Боковая рама тележки железнодорожного вагона

Полезная модель относится к области вагоностроения, в частности к конструкции тележки железнодорожного вагона, а именно к конструкции рамы боковой тележки железнодорожного вагона.
Известна боковая рама тележки железнодорожного вагона из патента на полезную модель RU № 176415 (опубл. 18.01.2018) «Боковая рама тележки грузового вагона». Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний и нижний горизонтальные пояса, соединённые между собой вертикальными колонками и наклонными поясами. На внешней поверхности боковой стенки боковой рамы в месте сопряжения внутренних углов буксовых проёмов с наклонными поясами выполнены усиливающие приливы-утолщения. Технический результат – повышение эксплуатационной надёжности боковой рамы за счёт улучшения её прочностных свойств достигается выполнением приливов-утолщений, выступающих над внешней поверхностью боковой стенки на высоту «h» и имеющих участки шириной «b» с плавным снижением высоты «h» до внешней поверхности боковой стенки. Приливы-утолщения дополнены участком шириной «d», с расстоянием «а» между крайними верхней и нижней точками прилива-утолщения. Недостатком аналога является отсутствие плавного перехода от усиливающих приливов-утолщений, расположенных на внешней поверхности боковой стенки боковой рамы в месте сопряжения внутренних углов буксовых проёмов с наклонными поясами, к менее усиленным элементам конструкции, что приводит к неравномерному распределению эксплуатационных нагрузок в процессе эксплуатации рамы боковой.
Также известна боковая рама тележки грузового вагона из патента на изобретение № US 1620498 «Side frame and journal box therefor» (дата регистрации 08.03.1927), что в переводе на русский язык означает «Боковая рама с буксовой коробкой». Боковая рама включает в себя верхний пояс, наклонные пояса, надбуксовые участки с горизонтальными опорными поверхностями. На боковой поверхности боковой рамы, перпендикулярно ей, выполнены три ребра жесткости. Каждое из трех ребер жесткости выполнено под углом к горизонтальной опорной поверхности надбуксового участка. Углы наклона ребер не равны, так как выполнены разной величины. Два крайних ребра жесткости не являются равноудаленными от центрального ребра жесткости. При этом ребра жесткости расположены таким образом, что оси симметрии всех трех ребер жесткости не пересекаются в вершине угла буксового проёма. Ребра жесткости соединяются вместе с фланцем буксовой коробки при помощи заклепок. Ребра жесткости выполнены в месте перехода от буксового проёма буксовой коробки до торцевой поверхностью фланца буксовой коробки.
Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком прототипа по патенту US 1620498 «Боковая рама с буксовой коробкой» является необходимость соединения фланца буксовой коробки с боковой рамой при помощи заклепок вблизи зон, испытывающих в эксплуатации высокие циклические и ударные (эксплуатационные) нагрузки, что снижает ремонтопригодность боковой рамы и ее работоспособность.
Заявляемой полезной моделью достигается решение технической проблемы - улучшение качества изделия «Тележка железнодорожного вагона» в целом и изделия «Рама боковая».
Технический результат, обеспечиваемый в результате реализации предлагаемой полезной модели, заключается в более равномерном распределении эксплуатационных нагрузок в буксовом проёме боковой рамы тележки железнодорожного вагона, что позволяет равномерно распределить эксплуатационные нагрузки в боковой раме, тем самым обеспечивается повышение эксплуатационной надежности в процессе эксплуатации боковой рамы и повышение эксплуатационной надежности тележки железнодорожного вагона в целом. В тележке железнодорожного вагона имеется четыре буксовых проёма и при «изломе», по меньшей мере, в одном буксовом проёме боковой рамы тележка полностью утрачивает свою функциональную сущность, что может привести к аварийной ситуации.
