БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Предложенная полезная модель относится к конструктивным элементам тележек железнодорожного вагона, а именно к боковым рамам тележек.
Из уровня техники известна боковая рама тележки 18-9836, раскрытая в статье Бороненко Ю. П., Рудаковой Е. А., Орловой А. М. «ИННОВАЦИИ В ТЕЛЕЖКАХ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ: РЕАЛЬНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ», НАУКА И ТРАНСПОРТ, 2009, стр. 14-17. Известная боковая рама принята в качестве наиболее близкого аналога и содержит верхний пояс, нижний пояс, две вертикальные колонки, сопряжённые с верхним поясом и нижним поясом и толщина каждой из которых меньше толщины нижнего пояса, два наклонных пояса, каждый из которых сопряжён с верхним поясом и нижним поясом, рессорный проём с опорной площадкой для рессорного комплекта, ограниченный верхним поясом, нижним поясом и вертикальными колонками, два наружных выступа, сопряжённых с опорной площадкой для рессорного комплекта, четыре наружных ребра, сопряжённых с упомянутыми выступами, при этом два наружных ребра ориентированы по соответствующей вертикальной колонке и два других наружных ребра - по соответствующему наклонному поясу.
Технической проблемой является наличие усадочных дефектов, формируемых в термических узлах в нижней части боковой рамы в зонах сопряжения нижнего пояса, вертикальных колонок и наклонных поясов.
Технический результат, который может быть достигнут при изготовлении предложенного технического решения, заключается в повышении коэффициента запаса сопротивления усталости, выносливости, прочности и надёжности боковой рамы тележки железнодорожного вагона.
Технический результат достигается за счёт того, что боковая рама тележки железнодорожного вагона содержит верхний пояс, нижний пояс, две вертикальные колонки, сопряжённые с верхним поясом и нижним поясом и толщина каждой из которых меньше толщины нижнего пояса, два наклонных пояса, каждый из которых сопряжён с верхним поясом и нижним поясом, рессорный проём с опорной площадкой для рессорного комплекта, ограниченный верхним поясом, нижним поясом и вертикальными колонками, два наружных выступа, сопряжённых с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наружных ребра, сопряжённых с упомянутыми выступами, при этом упомянутые наружные выступы и сопряжённые с ними наружные рёбра выполнены на внешней поверхности боковой рамы в двух зонах сопряжения нижнего пояса, вертикальных колонок и наклонных поясов, причём в боковой раме дополнительно выполнены наружные плавные переходы между нижним поясом и вертикальными колонками, сопряжённые с наружными выступами.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что радиусы наружных плавных переходов заданы из диапазона от 10 до 80 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что наружный край каждого наружного плавного перехода находится на расстоянии L от нижней вертикальной поверхности, обращенной в рессорный проем, ближайшей к нему вертикальной колонки, заданном из диапазона от 60 до 80 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ширина каждого наружного выступа составляет от 30 до 50 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что боковая рама дополнительно содержит наружные ребра, сопряжённые с опорной площадкой для рессорного комплекта и нижним поясом.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что толщина наружных рёбер, сопряжённых с опорной площадкой для рессорного комплекта и с нижним поясом, составляет от 10 до 20 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что толщина наружных рёбер, сопряжённых с наружными выступами, составляет от 10 до 20 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение k толщины нижнего пояса к толщине одной из вертикальных колонок задано в диапазоне от 9/8 до 15/8.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что отношение k толщины нижнего пояса к толщине одной из вертикальных колонок предпочтительно составляет 3/2.
Предпочтительный вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на:
- Фиг. 1 представлена центральная часть боковая рама тележки железнодорожного вагона,
- Фиг. 2 представлена одна из зон, в которой сопряжены нижний пояс, одна из вертикальных колонок и один из наклонных поясов.
- Фиг. 3 представлено сечение А-А, отмеченное на Фиг. 2.
Боковая рама тележки железнодорожного вагона выполнена симметричной и содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2, две вертикальные колонки 3, сопряжённые с верхним поясом 1 и нижним поясом 2 и толщина каждой из которых меньше толщины нижнего пояса 2, два наклонных пояса 4, каждый из которых сопряжён с верхним поясом 1 и нижним поясом 2, рессорный проём 5 с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта, ограниченный верхним поясом 1, нижним поясом 2 и вертикальными колонками 3, два наружных выступа 7, сопряжённых с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта, два наружных ребра 8, сопряжённых с наружными выступами 7, и наружные ребра 9, сопряжённые с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта и предназначенные для подкрепления опорной площадки 6 для рессорного комплекта, что повышает прочность нижней части боковой рамы. При этом наружные выступы 7, сопряжённые с ними наружные рёбра 8, и наружные рёбра 9, сопряжённые с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта, выполнены на внешней поверхности 10 боковой рамы в двух зонах 11 сопряжения нижнего пояса 2, вертикальных колонок 3 и наклонных поясов 4. В частности, наружные рёбра 9 сопряжены также с нижним поясом 2.
