Боковая рама тележки грузового вагона

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам и касается двухосных трехэлементных тележек подвижного состава.
В этих тележках одним из основных элементов является боковая рама. Она, как правило, соединена с буксовыми узлами, установленными между наружными и внутренними челюстными направляющими в буксовых проемах.
Однако такое соединение буксового узла с боковой рамой не обеспечивает равномерно распределенного восприятия нагрузок, возникающих при взаимодействии буксовых узлов с внутренней или наружной челюстями. Действительно, каждый буксовый проем боковой рамы, представляющий открытую П-образной формы конструкцию, состоящую из внутренней и наружной направляющих, жестко связанных между собой центральной частью боковой рамы - опорной полкой, взаимодействующей с опорной поверхностью буксы, испытывает, согласно положений курса сопротивления материалов, под действием тяговых и весовых нагрузок при движении состава максимальные напряжения в местах сопряжения направляющих с опорной полкой проема, причем концентрация сил и изгибающих моментов в углах буксовых проемов предельная и не зависит от площади и формы поперечного сечения названных элементов.
В связи с тем, что опорные поверхности боковой рамы в зоне рессорного комплекта и в зоне буксового проема 3 разнесены по высоте на величину не менее 345 мм, а также в связи с обладанием рессорного комплекта упругостью, при воздействии возмущающей поперечной силы, возникающей при движении вагона, на боковую раму действует крутящий момент, способствующий перекатыванию («перевалке») опорной поверхности буксового проема 3 рамы по опорной поверхности корпуса буксы или адаптера. Также, с учетом неровностей железнодорожного пути и возможной разницы по диаметру колес на одной оси до 1 мм, опорные поверхности корпусов букс или адаптеров подшипников на двух колесных парах в тележке практически всегда располагаются в скрещивающихся плоскостях и не сопрягаются с опорными поверхностями буксовых проемов боковой рамы тележки по плоскости. При этом при движении нагружения происходят скачкообразно, попеременно на разные стороны вертикальных стенок буксового проема рамы и корпуса подшипника качения.
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, при этом нижний пояс снабжен внутренней продольной перемычкой, расположенной в вертикальной продольной плоскости боковой рамы и соединяющей изнутри опорную площадку для рессорного комплекта с нижней стенкой нижнего пояса. Внутренняя продольная перемычка выполнена переменной высоты с участками меньшей высоты в месте расположения отверстий в опорной площадке для рессорного комплекта. Соединение опорной площадки для рессорного комплекта с нижней стенкой нижнего пояса выполнено по участкам между упомянутыми отверстиями. Внутренняя продольная перемычка расположена по всей длине нижнего пояса между радиусными переходами в наклонные пояса (RU №127349, МПК B61F 5/52, опубл. 27.04.2013).
Недостатком данной конструкции, является неравномерность нагружения во время эксплуатации боковой рамы, особенно в зоне буксового проема и переходного радиуса R55.
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 с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, установлены симметрично расположенные относительно продольной оси рамы внутренние ребра-перемычки, соединяющие изнутри боковые стенки рамы. В боковую раму в области технологических окон проема боковин радиусом R-51 дополнительно введены симметрично расположенные П-образные профили, у которых по бокам с внешней стороны в середине и в районе полки выполнены упрочняющие ребра (RU №164224, МПК B61F 5/00, опубл. 20.08.2016).
Недостатками известной конструкции, выбранной за прототип, являются неравномерность нагружения во время эксплуатации боковой рамы, особенно в зоне буксового проема и переходного радиуса R55, и неравномерность нагружения по ширине подшипников качения колесной пары.
Технический результат заключается в повышении надежности в эксплуатации боковых рам тележек, повышении ресурса подшипников колесных пар, сохраняя при этом технологичность изготовления боковых рам тележки за счет устранения неравномерности и скачкообразности нагружения боковой рамы, особенно в зоне буксового проема и переходного радиуса R55, и подшипников качения колесных пар при действии поперечных возмущающих сил, возникающих при движении вагона, способствуя при этом снижению отрицательного воздействия на железнодорожный путь.
Технический результат достигается тем, что боковая рама тележки грузового вагона содержит 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. Опорные поверхности буксовых проемов боковой рамы в поперечном сечении выполнены выпуклыми, на всей ширине криволинейной формы, образованной плоской поверхностью малой ширины посередине и наклонными поверхностями по бокам сечения, сопрягаемыми между собой радиусными переходами R, обеспечивающей контакт, возможно через сменный наличник, с опорной поверхностью сопрягаемой детали - корпусом буксы или адаптером подшипника - по поверхности с малой площадью контакта, с большей стороной, ориентированной параллельно направлению движения вагона.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 - представлен общий вид боковой рамы; на фиг. 2 - концевая часть боковой рамы; на фиг. 3 - разрез А-А боковой рамы.
Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс 1 замкнутого сечения с консолями 2, образующими буксовые проемы 3, нижний пояс 4 замкнутого сечения с опорной площадкой 5 для рессорного комплекта. Два наклонных пояса 6 и 7 замкнутого сечения связывают верхний 1 и нижний 4 пояса. Центральный рессорный проем 8 ограничен опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса 4, верхним поясом 1 и наклонными поясами 6 и 7. Опорные поверхности 9 буксовых проемов 3 боковой рамы в поперечном сечении выполнены выпуклыми и имеют криволинейную форму, образованную плоской поверхностью В малые ширины посередине и наклонными поверхностями по бокам сечения, сопрягаемыми между собой радиусными переходами R. Опорные поверхности 9 обеспечивают контакт, например, через сменный наличник, с опорными поверхностями сопрягаемой детали, например, корпусом буксы или адаптером подшипника (на фигурах не показаны), по поверхности с малой площадью контакта, с большей стороной, ориентированной параллельно направлению движения вагона.
Боковая рама тележки грузового вагона изготавливается из стальной отливки на автоматической формовочной линии в песчано-глинистые формы с получением стальной отливки, подлежащей дальнейшей механической обработке, обычно применяемой для изделий такого рода.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.
По сравнению с известным техническим решением предлагаемое позволяет повысить надежность в эксплуатации боковых рам тележек, повысить ресурс подшипников колесных пар, сохранив при этом технологичность изготовления боковых рам тележки.