НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях надрессорных балок тележек грузовых вагонов.
Из патента РФ № 180702 на полезную модель известен износостойкий узел надрессорной балки с карманами, включающий износостойкую вставку и пластины, причем износостойкая вставка и пластины выполнены единой стальной конструкцией П-образной формы, установленной в карманы надрессорной балки с возможностью одновременной защиты наклонной и боковых поверхностей кармана от истирания, при этом износостойкая вставка к надрессорной балке закреплена при помощи винта и заклепок.
Недостатком полезной модели по патенту № 180702 является ненадежность износостойкого узла надрессорной балки, обусловленная креплением износостойкой вставки к надрессорной балке посредством винтов и заклепок. Такое крепление со временем будет терять свои прочностные свойства вследствие постоянного воздействия динамических нагрузок. Кроме того, крепление вставки посредством узла и заклепок усложняет процесс сборки износостойкого узла.
Из патента РФ № 2698273 на изобретение известен фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона, включающий рессорный комплект, состоящий из внешних и внутренних пружин, два клина, симметрично расположенных в карманах надрессорной балки и состоящих из двух зеркальных частей, каждая из которых имеет наклонную, верхнюю, опорную поверхности, заднюю стенку, наружные и внутренние боковые стенки, причем задние стенки прижаты к фрикционным планкам боковой рамы, а между наклонными поверхностями клина и кармана надрессорной балки установлены износостойкие вставки, при этом карман надрессорной балки имеет боковые поверхности с боковыми износостойкими вставками, площадку для опоры на внешнюю пружину рессорного комплекта, с отверстием для внутренней пружины рессорного комплекта, взаимодействующей с опорной поверхностью каждой части клина, причем внутренние боковые стенки каждой части клина имеют отверстия для установки распорной пружины, прижимающей части клина наружными боковыми стенками к износостойким вставкам боковых поверхностей кармана надрессорной балки.
Недостатком фрикционного гасителя колебаний по патенту № 2698273 является то, что износостойкие вставки установлены в карманах надрессорной балки свободно, без их крепления к стенкам карманов надрессорной балки. Такая установка износостойких вставок может привести к их перекосу в результате динамических нагрузок в процессе эксплуатации вагона.
Из патента РФ № 101987 на полезную модель известен фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона, состоящий из двух симметрично расположенных клиньев, прижатых весом вагона своими вертикальными поверхностями к фрикционным планкам боковой рамы, а наклонными поверхностями - к карманам надрессорной балки, при этом фрикционные планки боковой рамы параллельны, фрикционный клин состоит из двух зеркальных частей, наклонные поверхности которых, имеющие длину b, образуют угол α к горизонтали и обращены друг к другу под углом β, а вертикальные поверхности, имеющие длину l, выступают вниз относительно опорной поверхности на пружину на величину u, в кармане надрессорной балки на наклонной поверхности установлена износостойкая вставка, наклонные поверхности которой взаимодействуют с наклонными поверхностями двух частей клина, на боковых стенках установлены износостойкие пластины, на пересечении вертикальной поверхности и боковой поверхности клина выполнено углубление, высота которого h соответствует допустимой величине подъема клина при износе, а глубина g - допустимой величине износа вертикальной поверхности.
Недостатком технического решения по патенту № 101987 является его ненадежность, обусловленная отсутствием жесткой связи между фрикционным клином и надрессорной балкой, что при забеганиях боковых рам может привести к перекосу фрикционного клина относительно кармана надрессорной балки. Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание надежного износостойкого узла надрессорной балки, упрощение изготовления износостойкого узла.
Из патента № 111085 на полезную модель известна двухосная тележка грузового вагона, включающая надрессорную балку с боковыми скользунами, состоящими из корпуса с размещенной в нем двухрядной цилиндрической пружиной и колпака, установленными на плоских опорных площадках верхнего пояса, опирающуюся концевыми частями с карманами, симметричными продольно и поперечно вертикальным плоскостям с наклоненными под углом α к горизонтальной плоскости поверхностями и вертикальными боковыми стенками, содержащими вставки, через пару подпружиненных фрикционных клиньев с наклоненными под углом α к горизонтальной плоскости наклонными поверхностями и центральное рессорное подвешивание на две боковые рамы, которые через скобы опорных поверхностей буксовых проемов и адаптеры опираются на колесные пары, отличающаяся тем, что вставка кармана состоит их двух частей призматической формы, приваренных между наклонной поверхностью и вертикальными боковыми стенками кармана, образующих наклонные поверхности, обращенные друг к другу под углом β, взаимодействующих с обращенными друг к другу под углом β наклонными поверхностями фрикционного клина, выполненного цельным, корпус бокового скользуна выполнен в форме стакана, а колпак бокового скользуна выполнен в форме перевернутого стакана, внутрь которого заходит корпус, скоба имеет изогнутые вертикальные захваты с вырезами под ограничители продольных перемещений, плотно прилегающие к боковым поверхностям адаптера.