Каждый выступ 7 ориентирован под углом, предпочтительно перпендикулярно, к внешней поверхности 10 боковой рамы. Форма каждого выступа 7 приближена к цилиндрической с исключённой секцией со стороны рессорного проёма 5.
Ширина каждого выступа 7 задана из диапазона от 30 до 50 мм. Толщина каждого наружного рёбра 8, сопряжённого с одним из выступов 7, задана из диапазона от 10 до 20 мм. Толщина каждого наружного рёбра 9, сопряжённого с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта и с нижним поясом 2, составляет от 10 до 20 мм.
Каждое наружное ребро 8, сопряжённое с одним из выступов 7, ориентированно по вертикальной колонке 3 предпочтительно вдоль её края и выполнено с плавно уменьшающейся в направлении верхнего пояса высотой.
1
2
1
2
1
2
В каждой из двух зон 11 сопряжения нижнего пояса 2, одной из вертикальных колонок 3 и наклонных поясов 4 расположен один из упомянутых выступов 7 и сопряжённое с ним наружное ребро 8 и выполнен наружный плавный переход 12 между нижним поясом 2 и вертикальной колонкой 3, сопряжённый с выступом 7. Каждый наружный плавный переход 12 между нижним поясом 2 и вертикальной колонкой 3 содержит первое радиусное сопряжение 13 с радиусом R (выпуклый переход) и второе радиусное сопряжение 14 с радиусом R (вогнутый переход). При этом радиусы R и радиусы R заданы из диапазона от 10 до 80 мм. Наружный край каждого наружного плавного перехода 12 находится на расстоянии L от нижней вертикальной обращенной в рессорный проем поверхности ближайшей к нему вертикальной колонки 3, заданном из диапазона от 60 до 80 мм. В связи с небольшими геометрическими размерами, определяемыми допусками при изготовлении боковой рамы, каждого наружного плавного перехода 12 радиусы R и R обусловлены особенностями строения боковой рамы и задаются для каждой боковой рамы индивидуально.
Отношение k толщины нижнего пояса 2 к толщине одной из вертикальных колонок 3 задано из диапазона от 9/8 до 15/8, т.е. k удовлетворяет условию 9/8 ≤ k ≤ 15/8. Предпочтительно k составляет 3/2.
Выполнение наружных плавных переходов 12 вместо рёбер в ближайшем аналоге позволяет достигнуть по меньшей мере следующих преимуществ.
1
2
При формировании наружных плавных переходов 12 с радиусами R и R, заданными из указанного диапазона, при изготовлении боковой рамы устраняются острые углы, которые могут возникать в связи с разницей размеров нижнего пояса 2 и вертикальных колонок 3 и являющиеся местами возникновения дефектов, что снижает вероятность возникновения усадочных дефектов в упомянутых зонах 11. В результате повышается коэффициент запаса сопротивления усталости, выносливость, прочность, например, конструкционная, и надёжность, например, эксплуатационная, боковой рамы, в частности в нижней части рессорного проёма 5 боковой рамы.
Выполнение в боковой раме наружных плавных переходов 12 между нижним поясом 2 и вертикальными колонками 3, сопряжённых с выступами 7, позволяет снизить металлоёмкость и массу боковой рамы при сохранении её прочностных характеристик, механических и прочих свойств. За счёт уменьшения используемого материала при литье уменьшаются размеры термических узлов в каждой упомянутой зоне 11.
Формирование выступов 7 в зонах 11 в процессе изготовления боковой рамы позволяет подкрепить критическое сечение боковой рамы и обеспечить условия для направленной кристаллизации, которая обеспечивает уменьшение вероятности возникновения усадочных дефектов, уменьшить размеры термических узлов вплоть до их отсутствия. Таким образом, повышается коэффициент запаса сопротивления усталости, выносливость, прочность, например, конструкционная, и надёжность, например, эксплуатационная, боковой рамы, в частности в нижней части рессорного проёма боковой рамы.
Выполнение ширины каждого выступа 7 в указанном диапазоне, толщины каждого наружного ребра 8 в указанном диапазоне, толщины каждого наружного ребра 9 в указанном диапазоне, отношения k толщины нижнего пояса 2 к толщине одной из вертикальных колонок 3, заданного из указанного диапазона, также повышает коэффициент запаса сопротивления усталости, выносливость, прочность, например, конструкционную, и надёжность, например, эксплуатационную, боковой рамы.