Тележка двухосная грузовых вагонов

Полезная модель относится к подвижному составу железных дорог и касается двухосных тележек грузовых вагонов.
При воздействии внешних сил на тележку, например, при вхождении тележки в кривые железнодорожных путей, при перемещении элементы тележки между собой соприкасаются, несмотря на пределы конструктивных зазоров, и в результате со временем происходит истирание элементов тележки (износ), в частности клиньев фрикционных.
Известна тележка подвижного состава железных дорог, содержащая надрессорную балку с подпятником и двумя боковыми скользунами, взаимодействующими с пятой и боковыми опорами кузова, пружины рессорного подвешивания, через которые надрессорная балка опирается на боковые рамы, при этом часть пружин рессорного подвешивания воспринимает нагрузку от надрессорной балки через  клинья, которые создают продольные силы нажатия на фрикционные планки упорных поверхностей боковых рам. Боковые рамы опираются на буксовые узлы колесных пар. Тележка содержит также рычажную передачу тормоза (Вагоны. Под ред. Л.А.Шадура, М.: Транспорт, 1980 г., стр.182).
Известна также тележка подвижного состава железных дорог, взятая за прототип, содержащая надрессорную балку с центрально расположенным подпятником и двумя боковыми скользунами, поджатыми в упорные плиты боковых опор кузова упругими элементами, выполненными из эластомерного материала и установленными на надрессорной балке. Надрессорная балка опирается на боковые рамы через пружины рессорного подвешивания, при этом часть пружин связана с надрессорной балкой через клинья для создания продольных сил нажатия на фрикционные планки, закрепленные на упорных поверхностях боковых рам (Ефимов В.П., Пранов А.А. Модернизация тележки модели 18-100 - эффективный путь повышения безопасности движения поездов. Тяжелое машиностроение. 2003 №12, стр.6-9).
Недостатком вышеперечисленных конструкций является отсутствие возможности визуальной оценки состояния износа элементов рессорного подвешивания тележки, а именно клина фрикционного. Непосредственно в составе вагоне отсутствует возможность определения технического состояния клина фрикционного, что влияет на своевременную замену и работу всего узла рессорного подвешивания в целом. Существующий метод оценки технического состояния данного узла, который осуществляется путем измерения завышения или занижения клина фрикционного относительно опорной поверхности, определяет общее состояние узла (клин фрикционный, балка надрессорная, планка, планка фрикционная) и не выявляет какой из элементов изношен и подлежит замене.
Известен фрикционный клин, содержащий полый клиновой корпус с опорной площадкой, передним горизонтальным и внутренним ребрами, кольцевым буртиком под пружины, горизонтальную и вертикальную переднюю стенки, сопряженные с наклонной стенкой, имеющей рабочую поверхность, боковые стенки и внутреннее ребро выполнены со сквозными отверстиями, выполненными в виде треугольников с закругленными углами, один из которых представляет собой дугу четверти окружности, центр дуги окружности боковых стенок расположен от наружной поверхности опорной площадки на расстоянии 58 мм, внутреннее ребро, вертикальная передняя стенка и горизонтальное ребро выполнены толщиной 12 мм, каждая боковая стенка имеет толщину 13 мм, а на наружной поверхности опорной площадки вокруг кольцевого буртика и вдоль вертикальной стенки выполнены радиусные углубления (RU 116821, МПК B61F 5/12, опубл. 10.06.2012).
Известен также фрикционный клин, содержащий полый клиновой корпус с опорной площадкой, передним горизонтальным и внутренним ребрами, кольцевым буртиком под пружины, горизонтальную и переднюю вертикальную стенки, сопряженные с наклонной стенкой, имеющей рабочую поверхность с углублением, выполненным симметрично относительно оси клина, разделяет рабочую поверхность на, по меньшей мере, две идентичные части, каждая из которых выполнена выпуклой в наружную сторону клина. Длина L каждой выпуклой части рабочей поверхности и ее радиус R находятся в зависимости L=(0,1-0,2)R, a h=(0,5-0,8)L, где h - ширина выпуклой части рабочей поверхности (RU 128584, МПК B61F 5/12, опубл. 27.05.2013).
Недостатком вышеперечисленных конструкций является отсутствие возможности визуальной оценки состояния износа рабочей вертикальной и наклонной поверхностей клина фрикционного в составе вагона. А также отсутствует возможность определения технического состояния без применения специальных средств измерений.
