НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
RAILWAY CAR BOLSTER

Ссылка на родственную заявку
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/597,992, поданной 13 декабря 2017 года и озаглавленной «НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА», которая во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники настоящего изобретения
[0002] Настоящая заявка относится к надрессорным балкам тележек железнодорожных вагонов. Более конкретно, настоящая заявка относится к способам прикрепления износостойких пластин фрикционных башмаков к надрессорной балке тележки железнодорожного вагона.
Уровень техники настоящего изобретения
[0003] Железнодорожные транспортные средства традиционно содержат вагонный корпус, который установлен поверх шасси или рамы, которая называется термином «тележка» и служит в качестве модульного сборочного узла колес и осей. Традиционная железнодорожная тележка содержит две боковые рамы, которые проходят параллельно по отношению к направлению движения тележки. Колесные пары занимают промежуточное положение и служат в качестве опоры каждой боковой рамы в соответствующих концевых точках. Каждая колесная пара содержит ось, которая проходит преимущественно перпендикулярно по отношению к боковым рамам, и по одному колесу на каждом конце оси. Надрессорная балка также проходит поперек боковых рам, занимая обычно центральное положение тележки и соединяя боковые рамы друг с другом. Надрессорную балку также используют в целях опоры или поддержки корпуса вагона, часто посредством ковшовой сборки, которая называется термином «подпятник» и находится на верхней поверхности в центре надрессорной балки.
[0004] Фрикционные клинья используют в тележках железнодорожных вагонов для амортизации движения надрессорной балки по отношению к боковой раме тележки железнодорожного вагона. Фрикционные клинья часто имеют треугольную форму, таким образом, что фрикционный клин может выступать в качестве клина между наклонной поверхностью надрессорной балки и преимущественно вертикальной износостойкой пластиной на стойке боковой рамы. Фрикционный клин вставляют в соединение между надрессорной балкой и стойкой боковой рамы посредством подвесной пружины. Силы трения, возникающие между фрикционным клином и износостойкой пластиной на боковой раме, обеспечивают амортизацию движения надрессорной балки.
[0005] Износостойкие пластины фрикционного башмака надрессорной балки, как правило, установлены посредством болтов или сварки на надрессорную балку. В надрессорных балках, где износостойкие пластины присоединены посредством болтов, множество болтов, как правило, проходят внутрь надрессорной балки и являются доступными через небольшие отверстия в верхнем элементе, и в результате этого становится затруднительным соединение и в частности, крепление износостойкой пластины.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
[0006] В настоящей заявке описана надрессорная балка тележки железнодорожного вагона. Надрессорная балка имеет первый торец, выполненный с возможностью соединения с боковой рамой тележки железнодорожного вагона. Первый торец имеет верхнюю поверхность, которая проходит преимущественно параллельно по отношению к верхней поверхности надрессорной балки тележки железнодорожного вагона. Первый торец также имеет по меньшей мере одну поверхность для износостойкой пластины, выполненную с возможностью соединения с износостойкой пластиной. Поверхность для износостойкой пластины проходит вниз от верхней поверхности под углом (составляющим, например, 45 градусов). Поверхность для износостойкой пластины содержит по меньшей мере два отверстия, которые служат в качестве гладких отверстий (также называются термином «болтовые отверстия»), через которые проходят крепежные элементы, включая верхнее отверстие и нижнее отверстие. Верхняя поверхность также имеет по меньшей мере два углубления, включая первое углубление и второе углубление. Каждое из первого и второго углублений имеет соединительную поверхность с отверстием, через которую проходит крепежный элемент, и которая является параллельной по отношению к поверхности для износостойкой пластины, к которой может быть прижат крепежный элемент, и вторую поверхность, расположенную под углом (например преимущественно перпендикулярно) по отношению к первой поверхности. Две поверхности образуют форму перевернутой буквы «V». Такая конфигурация обеспечивает доступ к крепежным элементам сверху этой надрессорной балки и исключает необходимость отверстия для доступа, в результате чего этого улучшается прочность и/или целостность надрессорной балки торец. Верхний канал, выполненный с возможностью приема первого крепежного элемента (например, болта), проходит между верхним отверстием поверхности для износостойкой пластины и первой соединительной поверхностью первого углубления верхней поверхности. Аналогичным образом, нижний канал, выполненный с возможностью приема второго крепежного элемента, проходит между нижним отверстием поверхности для износостойкой пластины и второй соединительной поверхностью второго углубления верхней поверхности. Нижний канал и второй крепежный элемент являются длиннее, чем первый канал/крепежный элемент, вследствие большего расстояния между верхней поверхностью надрессорной балки и соответствующими отверстиями. Несмотря на это различие в длине, каждый крепежный элемент проходит в отдельном углублении на относительно равное расстояние по отношению к верхней поверхности. Это упрощает установку соответствующих крепежных элементов и при этом также обеспечивает структурную целостность надрессорной балки.