Недостатком полезной модели по патенту № 111085 является ее недостаточная надежность при взаимодействии фрикционного клина с вставками в карманах надрессорной балки.
Полезная модель по патенту № 111085 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью - создание надрессорной балки, надежной и простой в изготовлении, обеспечивающей высокие ходовые качества железнодорожной тележки.
Технический результат, достигаемый полезной моделью - повышение надежности износостойкого узла надрессорной балки при сохранении высоких ходовых качеств тележки грузового вагона за счет обеспечения более жесткой связи между надрессорной балкой и клином, а также упрощение процесса изготовления износостойкого узла надрессорной балки.
Технический результат достигается тем, что в надрессорной балке тележки грузового вагона, выполненной с карманами для размещения фрикционных клиньев, имеющих объемную форму, симметричную в плане относительно центральной оси симметрии, в карманах надрессорной балки установлены износостойкие вкладыши, которые имеют объемную форму, с одной стороны износостойкие вкладыши предназначены для взаимодействия со стенками карманов надрессорной балки, в которых они установлены, с наружной стороны износостойкие вкладыши предназначены для взаимодействия с фрикционными клиньями, согласно полезной модели в каждом кармане установлены на расстоянии друг от друга с образованием зазора два износостойких вкладыша, симметричные в плане относительно зазора, вкладыши прикреплены с одной стороны к стенке кармана надрессорной балки посредством сварки, наружные поверхности обоих вкладышей, установленных в одном кармане надрессорной балки, формируют общую наружную поверхность объемной формы, являющуюся ответной поверхности фрикционного клина, предназначенной для взаимодействия с указанными вкладышами, при этом форма поверхности фрикционного клина с ответной ей формой общей наружной поверхности вкладышей обеспечивают между фрикционным клином и вкладышами взаимодействие по принципу «клин-паз».
Общая наружная поверхность вкладышей образует в плане вогнутую объемную форму, ответную клиновидной в плане объемной форме фрикционного клина.
Общая наружная поверхность вкладышей образует в плане объемную клиновидную форму, при этом ответная ей поверхность фрикционного клина имеет объемную вогнутую форму.
Величина зазора между вкладышами составляет 1-7 мм.
Зазор между вкладышами выполнен прямолинейным.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом.
На фигуре изображена концевая часть надрессорной балки с карманами для фрикционных клиньев.
Позиции на фигуре:
1 - надрессорная балка;
2 - карманы для фрикционных клиньев;
3 - износостойкие вкладыши;
4 - фрикционный клин;
5 - зазор между вкладышами.
Заявляемая надрессорная балка 1 тележки грузового вагона выполнена с карманами 2 для размещения фрикционных клиньев 4, имеющих объемную форму, симметричную в плане относительно центральной оси симметрии; в карманах 2 надрессорной балки 1 установлены износостойкие вкладыши 3, которые имеют объемную форму; с одной стороны износостойкие вкладыши 3 предназначены для взаимодействия со стенками карманов 2 надрессорной балки, в которых они установлены; с наружной стороны износостойкие вкладыши 3 предназначены для взаимодействия с фрикционными клиньями 4. В каждом кармане установлены на расстоянии друг от друга с образованием прямолинейного зазора 5 два износостойких вкладыша 3, симметричные в плане относительно зазора 5; вкладыши 3 прикреплены с одной стороны к стенке кармана 2 надрессорной балки 1 посредством сварки; наружные поверхности обоих вкладышей 3, установленных в одном кармане 2 надрессорной балки 1, формируют общую наружную поверхность объемной формы, являющуюся ответной объемной форме поверхности фрикционного клина 4, предназначенной для взаимодействия с указанными вкладышами 3, при этом форма поверхности фрикционного клина 4 с ответной ей формой общей наружной поверхности вкладышей 3 обеспечивают между фрикционным клином 4 и вкладышами 3 взаимодействие по принципу «клин-паз».
Соединение по принципу «клин-паз» между вкладышами 3 и фрикционным клином 4 можно обеспечить двумя способами:
1 способ: фрикционный клин 4 имеет в плане объемную клиновидную форму, при этом общая наружная поверхность вкладышей 3 образует в плане ответную вогнутую объемную форму. В данном случае ответная общая наружная поверхность вкладышей 3 будет иметь в плане форму, приближающуюся к трапециевидной (с учетом зазора между вкладышами).
2 способ: общая наружная поверхность вкладышей 3 образует в плане объемную клиновидную форму, при этом ответная ей поверхность фрикционного клина 4 имеет объемную вогнутую форму. В данном случае ответная наружная поверхность фрикционного клина 4 будет иметь или треугольную или трапециевидную в плане форму.
Технический результат будет одинаковым при обоих способах обеспечения соединения по принципу «клин-паз» между вкладышами 3 и фрикционным клином 4.
