ДВУХОСНАЯ ТЕЛЕЖКА ГРУЗОВОГО ВАГОНА С УПРУГОЙ СВЯЗЬЮ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ И БОКОВОЙ РАМЫ

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использовано в конструкциях тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых тележках грузовых вагонов (Вагоны / Под ред. Л.А.Шадура. - М.: Транспорт, 1980 - 439 с.) боковая рама своими концевыми проемами опирается на буксу колесной пары, которая может перемещаться в пределах продольного и поперечного зазора.
Такая конструкция буксового узла имеет следующие недостатки.
Из-за отсутствия подвешивания между буксами колесных пар и боковыми рамами, последние увеличивают неподрессоренную массу тележки, что приводит к росту ударных воздействий на железнодорожный путь. Ударные воздействия на боковую раму и подшипники приводят к их низкой надежности.
Колесные пары за счет имеющихся между корпусом буксы и боковой рамой зазоров могут перемещаться вдоль и поперек оси тележки. Возникающие при этом силы трения приводят к интенсивному износу боковых рам.
Отсутствие упругих сил, центрирующих буксы колесных пар относительно рамы тележки, приводит к тому, что извилистое движение колесных пар по железнодорожному пути вызывает виляние тележки и вагона в целом при скоростях свыше 70 км/ч. Эффект виляния вагона в пути приводит к повышению износа колес и рельсов, создает условия для схода подвижного состава с железнодорожного пути и ограничивает использование тележки при повышенных скоростях движения и осевых нагрузках.
При вхождении вагона из прямого участка пути в кривую рама тележки под действием внешних сил принимает конфигурацию параллелограмма, что совместно с наличием зазоров между корпусом буксы и боковой рамой, вызывает отклонение колесных пар от радиального положения и как следствие - интенсивный износ гребней колес тележки и рельсов железнодорожного пути.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция тележки двуосной для грузовых вагонов (Патент RU 2275308 от 27.04.2006 г.).
В данной тележке опорные поверхности боковых рам и адаптеров кассетных подшипников образованы четырьмя плоскостями, имеющими противоположные и попарно равные углы наклона α и β соответственно к продольной и поперечной осям тележки, между опорными плоскостями боковых рам и каждым из адаптеров установлены по два упругих элемента, состоящих из чередующихся слоев эластичного материала и гнутых
металлических пластин с двумя опорными плоскостями, имеющими углы наклона +β и -β к поперечной оси тележки.
Недостатком данной конструкции является то, что опорные поверхности боковой рамы и адаптера кассетного подшипника выполнены в виде плоскостей, имеющих противоположные и равные углы наклона к вертикальной плоскости, проходящей через центр оси колесной пары. Наличие плоских опорных поверхностей на боковой раме приводит к появлению на ней тупого угла в центре буксового проема и тупых углов в зоне перехода от опорных поверхностей к наклонному поясу и концевой части, являющихся концентраторами механических напряжений при приложении вертикальной нагрузки к боковой раме и продольной - к оси колесной пары.
Наличие плоских опорных поверхностей на адаптере подшипника приводит к повышению его массы, а также к тому, что контактные напряжения между адаптером и подшипником сосредотачиваются в его верхней части.
Таким образом, в конструкции, выбранной в качестве прототипа, механические напряжения, действующие в зонах опорной поверхности боковой рамы и между адаптером и подшипником повышены, вследствие чего снижается их срок службы.
Задачей полезной модели является разработка двухосной тележки грузового вагона надежной в эксплуатации.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в обеспечении более эффективного и надежного взаимодействия, между подшипниками и боковыми рамами тележки грузового вагона.
Технический результат достигается тем, что в двухосной тележке грузового вагона с упругой связью колесной пары и боковой рамы опорные поверхности боковых рам и адаптеров кассетных подшипников образованы двумя круговыми секторами попарно равных радиусов, симметрично сдвинутыми в противоположные стороны от вертикальной плоскости, проходящей через центр оси колесной пары, между опорными поверхностями боковых рам и каждым из адаптеров установлены по два упругих элемента, состоящих из цилиндрических металлических пластин и цилиндрических слоев эластичного материала, имеющих постоянную ширину, разную для каждого слоя, большую со стороны адаптера и меньшую со стороны боковой рамы.
1
1
2
3
Количество слоев эластичного материала может составлять 3, толщина эластичного слоя, h, 20...25 мм, посадочный радиус эластичного слоя на адаптер, R, 200...210 мм, угол раствора сектора цилиндра, α, 20...25°, ширина эластичного слоя со стороны адаптера, b, 170...180 мм, среднего, b, 160...170 мм, со стороны боковой рамы, b, 140...150 мм, угол
установки, β, 60...65°. Переменная ширина слоев эластичного материала обеспечивает их равномерную деформацию.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где показан вариант его конструктивного исполнения:
- на фиг.1 изображен элемент тележки с установкой упругих элементов между боковой рамой и адаптером кассетного подшипника;
- на фиг.2 показана геометрия упругого элемента в соединении адаптера подшипника с боковой рамой.
2
1
Боковая рама 6 имеет буксовый проем, верхний лист которого имеет над центром оси колесной пары 5 горизонтальный прямолинейный участок 10, переходящий в цилиндрические опорные поверхности радиуса R, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось колесной пары. Опорные поверхности боковой рамы опираются на два упругих элемента 1, которые в свою очередь опираются на опорные цилиндрические поверхности радиуса R адаптеров 4, опирающихся на кассетный подшипник 9 колесной пары 5.
1
2
3
Упругие элементы 1 состоят из чередующихся цилиндрических слоев эластичного материала 2 и гнутых цилиндрических металлических пластин 3, крайними из которых они опираются на адаптер 4 и боковую раму 6 без возможности относительного смещения. В сечении радиально-поперечной плоскостью (А-А) слои эластичного материала имеют разную ширину b, b, b, большую со стороны адаптера и меньшую со стороны боковой рамы.
Продольные и поперечные упругие перемещения между колесной парой 5 и боковой рамой 6 ограничены зазорами между вертикальными поверхностями боковой рамы и адаптера 4. Вертикальная подъемка боковой рамы 6 над колесной парой 5 ограничена тросом 8, пропущенным через отверстия в боковой раме под кассетным подшипником 9.
Упругая связь колесной пары и боковой рамы для двухосной тележки грузового вагона работает следующим образом. При движении по железнодорожным путям вертикальные и горизонтальные нагрузки от кузова через боковые рамы 6 передаются на ось колесных пар 5 через цилиндрические опорные поверхности 7, упругие элементы 1, опорные поверхности 11 и адаптеры 4. От колесных пар нагрузка действует на рельсы.
Упругие элементы 1 между адаптером 4 и боковой рамой 6 обеспечивают заданную величину жесткости в продольном, поперечном и вертикальном направлении. При воздействии внешних сил на тележку, перемещению боковых рам относительно колесных пар в пределах продольных и поперечных зазоров, а также появлению ударных нагрузок, износов и концентрации механических напряжений в них препятствуют упругие элементы 1,
которые центрируют колесные пары относительно рамы тележки, снижают ударное воздействие на путь, перераспределяют действующие нагрузки.
Использование цилиндрической формы упругих элементов позволяет создать форму буксового проема боковой рамы без концентраторов механических напряжений, обеспечивает более равномерное нагружение роликов, повышая долговечность подшипника.
В настоящее время на заявляемую конструкцию упругой связи колесных и боковой рамы тележки грузовых вагонов разработаны чертежи, изготовлены опытные образцы и проводятся их испытания.