Краткое описание фигур
[0007] На фиг. 1 представлено изометрическое изображение надрессорной балки, имеющей конструкцию соединения износостойкой пластины согласно примерам, описанным в настоящем документе.
[0008] На фиг. 2A-2D представлены разнообразные изображения сравнительной надрессорной балки, которая содержит множество болтов, проходящих в отверстие в верхнем элементе.
[0009] На фиг. 3 представлено увеличенное изометрическое изображение торца надрессорной балки, проиллюстрированной на фиг. 1.
[0010] На фиг. 4 представлен увеличенный вид сверху торец надрессорной балки, проиллюстрированной на фиг. 3.
[0011] На фиг. 5 представлено увеличенное изометрическое изображение торца надрессорной балки, проиллюстрированной на фиг. 3, которое показывает установленные износостойкие пластины.
[0012] На фиг. 6 представлен вид сбоку торца надрессорной балки, проиллюстрированной на фиг. 3, на котором также показаны установленные износостойкие пластины.
[0013] На фиг. 7 представлено сравнительное изображение поперечного сечения конструкции соединения износостойкой пластины надрессорной балки, проиллюстрированной на фиг. 2A-2D, с применением крепежных элементов одинаковой длины.
[0014] На фиг. 8 представлено сравнительное изображение поперечного сечения конструкции соединения износостойкой пластины надрессорной балки, проиллюстрированной на фиг. 1, с применением крепежных элементов различной длины.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
[0015] В настоящей заявке описан способ прикрепления износостойкой пластины к поверхности для износостойкой пластины (к износной поверхности) надрессорной балки тележки железнодорожного вагона. В частности, в настоящей заявке описана поверхность соединения износостойкой пластины надрессорной балки, которая допускает болтовое соединение износостойкой пластины с применением множества болтов различной длины. Болт меньшей длины проходит через верхнее отверстие износостойкой пластины и поверхность для износостойкой пластины и через первое углубление в верхней поверхности надрессорной балки. Второй болт большей длины проходит через нижнее отверстие и поверхность для износостойкой пластины и через второе углубление в верхней поверхности надрессорной балки. Как первое углубление, так и второе углубление расположены на относительно одинаковом уровне и позволяют затягивать болт с применением соответствующей гайки или другой соединительной детали аналогичным образом. Таким образом, поскольку нижний болт присоединен во втором углублении, отдельном от первого углубления, соответствующая соединительная деталь может быть затянута без необходимости направления через небольшое отверстие в верхней поверхности надрессорной балки и вокруг стержня и соединительной детали верхнего болта.
[0016] Износостойкие пластины фрикционного башмака надрессорной балки, как правило, установлены на надрессорную балку с применением сварки или болтов. В надрессорных балках, где износостойкие пластины прикреплены с помощью болтов, множество болтов, как правило, проходят внутрь надрессорной балки и являются доступными через небольшие отверстия в верхнем элементе, и в результате этого становится затруднительным монтаж и, в частности, прикрепление износостойкой пластины. Такой пример представлен на фиг. 2A-D и 7. В этом примере надрессорная балка 20 имеет торец 22 надрессорной балки с верхней поверхность 23, множеством соединительных отверстий 24 и поверхностью для износостойкой пластины 26. Крепежные элементы проходят через верхнее болтовое отверстие 25 (которое может представлять собой канал или другой проход, выполненный с возможностью приема крепежного элемента) и нижнее болтовое отверстие 27, которое проходит между поверхностью для износостойкой пластины и соединительной поверхностью 29 в отверстии 24 для доступа. Это позволяет прикреплять износостойкую пластину к поверхности для износостойкой пластины 26 надрессорной балки. В такой конструкции крепежные элементы являются одинаково короткими и доступными через общее отверстие 24. Это делает соединение затруднительным, в частности, для нижнего крепежного элемента, поскольку может оказаться проблематичным глубокое введение инструмента в узкое отверстие с обходом первого крепежного элемента.