Наиболее близким аналогом является тележка двухосная грузовых вагонов, содержащая рессорное подвешивание, состоящее из двухрядных винтовых пружин и клиньев фрикционных, отличающаяся тем, что на рабочих вертикальной и наклонной поверхностях фрикционных клиньев имеются индикаторы предельного состояния износа данных поверхностей, выполненные в виде углублений на величину максимально допустимого износа данных поверхностей (RU 195946, МПК B61F 5/12, опубл. 11.02.2020).
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что конструкция клина не обеспечивает надёжную фиксацию подклиновой пружины при эксплуатации в тележках грузовых вагонов, что может привести к смещению пружин, а значит, нарушению работы вагона в целом, а также то, что индикаторы по патенту RU 195946 предназначены только для определения износа, что недостаточно для осуществления контроля за неисправностями клина.
Технической проблемой, решаемой заявляемым техническим решением, - создание надежной в работе двухосной тележки грузовых вагонов, обеспечивающей надёжную фиксацию подклиновой пружины и надлежащий контроль неисправности фрикционного клина.
Технический результат заключается в повышении надёжности тележки двухосной грузовых вагонов за счёт надёжной фиксации положения верха наружной подклиновой пружины и обеспечения возможности визуального контроля неисправного состояния клина, а именно предельного состояния износа и завышения клина относительно надрессорной балки.
Технический результат достигается тем, что тележка двухосная грузовых вагонов содержит две боковые рамы, опирающиеся концевыми частями на колесные пары, и надрессорную балку, установленную своими концевыми частями в средних проемах боковых рам и опирающуюся на боковые рамы посредством центрального рессорного подвешивания, состоящего из винтовых пружин и клиньев фрикционных. Каждый клин фрикционный содержит наклонную, горизонтальную и вертикальную части, в верхних углах вертикальной части клина имеются индикаторы, выполненные в виде углубления и предназначенные для определения состояния износа, при этом индикаторы, предназначенные для определения состояния износа вертикальной части клина, выполнены с возможностью визуальной фиксации положения нижней границы индикатора относительно верхней поверхности надрессорной балки, с внутренней стороны вертикальной части клина выполнено радиальное углубление, осуществленное в горизонтальном направлении, при этом радиальное горизонтально направленное углубление повторяет контур наружной поверхности наружной подклиновой пружины, предназначенной для установки под фрикционный клин, в основании горизонтальной части клина по периметру горизонтально направленной радиальной выемки выполнено углубление в вертикальном направлении.
Фрикционный клин может быть изготовлен, например, из чугуна марки ВЧ 100.
Высота индикатора может составлять 10-20 мм.
Длина индикатора может составлять 10-20 мм.
Ширина индикатора может составлять 4-10 мм.
Ширина углубления в основании горизонтальной части клина может быть 8-15 мм.
Высота углубления в основании горизонтальной части клина может быть 2-7 мм.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1, 2 представлен общий вид тележки грузового вагона,
на фиг. 3 - изометрический вид участка надрессорной балки,
на фиг. 4 - изометрический вид клина фрикционного,
на фиг. 5 - вид клина фрикционного снизу,
на фиг. 6 - вид клина фрикционного сбоку с разрезом и вид Г,
на фиг. 7 - вид клина фрикционного сверху,
на фиг. 8 - вид с торца надрессорной балки с клиньями фрикционными,
на фиг. 9 - разрез участка рессорного подвешивания.
Обозначения на чертежах:
1 - боковая рама,
2 - надрессорная балка,
2.1 - карман,
2.2 - износостойкий вкладыш,
2.3 - верхняя поверхность надрессорной балки 2,
3 - колесная пара,
4 - рессорное подвешивание,
4.1 - фрикционный клин,
4.2 - пружины,
5 - наклонная часть клина,
6 - вертикальная часть клина,
7 - индикатор контроля предельного износа и завышения клина относительно надрессорной балки,
8 - углубление с внутренней стороны горизонтальной части,
9 - горизонтальная часть клина,
10 - внутренняя сторона вертикальной части,
11 - наружная подклиновая пружина,
L1 - высота индикатора 7,
L2 - ширина индикатора 7,
L3 - длина индикатора 7,
L4 - ширина углубления 8,
L5 - высота углубления 8.
