БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная, модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.
Известны различные конструкции боковых рам тележек грузовых вагонов (RU 2323843 C1, B61F 5/52, 10.05.2008; UA 8939 U, B61F 5/52, 15.08.2005; US 5546869, B61F 5/52, 20.08.1996; US 6543367 B1, B61F 3/00, 08.04.2003). Они выполнены в виде стальной отливки и содержат верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, технологические окна, центральный рессорный проем. Для уменьшения напряжений при передаче эксплуатационных загрузок в зоне перехода от опорной площадки к вертикальным колонкам и наклонным поясам рамы предусмотрены внутренние ребра жесткости, расположенные на наклонных поясах, и наружные ребра жесткости на опорной площадке, а сами радиусные переходы от опорной площадки к вертикальным колонкам выполнены под прямым углом. Анализ напряженного состояния этих конструкций показывает скачок напряжений на радиусном переходе и недостаточную прочность рамы в этой зоне и в нижней части технологических окон, что снижает надежность конструкции. Причиной низкой прочности таких рам является дефекты литья: рыхлоты, усадочные раковины и иные литейные дефекты, появляющиеся в результате образования в этой зоне тепловых узлов, которые концентрируют эти дефекты.
В известной боковой раме предпринята попытка повышения надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости путем образования выступов у радиусных переходов от опорной площадки к вертикальным колонкам в зоне схождения наружных ребер. Выступы объединяют наружные ребра, сопряжены с их боковыми поверхностями и создают условия для направленной кристализации (см. патент RU 2294855 C1, B61F 5/52, 10.03.2007 - принят за прототип).
Недостатком конструкции является ее недостаточная прочность и низкий коэффициент запаса сопротивления усталости, что приводит к отказам в эксплуатации и уменьшению срока службы грузового вагона.
Техническим результатом, на решение которого направлена полезная модель, является повышение прочности боковой рамы в зоне рессорного проема, повышение ее надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости.
Указанный технический результат достигается тем, что в боковой раме, включающей верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, технологические окна, центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта, верхним поясом и вертикальными колонками, радиусные переходы от опорной площадки к вертикальным колонкам, внутренние ребра на наклонных поясах, примыкающие к радиусным переходам, выступы в зоне примыкания внутренних ребер к радиусным переходам, и наружные ребра, примыкающие к выступам, расстояние от центра радиусного перехода до вертикальной колонки меньше величины радиуса, внутренние ребра, примыкающие к радиусным переходам, соединены с технологическими окнами по касательной к их окантовкам, а ось каждого выступа совпадает с линией пересечения внутреннего ребра с цилиндрической поверхностью радиусного перехода.
К каждому выступу примыкают два наружных ребра, одно из которых является продолжением опорной площадки, второе - продолжением радиусного перехода.
Расстояние от центра радиусного перехода до вертикальной колонки составляет 0,5…0,8 величины радиуса.
Сравнение предлагаемого технического решения с приведенными аналогами и прототипом позволило установить наличие отличительных от них признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид боковой рамы,
на фиг.2 - вид А на фиг.1,
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2,
на фиг.4 - выносной элемент В на фиг.1,
на фиг.5 - выносной элемент В на фиг.1, аксонометрическая проекция.
Боковая рама содержит верхний горизонтальный 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, связывающие верхний 1 и нижний 4 пояса, вертикальные колонки 7, технологические окна 8 и центральный рессорный проем 9. Рессорный проем ограничен опорной площадкой 5, верхним горизонтальным поясом 1 и вертикальными колонками 7. В нижней части рессорного проема выполнены радиусные переходы 10 от опорной площадки 5 к вертикальным колонкам 7. К радиусным переходам примыкают внутренние ребра 11 наклонных поясов 6, при этом ребра доходят до технологических окон 8 и соединены с ними по касательной к их окантовкам 12. В ребрах выполнены технологические отверстия 13. Замыкание ребер 11 на окантовках 12 технологических окон способствует плавному рассеиванию напряжений в зоне радиусного перехода.
В зоне примыкания внутренних ребер 11 к радиусным переходам 10 выполнены выступы 14 цилиндрической формы, с которыми связаны наружные ребра 15, 16: ребро 15 является продолжением верхней части радиусного перехода 10, а ребро 16 выполнено как продолжение опорной площадки 5. Ось 17 каждого выступа совпадает с линией пересечения внутреннего ребра 11 с цилиндрической поверхностью радиусного перехода.
Цилиндрическая поверхность радиусного перехода 10 выполнена радиусом R, центр которого находится на расстоянии l от вертикальной колонки 7, при этом расстояние l меньше величины радиуса и составляет 0,5…0,8R.
Достигнутый технический результат обеспечивает условия для направленной кристаллизации, устраняющей усадочные пористость, раковины, рыхлоты и образование трещин. Благодаря развитию внутренних ребер 11, новой ориентации выступов 14 и изменению геометрии радиусного перехода созданы условия для повышения прочности боковой рамы в нижней части рессорного проема, ее надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости.
Теоретические исследования заявляемой боковой рамы показали, что ее коэффициент запаса сопротивления усталости составляет 2,4, что позволяет обеспечить гарантийный и назначенный срок службы грузового вагона.
В настоящее время изготавливается опытная партия боковых рам с использованием предлагаемого решения, которая будет подвергнута испытаниям согласно установленным нормам.