Соединение вкладышей 3 со стенками карманов 2 посредством сварки, например, посредством полуавтоматической сварки сплошным или незамкнутым сварным швом, обеспечивает надежность их соединения по сравнению с соединением посредством винтов и заклепок. Надежность соединения вкладышей 3 со стенками карманов 2 исключает возможный перекос вкладышей 3 относительно стенок кармана 2 и относительно фрикционного клина 4 из-за динамических нагрузок в процессе эксплуатации вагонов. Соединение посредством сварки является более технологичным, чем соединение посредством винтов и заклепок, что обеспечивает упрощение изготовления износостойкого узла надрессорной балки.
Размещение вкладышей 3 симметрично на расстоянии друг от друга с одной стороны, обеспечивает надежность износостойкого узла надрессорной балки 1 (образованного износостойкими вкладышами 3 и фрикционными клиньями 4), а с другой стороны обеспечивает упрощение изготовления износостойкого узла надрессорной балки.
Обеспечение между вкладышами 3 и фрикционным клином 4 взаимодействия (под которым понимается, в том числе, контакт между клином 4 и вкладышами 3) по принципу «клин-паз» позволяет создать жесткую в плане связь между надрессорной балкой 1 и клином 4 при «забегании» боковых рам.
При этом в случае, если при таком «забегании» произойдет смещение фрикционного клина 4 относительно вкладышей 3, их выполнение с формой ответной клиновидной в плане форме фрикционного клина 4 будет способствовать возврату клина 4 в исходное рабочее положение, при этом наружная поверхность вкладышей 3, в этом случае, будет выполнять роль направляющих для клина 4.
Если клиновидную в плане форму имеет не фрикционный клин 4, а общая поверхность вкладышей 3, в этом случае, способствовать возврату клина 4 с вогнутой в плане формой, будут вкладыши 3, при этом взаимодействующая с ними поверхность клина 4 будет выполнять роль направляющих.
Точкой (в плане) фиксации положения фрикционного клина 4 относительно вкладышей 3 в обоих случаях будет являться точка максимального углубления. Такой точкой при клиновидной в плане форме клина 4 будет являться зазор между вкладышами 3.
Наиболее значительные нагрузки на износостойкие вкладыши имеют место по центральной продольной оси кармана. Размещение вкладышей 3 на расстоянии друг от друга с образованием между ними прямолинейного зазора, позволяет исключить контакт вкладышей 3 с фрикционным клином 4 по линии наиболее значительных динамических нагрузок, и, тем самым, позволяет разгрузить вкладыши 3 от «разрывных» сил, возникающих от взаимодействия с фрикционными клиньями 4 в процессе эксплуатации вагона и направленных на разделение вкладышей. В данном случае, за счет наличия расстояния между двумя вкладышами «разрывные» силы на себя воспринимает тело надрессорной балки, что позволяет уменьшить металлоемкость и габариты вкладышей.
При выполнении фрикционного клина 4 с наружной клиновидной в плане объемной поверхностью, взаимодействующей с вкладышами 3, наличие расстояния (зазора) между вкладышами 3 будет обеспечивать снижение вероятности повреждения вкладышей 3 и будет способствовать сохранению их целостности при взаимодействии вкладышей 3 с фрикционными клиньями 4 при динамических нагрузках в процессе эксплуатации вагона.
Если наоборот, фрикционный клин 4 будет выполнен с вогнутой формой с наклонными внутренними поверхностями, образующими в поперечном сечении треугольную (или трапециевидную) форму, наличие расстояния между вкладышами 3 будет обеспечивать снижение вероятности повреждения клина 4 и будет способствовать сохранению целостности клина 4 при взаимодействии с вкладышами 3 при динамических нагрузках в процессе эксплуатации вагона.
Величина зазора между вкладышами составляет 1-7 мм. Этого зазора достаточно для обеспечения технического результата. При ширине зазора менее 1 мм стороны вкладышей, по сути, будут смыкаться, и технический результат не будет достигаться. При ширине зазора более 7 мм будет иметь место контакт фрикционного клина непосредственно со стенкой кармана. В результате трения между карманом и фрикционным клином,  будет иметь место повреждение надрессорной балки и ее ослабление. В этом случае технический результат также не будет достигаться.
Сварное соединение вкладышей 3 со стенками карманов 2 также способствует более надежной и стабильной жесткой связи между клином 4 и надрессорной балкой в виду большей надежности и жесткости соединения по сравнению с болтовым соединением.
Таким образом, заявляемая полезная модель признаками отличительной части формулы позволяет повысить надежность износостойкого узла надрессорной балки, позволяет обеспечить более высокие ходовые качества тележки грузового вагона за счет обеспечения более жесткой связи тележки в плане между надрессорной балкой и клином, а также обеспечивает упрощение процесса изготовления износостойкого узла надрессорной балки.