Износостойкая сменная прокладка боковой рамы тележки грузового вагона
WEAR-RESISTANT REPLACEABLE LINING OF FREIGHT CAR BOGIE SIDE FRAME

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно, к износостойким элементам, которые устанавливаются в буксовом проеме боковой рамы тележки грузового вагона между опорными поверхностями буксового проема боковой рамы и подшипникового узла для защиты боковой рамы, которая является дорогостоящей составной частью тележки и работает в условиях трения скольжения и ударных нагрузок
Известны различные конструкции износостойких сменных прокладок боковой рамы тележки грузового вагона, предназначенных для защиты боковой рамы тележки грузового вагона, для установки которых применяются различные методы.
Так в патентах US 4078501 С, RU 2156681 C1, RU 2200681 С2, в статье Пранова А.А. и Шенаурина А.А. «Комплексная модернизация двухосной тележки модели 18-100» в журнале «Тяжелое машиностроение», №10, 2000, с. 32, описаны разные конструкции сменных прокладок, для закрепления которых применяется сварка, что снижает эксплуатационную надежность любых конструкций прокладок, т.к. при перемещении грузового вагона по железнодорожному пути возникают нагрузки, зачастую совпадающие по знаку с термическими напряжениями от сварки суммируясь с ними, что приводит к разрушению как самого сварного шва, так и прокладок. Кроме этого, приварка прокладок не позволяет дефектоскопировать надбуксовую стенку боковой рамы, а для обеспечения их замены необходим трудоемкий процесс снятия старых и крепления новых прокладок.
Известны также различные конструкции сменных прокладок боковой рамы вагонной тележки грузового вагона, для закрепления которых используются фиксаторы, которые пропускаются через сквозные технологические отверстия боковой рамы вагонной тележки, см., например, патенты RU 121784 U1, RU 157802 U1, RU 128863 U1, RU 131863 U1, RU 173544 U1, RU 166851 U1. Конструктивные решения таких сменных прокладок сложны в изготовлении, громоздки, имеют высокую металлоемкость и неудобны в эксплуатации.
Известны сменные прокладки, в конструкции которых предусмотрена возможность их закрепления на раме с помощью болтовых и заклепочных соединений, см., например, патенты RU 114014 U1, US 3554618 С1. Их недостатки обусловлены склонностью болтовых и заклепочных соединений к коррозии в процессе эксплуатации, что создает трудности при их замене, а также с ослаблением таких соединений под воздействием нагрузок во время перемещения вагонов по железнодорожному пути, а также с тем, что отверстия для креплений, выполненные в боковых рамах, создают дополнительные концентрации напряжений, что приводит к потере их прочности.
В патенте RU 2200681 С2 описана сменная прокладка, включающая основание и привариваемую к нему износостойкую пластину, причем противоположные стороны основания выполнены с ветвями, которые предназначены для охватывания поверхности боковой рамы и загибаемые при их установке внутрь технологических отверстий в надбуксовой части боковой рамы тележки грузового вагона. Недостатки такой сменной прокладки в первую очередь связаны с тем, что ее конструкция не обеспечивает достаточной плотности прилегания к опорной поверхности надбуксовой части боковой рамы, в результате чего возникает возможность ее свободного перемещения на величину зазоров, что приводит к истиранию соответствующих поверхностей боковой рамы. Кроме того, не исключается возможность несанкционированного демонтажа прокладок в процессе эксплуатации, т.к. под воздействием продольных и поперечных сил, действующих на тележку при движении состава, ветви прокладок зачастую начинают разгибаться, ослабевает контакт прокладок с поверхностью рамы, что приводит к перемещению прокладок вдоль и поперек поверхности рамы и дальнейшему их выпадению на железнодорожный путь. При загибе ветвей внутрь технологических отверстий возможно растрескивание металла в месте сгибания ветвей, что снижает надежность прокладки при эксплуатации, а сам процесс сгибания-разгибания крепежных ветвей требует больших усилий.
Наиболее близким аналогом предлагаемой износостойкой сменной прокладки боковой рамы тележки грузового вагона является сменная прокладка, описанная в патенте RU 164963 U1, которая характеризуется тем, что выполнена в виде цельной детали в виде основания с крепежными ветвями из конструкционной стали 30Х толщиной (8±0,5) мм с термообработкой на твердость 340…400 НВ.