[0017] Например, в таких конструкциях с двумя болтами на пластине использованы относительно небольшие болты, полная длина которых составляет приблизительно 2 дюйма (50 мм), и в которых на затягивание болта остается приблизительно 1 дюйм (25 мм), и диаметр составляет 0,5 дюйма (12,7 мм), и, кроме того, резьба проходит вплоть до головки. В результате этого растягивающие напряжения в болте распространены на протяжении короткой длины, сосредоточены под головкой и могут легко приводить к перегрузкам. Более крупные захватные кромки износостойкой пластины вокруг износостойкой пластины предотвращают выступ износостойкой пластины, в случае которого болты должны разрушаться. Но в таких случаях может оказаться затруднительным изготовление и поддержание качества, поскольку требуются специальные инструменты для достижения небольших углов отливки.
[0018] На фиг. 1 и 3-8 представлены разнообразные изображения надрессорной балки 100, имеющей конструкцию соединения износостойкой пластины, которая улучшает как сборку, так и структурную целостность надрессорной балки.
[0019] Как представлено на указанных фигурах, надрессорная балка 100 имеет первый торец 110, выполненный с возможностью соединения с боковой рамой тележки железнодорожного вагона. Первый торец 110 имеет верхнюю поверхность 120, которая проходит преимущественно параллельно по отношению к верхней поверхности надрессорной балки 100. Первый торец 110 имеет множество поверхностей 130 для износостойкой пластины, которые выполнены с возможностью соединения с износостойкой пластиной 140.
[0020] Поверхность 130 для износостойкой пластины проходит вниз от верхней поверхности под углом (составляющим, например, 45 градусов). Поверхность для износостойкой пластины 130 содержит по меньшей мере два отверстия, включая верхнее болтовое отверстие 171 и нижнее болтовое отверстие 182.
[0021] Верхняя поверхность 120 также содержит множество углублений или впадин, включая первое углубление 150 и второе углубление 160. Каждое из первого и второго углублений 150/160 имеют соединительную поверхность 152/162 к которой может быть прижата или прикручена соединительная деталь (например, гайка). Соединительные поверхности 152/162 могут быть преимущественно параллельными по отношению к поверхности 130 для износостойкой пластины. Вторая соединительная поверхность 162 преимущественно расположена между поверхностью с регулируемым наклоном первого углубления 150 и второго углубления 160 и образует V-образное ребро 190 или колено, которое поддерживает прочность или способствует упрочнению надрессорной балки 100. Поверхности с регулируемым наклоном углублений 150/160 могут проходить преимущественно перпендикулярно по отношению к соединительным поверхностям 152/162. Углубления 150/160 и соответствующие соединительные поверхности/поверхности с регулируемым наклоном могут образовывать W-образную форму, которая способствует прочности или целостности торца 110 надрессорной балки.
[0022] Верхнее болтовое отверстие 170, выполненное с возможностью приема первого крепежного элемента 174 (например, болта), проходит между верхним отверстием 171 поверхности 130 для износостойкой пластины и первой соединительной поверхностью 142 первого углубления 150. Аналогичным образом, нижнее болтовое отверстие 180, выполненное с возможностью приема второго крепежного элемента 184, проходит между нижним отверстием 181 поверхности 130 для износостойкой пластины и второй соединительной поверхностью 162 второго углубления 160. Нижнее болтовое отверстие 180 и второй крепежный элемент 184 являются больше по длине, чем верхнее болтовое отверстие 170 и первый крепежный элемент 174, вследствие большего расстояния между верхней поверхностью 120 надрессорной балки 100 и соответствующими отверстиями 171/181. Несмотря на это различие по длине, каждый крепежный элемент 174/184 проходит в отдельном углублении 150/160 на относительно равном расстоянии по отношению к верхней поверхности 120. Это упрощает установку соответствующих крепежных элементов 174/184 и при этом также обеспечивает структурную целостность надрессорной балки 100.