Кроме того, заявляемой полезной моделью достигается решение дополнительной технической проблемы - расширение арсенала средств определенного назначения, которое решается путем создания технического решения, «Боковая рама тележки железнодорожного вагона», альтернативного ранее известному техническому решению по патенту № US 1620498. При этом в качестве дополнительного технического результата, связанного с основным техническим результатом, рассматривается реализация полезной моделью указанного назначения, а именно «Боковая рама тележки железнодорожного вагона».
1
1
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что боковая рама тележки железнодорожного вагона содержит: верхний пояс 2, наклонные пояса 3, внешние челюсти 4, образующие буксовые проёмы 1, нижний пояс 17, вертикальные колонки 18, технологические отверстия 16. Верхний пояс 2, нижний пояс 17, вертикальные колонки 18 образуют в центральной части боковой рамы рессорный проём. Каждый из двух буксовых проёмов 1 также образован надбуксовым участком 5 с горизонтальной опорной поверхностью 6 сопряжением с внутренней стороны, верхнего пояса 2 и наклонного пояса 3, а сопряжением с внешней стороны, верхнего пояса 2 и внешней челюсти 4. С наружной стороны буксового проёма 1 на боковой стенке 7 выполняют полукруглое утолщение 8 с центром в вершине угла 9 буксового проёма 1. В частном варианте выполнения полезной модели наклонный пояс 3 выполняют с челюстным приливом 10. В частном варианте выполнения полезной модели между горизонтальной опорной поверхностью 6 надбуксового участка 5 и челюстным приливом 10 наклонного пояса 3 выполняют фигурный радиусный переход 11. В предлагаемом техническом решении частью буксового проёма 1 являются три ребра жесткости: крайнее ребро жесткости 12, среднее ребро жесткости 13, крайнее ребро жесткости 14, - расположенные в узле соединения горизонтальной опорной поверхности 6 надбуксового участка 5 и наклонного пояса 3. Три ребра жесткости 12, 13, 14 являются усиливающими ребрами, которые служат для равномерного распределения эксплуатационных нагрузок в узле соединения горизонтальной опорной поверхности 6 надбуксового участка 5 и наклонного пояса 3. Горизонтальная ось симметрии среднего ребра 13 жесткости совпадает с горизонтальной опорной поверхностью 6 надбуксового участка 5. Два крайних ребра жесткости 12, 14 направлены под углами наклона осей симметрии σ и σ к оси симметрии среднего ребра жесткости 13, при этом оси симметрии всех трех ребер жесткости 12, 13, 14 пересекаются в вершине угла 9 буксового проёма 1. Как показали исследования, сумма углов наклона осей симметрии крайних ребер жесткости 12, 14 к оси симметрии среднего ребра жесткости 13 составляет не более 90º. Только в этом случае эксплуатационные нагрузки будут более равномерно распределяться в узле соединения горизонтальной опорной поверхности 6 надбуксового участка 5 и наклонного пояса 3. В частном случае исполнения полезной модели крайние ребра жесткости 12, 14 выполняют равноудаленными от среднего ребра жесткости 13, при этом σ = σ. Три ребра жесткости 12, 13, 14 выполняют в месте перехода от окантовки 15 технологического отверстия 16 к полукруглому утолщению 8. В отличие от ребер жесткости прототипа US 1620498, которые крепятся к боковой раме при помощи заклепок, ребра жесткости в предлагаемом техническом решении отливают вместе с отливкой. В частном случае исполнения полезной модели крайние ребра жесткости выполнены длиннее среднего ребра жесткости.
1
Наилучший технический результат достигается при соблюдении следующих условий: углы наклона σ и σосей симметрии крайних ребер жесткости 12, 14 к оси симметрии среднего ребра жесткости 13 выполнены равными 20º.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом. На фигуре 1 показан эскиз боковой рамы.
На данный момент изготовлены опытные образцы с заявленной боковой рамой и проводятся их испытания.
Источники информации:
1. Патент «Боковая рама тележки грузового вагона» RU № 176415 (опубл. 18.01.2018).
2. Патент«Side frame and journal box therefor» № US 1620498 (дата регистрации 08.03.1927).