Выполнение сменной прокладки в виде единой цельной детали позволило исключить наличие дополнительных элементов конструкции (например, износостойкой пластины, как в патенте RU 2200681 С2), для соединения которых с основанием прокладки использовалась сварка. Отсутствие же сварных швов, как наиболее напряженного узла детали, позволило исключить появление трещин и значительно повысило надежность прокладки при эксплуатации. Указанные материал, толщина детали и термообработка позволили обеспечить необходимую прочность прокладки и износостойкость в процессе эксплуатации, что также привело к увеличению надежности сменной прокладки. Использование для изготовления прокладки одного материала - недорогой конструкционной стали 30 X - позволило сократить расходы и снизить стоимость производства, однако эксплуатационное использование таких прокладок выявило их недостатки, которые связаны с выполнением крепежных ветвей одинаковой толщины (8 мм), что вызывает затруднения при установке прокладок на боковую раму тележки, которая производится вручную и сопровождается загибанием-разгибанием крепежных ветвей в технологические отверстия боковой рамы. При этом не исключается и возможное растрескивание металла в месте загиба ветвей, что снижает надежность прокладки при эксплуатации, особенно при наличии скрытого растрескивания металла в месте загиба ветвей.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности сменной прокладки и удобства при ее размещении на боковой раме тележки, что обеспечивается за счет того, что износостойкая сменная прокладка боковой рамы тележки грузового вагона выполнена из пластины толщиной 8±0,5 мм с образованием основания с двумя одинаковыми крепежными ветвями, загнутыми к основанию, крепежные ветви выполнены высотой 100±5 мм, загнуты к основанию под углом 6°-7° и имеют на своих концах участки постоянной ширины и высоты 50±2 мм толщиной 3±0,5 мм, причем продольные оси этих участков крепежных ветвей на развертке прокладки расположены под углом 174°-176° друг к другу. Толщина 3±0,5 мм частей крепежных ветвей на их концах образована посредством механической обработки. Предпочтительно выполнять износостойкую сменную прокладку из стали 30Х с термообработкой на твердость 340…400 НВ.
Изобретение поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 показана развертка прокладки, на фиг. 2 и фиг. 3 показаны виды сбоку и сверху прокладки, на фиг. 4 показан разрез А-А фиг. 3.
Как показано на графических материалах, износостойкая сменная прокладка боковой рамы тележки грузового вагона выполнена в виде цельной детали из пластины толщиной 8±0,5 мм, что позволяет исключить наличие дополнительных элементов конструкции, например, износостойкой пластины, для соединения которой с основанием прокладки используется сварка. Износостойкая сменная прокладка содержит основание 1 с двумя одинаковыми крепежными ветвями 2 и 3, загнутыми в одну сторону по отношению к плоскости основания 1, а оси O1 и O2 их загиба расположены под углом 6°-7° друг к другу. Как показано на фигурах чертежей крепежные ветви 2 и 3 образованы на развертке прокладки двумя одинаковыми выступами, размещенными друг напротив друга. Крепежные ветви 2 и 3 выполнены высотой 100±5 мм и имеют на своих концах участки 4 и 5 постоянной ширины и высоты 50±2 мм толщиной 3±0,5 мм. Предлагаемая высота крепежных ветвей 2 и 3 и выполнение на их концах участков 4 и 5 с указанными соотношениями ширины, высоты и толщины обеспечивает плотное прилегание рабочей поверхности основания 1 прокладки к соответствующей поверхности боковой рамы (на фиг. не показаны) при установке на ней прокладки, которое осуществляется вручную и сопровождается загибом ее крепежных ветвей 2 и 3 в технологические отверстия рамы. При этом загиб вручную крепежных ветвей 2 и 3 осуществляется в месте сопряжения частей крепежных ветвей 2 и 3 с большей 8±0,5 мм и меньшей 3±0,5 мм толщины, что позволяет осуществлять загиб вручную легко и без повреждения металла в месте загиба. Показанное на развертке расположение продольных осей крепежных ветвей 2 и 3 под углом 174°-176° друг к другу, обеспечивает их расположение после загиба, которое осуществляется при изготовлении прокладки, необходимое для четкой и плотной ее установки на боковой раме, которое позволит исключить нежелательное перемещение прокладки при вибрации во время движения тележки по железнодорожному пути. Для образования частей 4 и 5 крепежных ветвей 2 и 3 меньшей толщины 3±0,5 мм эти части подвергаются механической обработкой, например, фрезерованием или на строгальном станке.
Таким образом, предлагаемое изобретение в представленной совокупности признаков обеспечивает высокую эксплуатационную надежность сменной прокладки и удобство при ее размещении на боковой раме тележки.