НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к надрессорным балкам тележек железнодорожных вагонов, а именно к узлам воспринимающим нагрузку от пятника рамы кузова вагона.
Известна конструкция центральной опоры железнодорожного вагона [Патент США №3713710 US C1 308/137 от 30.01.1973], включающая в себя надрессорную балку с подпятником. На зеркале подпятника установлена износостойкая пластина, а бурт подпятника защищен с помощью фиксируемых полуколец. Полукольца зафиксированы с помощью сварки по стыкам и посредством вспомогательных элементов крепятся к бурту подпятника для фиксации от вертикальных перемещений. Вспомогательные элементы могут быть выполнены в виде планок, вставляемых в пазы полуколец и привариваемых к бурту подпятника, выступов на полукольцах или бурте, вставляемых в аналогичные углубления ответной части, или втулок, запрессованных в подпятник, к которым крепятся полукольца.
Недостатком данной конструкции является необходимость механической обработки подпятника с большой степенью точности. Сложность изготовления и установки полуколец, а так же невозможность их быстрой замены при ремонте надрессорной балки. Вместе с этим возникают сложности при сварке колец между собой ввиду неудовлетворительной свариваемости износостойкого металла.
Также известен износостойкий защитный узел на деталях железнодорожной тележки [Патент РФ на полезную модель №33914 от 07.07.03], состоящий из опорной и рабочей поверхностей с закрепленным между ними износостойким элементом, выполненным из биметалла, содержащего слой углеродистой стали, приваренный к опорной поверхности и слой легированной износостойкой стали, взаимодействующей с рабочей поверхностью.
Данный защитный узел выбран в качестве прототипа.
К недостаткам прототипа относится большая трудоемкость изготовления данного узла, а также расслоение биметалла в процессе эксплуатации.
Задачей заявляемой полезной модели является создание защиты подпятникового узла, обеспечивающей минимальный износ бурта подпятника надрессорной балки при повышении надежности и стойкости основного металла бурта к образованию трещин.
Поставленная задача решается за счет плавного повышения твердости металла бурта подпятника надрессорной балки от твердости основного металла на глубине 5 мм до твердости металла на поверхности бурта, необходимой для повышения износостойкости данного узла.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что надрессорная балка тележки железнодорожного вагона выполнена в виде бруса замкнутого коробчатого сечения, равного сопротивлению изгиба, состоящего из опорных поверхностей, верхнего и нижнего поясов, опорной колонки с выполненным в верхней части подпятником, бурт которого имеет поверхностный слой переменной по глубине твердости, уменьшающейся от твердости, обеспечивающей повышенную износостойкость на поверхности до твердости основного металла на глубине до 5 мм при неизменном химическом составе металла надрессорной балки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре I показан общий вид надрессорной балки, на фигуре II - вид сверху подпятника надрессорной балки, на фигуре III - график распределения микротвердости по глубине закаленной дорожки на образце - вырезе из металла бурта надрессорной балки.
Надрессорная балка тележки железнодорожного вагона состоит из верхнего пояса 1, опорных поверхностей 2 выполненных за одно с нижним поясом, опорной колонки 4 с выполненным в ее верхней части подпятником 3, имеющем опорную поверхность 5 и бурт 6.
Рабочую поверхность бурта 6 подпятника 3 надрессорной балки подвергают воздействию плазмы электрической дуги, при этом основной металл,
за счет фазовых и структурных изменений приобретает необходимую твердость на глубину не более 5 мм, превышающую твердость основного металла. За счет воздействия плазмы электрической дуги, поверхностный слой металла приобретает более высокую твердость, при этом твердость постепенно снижается по мере углубления в металл и достигает показателей основного металла на глубине до 5 мм.
2
2
Технический результат от использования заявляемой полезной модели заключается в том, что при повышении износостойкости бурта подпятника за счет увеличения твердости его поверхностного слоя (рабочей поверхности) достигается плавный переход в структуре единого низкоуглеродистого металла от показателей высокой твердости (300 кг/мм) на его поверхности до показателей основного металла надрессорной балки (180 кг/мм) на глубине до 5 мм, при соблюдении неизменности химического состава единой детали. Данный результат позволяет исключить резкий перепад твердости, что достигается при наплавке поверхностного слоя или приварке более твердой стали, и соответственно исключает возможность образования концентраторов напряжений, а следовательно и увеличивается долговечность и срок службы надрессорной балки в целом.
В настоящее время изготовлены опытные образцы надрессорных балок для проведения всесторонних испытаний.
Описанная надрессорная балка разработана по инициативе Заявителя, без выполнения работ по государственному контракту.