжения с наклонными поясами боковой рамы.
Кроме того, нижний пояс боковой рамы тележки грузового вагона снабжен ребром жесткости, размещенным под опорной площадкой для рессорного комплекта на внутренней поверхности нижнего пояса.
Кроме того, верхний пояс боковой рамы тележки грузового вагона выполнен прямым горизонтальным контуром до пересечения с вертикальными плоскостями, проходящими через линии пересечения нижнего сечения верхнего пояса и наклонных поясов.
Техническим результатом является повышение надежности и долговечности конструкции, повышение конструкционной прочности рамы, за счет устранения усадочных трещин и усадочных рыхлот в зонах сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонными поясами.
В заявляемой полезной модели задача повышения надежности и повышения коэффициента запаса сопротивления усталости решается за счет усовершенствования конструкции рамы, обеспечивающей создание условий для равномерной кристаллизации и получения плотного металла без усадочных трещин и усадочных рыхлот в зоне сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонными поясами.
Достижение указанного технического результата обусловлено применением определенных подходов к конструкции и технологии изготовления боковой рамы, которые в совокупности обеспечивают выход качественной продукции. Технология производства литых боковых рам направлена на исключение наиболее распространенных дефектов, вызывающих разрушение литых боковых рам - рыхлот и усадочных трещин.
Известно, что в области сопряжения консолей, образующих внутренние части буксовых проемов с нижней стенкой верхнего пояса образуются тепловые узлы, результатом которых являются усадочные трещины и усадочные раковины в наиболее опасных сечениях - внутренний угол буксового проема. Введение внутренних, наружных холодильников, введение внутренних ребер, утолщение стенок не устраняло причину усадочных трещин, не повышало прочность узла до желаемой, но при этом увеличивало массу в области тепловых узлов, что повышало вероятность возникновения в этих Местах упомянутых дефектов.
Выполнение внутренних консолей предложенной формы позволило создать в местах сопряжении условия равномерной кристаллизации и, тем самым исключить возникновение литейных дефектов.
Сущность предложенной полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 представлен общий вид на фиг.2 представлен поперечный разрез Б-Б на фиг.1 на фиг.3 представлено место А на фиг.1
Боковая рама тележки грузового вагона состоит из верхнего пояса 1 с внешними консолями 2 и внутренними консолями 3, образующими буксовые проемы 4, нижнего пояса 5 с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта. Два наклонных пояса 7 и 8 с технологическими окнами 9 и 10 связывают верхний 1 и нижний пояс 5. Центральный рессорный проем 11 ограничен опорной площадкой 6 для рессорного комплекта, нижнего пояса 5, верхним поясом 1 и наклонными поясами 7 и 8.
Внутренние консоли 3 буксовых проемов 4 выполнены П-образной формы с плавными переходами в местах сопряжения с наклонными поясами 7 и 8 боковой рамы. Таким образом, в отличие от прототипа в заявляемой конструкции отсутствуют вертикальные участки, связывающие внутренние консоли буксовых проемов с нижним сечением верхнего пояса. Как показали исследования, исключение вертикальных участков позволило создать условия для равномерной кристаллизации при охлаждении отливок и снизить риск разрушения рамы по наиболее нагруженному месту, расположенному в зоне внутренней радиусной части буксового проема.
Нижний пояс 5 снабжен ребром жесткости 12, размещенным под опорной площадкой 6 для рессорного комплекта на внутренней поверхности нижнего пояса 5.
Верхний пояс 1 боковой рамы тележки грузового вагона выполнен прямым горизонтальным контуром до пересечения с вертикальными плоскостями, проходящими через линии пересечения нижнего сечения верхнего пояса и наклонных поясов. Таким образом, в отличие от прототипа в заявляемой конструкции увеличивается площадь наиболее опасных вертикальных сечений проходящих через внутренние углы буксовых проемо, а соответственно снижаются напряжения, возникающие от вертикальных и горизонтальных нагрузок на этих участках.
Как показали исследования изменение конструкции верхнего пояса позволяет снизить риск разрушения рам боковых по наиболее нагруженным местам, расположенным в плоскостях, проходящим через линию пересечения нижнего сечения верхнего пояса и наклонных поясов 7 и 8.