[0023] На фиг. 7 и 8 сопоставлены поперечные сечения двух различных надрессорных балок 2 и 100. Второй крепежный элемент 184 в нижнем болтовом отверстии 180 надрессорной балки 100 на фиг. 8 является значительно более доступным, чем аналогичный крепежный элемент 27 надрессорной балки 2 на фиг. 7, потому что соединительная деталь (например, гайка) оказывается ближе к верхней поверхности 120 надрессорной балки. Кроме того, поскольку второй крепежный элемент 184 находится внутри своего собственного углубления 160, первый крепежный элемент 174 не мешает затягиванию или другим процедурам по установке второго крепежного элемента 184. Кроме того, вторая соединительная поверхность 182, к которой может быть прижата любая соединительная деталь, образует часть изгиба, что улучшает структурную целостность надрессорной балки 100 по сравнению с отверстиями 24 для доступа в надрессорной балке 100.
[0024] Согласно описанным конструкциям, крепежные элементы 174/184 (например, болты и гайки) износостойкой пластины являются легкодоступными без достижения через небольшие отверстия 24 в верхней поверхности надрессорной балки 100. Крепежные элементы проходят через надрессорную балку, но не выступают над верхней поверхностью 120 торца 110 надрессорной балки. Углубления 150/160 сделаны достаточно большими, чтобы обеспечивать пространство для гаечного ключа. Структурная целостность надрессорной балки поддерживается, поскольку здесь отсутствуют отверстия для доступа к крепежным элементам, и только болтовое отверстие, которое проходит через наклонную поверхность надрессорной балки и верхнюю поверхность надрессорной балки, производит силы сжатия на надрессорную балку посредством болтов, что поддерживают литые ребра внутри надрессорной балки.
[0025] В конкретных примерах надрессорных балок, которые описаны в настоящем документе, использованы два болта на пластине, причем верхний болт имеет длину, составляющую приблизительно 2 дюйма (50 мм), и полный диаметр стержня, составляющий приблизительно 0,25 дюйма (6,4 мм) между головкой и резьбой улучшения прочности, а длина нижнего болта составляет приблизительно 4 дюйма (100 мм).
[0026] В конкретных примерах описанной конструкции надрессорной балки также использованы предохранительные «язычки», которые являются достаточными для удерживания пластины в том невероятном случае, когда оба болта разрушаются, но не проходят в углы кармана фрикционного башмака надрессорной балки и оказываются более доступными в целях обработки с применением стандартных инструментов для отделки отливок.
[0027] В настоящей заявке также описаны способы установки износостойкой пластины на надрессорную балку тележки железнодорожного вагона. Способ может включать установку износостойкой пластины на разнообразные примеры надрессорных балок тележек железнодорожных вагонов, которые описаны выше. В качестве одного примера, способ включает введение первого крепежного элемента через первое нижнее болтовое отверстие таким образом, что дальний торец первого крепежного элемента проходит в первое углубление. Способ также включает введение второго крепежного элемента через второе нижнее болтовое отверстие таким образом, что дальний торец второго крепежного элемента проходит во второе углубление. Первый крепежный элемент фиксирован посредством применения первой соединительной детали (например, гайки) на дальнем торце первого крепежного элемента и прижатие первой соединительной детали к поверхности с регулируемым наклоном первого углубления. Второй крепежный элемент также фиксирован посредством применения второй соединительной детали на дальнем торце второго крепежного элемента и прижатие второй соединительной детали к поверхности с регулируемым наклоном второго углубления. В некоторых случаях второй крепежный элемент является длиннее, чем первый крепежный элемент.
[0028] В настоящей заявке описаны предпочтительные варианты осуществления и примеры надрессорных балок тележек железнодорожных вагонов и соответствующих способов соединения износостойких пластин, которые являются иллюстративными, но не ограничительными. Специалисты в данной области техники понимают, что описанные примеры могут быть модифицированы и/или объединены друг с другом без выхода за пределы объема изобретения, описанного в настоящем документе. Кроме того, признаки одного варианта осуществления или примера могут быть объединены с признаками других вариантов осуществления или примеров с получением следующих вариантов осуществления или примеров, если это оказывается желательным. Все документы, которые процитированы, обсуждены или определены в настоящей заявке, во всей своей полноте включены в настоящий документ посредством ссылки.