БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых двухосных тележках модели 18-100 грузовых вагонов (Вагоны / Под ред. Л.А.Шадура. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.) боковая рама выполнена в виде стальной отливки, в средней части которой расположен рессорный проем, образованный верхним поясом, нижним горизонтальным поясом и двумя вертикальными колонками, на которых имеются упоры для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев. В нижней части рессорного проема выполнена опорная поверхность для размещения рессорного комплекта, на которой отлиты бонки для установки и ограничители от смещения пружин. Сечения наклонных поясов и вертикальных колонок имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок, а нижний и верхний пояса имеют в сечении коробчатую форму. На концах боковой рамы расположены челюстные проемы с наружными и внутренними челюстными направляющими.
Такая конструкция двухосной тележки имеет следующие недостатки, обусловленные конфигурацией боковой рамы.
Наличие открытых сечений боковой рамы в наклонном поясе уменьшает площадь его сечения и приводит к росту напряжений в нем при действии растягивающих нагрузок. Сопряжение вертикальных колонок с нижним поясом по малому радиусу приводит образованию концентраторов напряжений и, как следствие, трещин в нижних углах рессорного проема. Совпадение преломления верхнего пояса в надбуксовую зону с вертикальной плоскостью, проходящей через зону сопряжения наклонный пояс - буксовый проем, приводит к развитию трещин и отлому наружной челюстной направляющей в процессе эксплуатации при действии вагонного замедлителя.
Известно большое количество конструкций боковых рам тележки грузового вагона, выполненных в виде стальной отливки с различными решениями, направленными на увеличение прочности рамы в критических зонах.
Ближайшим аналогом к заявляемой полезной модели является конструкция боковой рамы железнодорожной тележки (RU 111503, B61F 5/52 от 20.07.2011) в виде стальной отливки, состоящей из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, которые образуют совместно с горизонтальными поясами рессорный проем и наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, которые имеют наружные и внутренние челюстные направляющие. В нижней части рессорного проема расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин.
В зоне сопряжения горизонтальных надбуксовых участков с внутренними челюстными направляющими имеются наружные усиливающие ребра в виде перевернутой запятой, которые соединяют между собой горизонтальные надбуксовые участки, наклонный пояс, вертикальные стенки челюстной направляющей и радиусный переход внутреннего угла надбуксового участка боковой рамы. Диаметр расширенной части усиливающих ребер составляет не менее 50 мм.
Во внутренней полости боковой рамы в зоне сопряжения нижних стенок наклонных поясов, вертикальных стенок челюстных направляющих и горизонтальных надбуксовых участков имеются дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов внутренних углов горизонтальных надбуксовых участков. Дополнительные ребра, размещенные параллельно нижним стенкам наклонных поясов, расположены в разных плоскостях по отношению к нижним стенкам наклонных поясов. Длина этих ребер не менее 60 мм.
Недостатками данной конструкции боковой рамы является недостаточная прочность рамы в зоне буксового проема, в зоне сопряжения наклонного пояса с горизонтальным опорным участком буксового проема и в зоне сопряжения вертикальных колонок с нижним поясом, которая может стать причиной появления трещин и снижения надежности боковой рамы.
Задачей полезной модели является разработка боковой рамы тележки грузового вагона надежной в эксплуатации.
Технический результат заключается в повышении долговечности при эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что боковая рама тележки грузового вагона, выполненная в виде стальной отливки, состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки пружин и ограничителями смещения пружин, наклонных поясов, образующих совместно с вертикальными колонками технологические окна, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие, причем наружные направляющие челюстных проемов выполнены коробчатого сечения, а внутренние направляющие челюстных проемов имеют отверстие в горизонтальной полке.
Сопряжение горизонтального опорного участка буксового проема с наклонным поясом выполнено с наружными ребрами высотой Н равной 42±4 мм и длиной L, равной 660±4 мм, начинающимися над горизонтальным опорным участком буксового проема и продолжающимися на наклонном поясе, а также с внутренними локальными утолщениями в форме усеченного пояса на вертикальных боковых стенках с центром образующей в вершине угла между горизонтальным опорным участком и вертикальной стенкой внутренней челюстной направляющей.
Во внутренней полости нижнего горизонтального пояса по центру имеется вертикальное продольное ребро, продолжающееся вдоль всей опорной поверхности рессорного проема. Нижние углы рессорного проема со стороны подвесок триангеля имеют внутренние локальные утолщения в форме усеченного конуса с центром образующей в вершине угла.
Внутреннее усиливающее ребро в наклонном поясе расположено по касательной к радиусу нижнего угла рессорного проема, образует угол а равный 8±1=2° с нижней полкой наклонного пояса и сопрягается с технологическим окном.
Во внутренней полости нижней стенки наклонного пояса выполнено ребро, выходящее из угла сопряжения нижней стенки наклонного пояса с горизонтальной полкой внутренней челюстной направляющей, сонаправленное с нижней стенкой наклонного пояса и продолжающееся до сопряжения вертикальной стенки внутренней челюстной направляющей с горизонтальным опорным участком буксового проема.
Сопряжение боковых стенок вертикальных колонок с опорной поверхностью рессорного проема со стороны подвесок триангеля по радиусу у внутреннего угла рессорного проема R1, который составляет 40 мм, и R2 равный 10 мм у наклонного пояса.
Ограничители смещения подклиновых пружин в рессорном проеме выполнены без усиливающих ребер в месте перехода опорной поверхности на вертикальные стенки рессорного проема Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид боковой рамы тележки грузовых вагонов с разрезом по продольной плоскости;
- на фиг.2 показана аксонометрическая проекция боковой рамы с вырезом.
Боковая рама (фиг.1) тележки грузового вагона, выполненная в виде стальной отливки, состоящая из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками 3, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем 4, в нижней части которого расположена опорная поверхность 5 с бонками 6 для установки пружин и ограничителями 7 смещения пружин, наклонных поясов 8, образующих совместно с вертикальными колонками технологические окна 9, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками 10 буксовых проемов 11, имеющих наружные 12 и внутренние 13 челюстные направляющие.
Наружные направляющие 11 буксовых проемов выполнены коробчатого сечения, внутренние направляющие челюстных проемов имеют отверстие в горизонтальной полке 14.
Сопряжение горизонтального опорного участка буксового проема с наклонным поясом выполнено с наружными ребрами 15 высотой Н (длиной 42±4 мм) и длиной L (длиной 660±4 мм), начинающимися над горизонтальным опорным участком буксового проема и продолжающимися на наклонном поясе, а также с внутренними локальными утолщениями 16 на вертикальных боковых стенках в форме усеченного конуса с центром образующей в вершине угла между горизонтальным опорным участком буксового проема и вертикальной стенкой внутренней челюстной направляющей.
Во внутренней полости нижнего горизонтального пояса по центру имеется вертикальное продольное ребро 17, продолжающееся вдоль всей опорной поверхности рессорного проема. Нижние углы рессорного проема со стороны подвесок триангеля имеют внутренние локальные утолщения 18 в форме усеченного конуса с центром образующей в вершине угла.
Внутреннее усиливающее ребро 19, выполненное в наклонном поясе, расположено по касательной к радиусу нижнего угла рессорного проема, образует угол α (составляющий 8±2°) с нижней полкой наклонного пояса и сопрягается с технологическим окном.
Во внутренней полости наклонного пояса выполнено усиливающее ребро 20, выходящее из угла сопряжения нижней стенки наклонного пояса с горизонтальным полкой внутренней челюстной направляющей, сонаправленное с нижней стенкой наклонного пояса и продолжающиеся до сопряжения вертикальной стенки внутренней челюстной направляющей 12 с горизонтальным опорным участком буксового проема.
Выполнение сопряжения боковых стенок вертикальных колонок с опорной поверхностью рессорного проема со стороны подвесок триангеля по радиусу у внутреннего угла рессорного проема R1, который составляет 40 мм, и R2 у наклонного пояса равного 10 мм и выполнение ограничителей смещения подклиновых пружин (21) в рессорном проеме без усиливающих ребер в месте перехода опорной поверхности на вертикальные стенки рессорного проема снижает концентрацию напряжений в месте перехода вертикальной стенки к опорной поверхности рессорного проема.
Боковая рама тележки грузового вагона работает следующим образом.
Основным несущим элементом боковой рамы является наклонный пояс 8, который растягивается при приложении к боковой раме, опертой в буксовых проемах 11 на колесные пары, нагрузки через опорную поверхность 10 рессорного проема 11. Наличие во внутренней полости наклонного пояса ребер 19 и 20 и внутренних локальных утолщений 18 обеспечивают снижение механических напряжений в нем и повышают прочность и долговечность боковой рамы.
Наличие наружного ребра (15), внутреннего локального утолщения (16) и выполнение наружной направляющей коробчатого сечения обеспечивают снижение напряжений в буксовом проеме и зоне сопряжения наклонного пояса с горизонтальным опорным участком буксового проема, что также повышает прочность и долговечность боковой рамы.
Нижний горизонтальный пояс рессорного проема 17 воспринимает нагрузку от рессорного комплекта и надрессорной балки. Наличие во внутренней полости нижнего горизонтального пояса вертикального ребра 17, в нижних углах рессорного проема внутренних локальных утолщений 18 и выполнение ограничителей смещения подклиновых пружин 21 без усиливающих ребер в месте перехода опорной поверхности на вертикальные стенки обеспечивают снижение механических напряжений в проблемной зоне и повышают прочность и долговечность боковой рамы.
Обзорное окно 9 в конструкции боковой рамы обеспечивает доступ к тормозным колодкам.