Тележка двухосная грузовых вагонов (фиг. 1, 2) содержит две боковые рамы 1, опирающиеся концевыми частями на колесные пары 3, и надрессорную балку 2, установленную своими концевыми частями в средних проемах боковых рам 1 и опирающуюся на боковые рамы 1 посредством центрального рессорного подвешивания 4, состоящего из винтовых пружин 4.2 и клиньев фрикционных 4.1.
°
°
.
Клин фрикционный 4.1 (фиг. 1, 2) содержит рабочие наклонную 5, вертикальную 6 и горизонтальную части 9. Наклонная часть 5 взаимодействует с вкладышами 2.2 кармана 2.1, приваренными между наклонной поверхностью и вертикальными боковыми стенками кармана надрессорной балки 2. Наклонная часть 5 клина состоит из двух наклонных поверхностей, которые наклонены к горизонтали под углом α=55 и образуют между собой угол  β=150 (фиг. 5)
Вертикальная часть 6 клина взаимодействует с фрикционной планкой боковой рамы (не показана).
В верхних углах вертикальной рабочей части 6 клина 4.1 имеются индикаторы 7, которые выполнены в виде углубления.
Контроль завышения фрикционного клина 4.1 (фиг. 6) производится по положению нижней границы индикатора 7 относительно верхней поверхности 2.3 надрессорной балки 2. Если индикатор 7 полностью или частично находится ниже поверхности 2.3 надрессорной балки 2, то неисправности нет, т.е. фрикционный клин в исправном состоянии (фиг. 6 а). Полное завышение индикатора 7 относительно поверхности 2.3 надрессорной балки 2 (фиг. 6 б) или отсутствие индикатора 7 на клине 4.1, является неисправностью (фиг. 6 в), т.е. фрикционный клин в неисправном состоянии и необходима отцепка вагона.
Таким образом, индикаторы 7 выполняют двойную функцию и предназначены для:
- контроля предельного состояния износа клина 4.1;
- контроля завышения клина 4.1 относительно надрессорной балки 2.
Высота L1 индикатора 7 может составлять 10-20 мм (фиг. 4, 5).
Ширина L2 индикатора 7 может составлять 4-10 мм.
Длина L3 индикатора 7 может составлять 10-20 мм.
Данные параметры подобраны экспериментально. При высоте и длине менее 10 мм, ширине менее 4 мм, а также при высоте и длине более 20 мм, при ширине более 10 мм не будет обеспечено надлежащее качество контроля состояния клина 4. Только в этих диапазонах индикатора 7 параметры клина 4.1 не будут выходить за допустимые пределы.
Внутренняя сторона вертикальной части 10 (фиг. 3) выполнена с радиальным углублением 10.1, осуществленным в горизонтальном направлении, при этом радиальное углубление 10.1 повторяет контур наружной поверхности наружной подклиновой пружины 11.
В основании горизонтальной части 9 клина 4.1 по периметру радиального углубления 10.1 выполнено углубление 8 (фиг. 3, 4), которое позволяет исключить скругление литейной формы клина 4 и обеспечить упирание наружной части наружной подклиновой пружины 11 (фиг. 7) в радиальное углубление 10.1 нижней части вертикальной части 10 клина. При отсутствии углубления 8, полученный из литейной формы фрикционный клин в месте сопряжения поверхности 9 и наружной вертикальной поверхности радиального углубления 10.1 будет иметь радиусный переход, который будет препятствовать пружине достичь поверхности 9. В этом случае положение пружины будет неустойчивым, и она будет перемещаться по поверхности 9, нарушая при этом устойчивый и надежный режим работы рессорного узла.
Ширина L4 углубления 8 может быть 8-15 мм (фиг. 4).
Высота L5 углубления 8 может быть 2-7 мм.
При ширине менее 8 мм и/или высоте менее 2 мм не будет обеспечено упирание наружной части наружной подклиновой пружины 11 в радиальное углубление 10.1 с внутренней стороны вертикальной части 10 клина.
При ширине более 15 мм и/или высоте более 7 мм может произойти нарушение устойчивой фиксации подклиновой пружины 11.
Наличие углублений 8 и 10.1 позволяет отказаться от сложной конструкции ограничителей смещения верхней части подклиновой пружины и при этом обеспечивает надёжную фиксацию верха пружины.
Фрикционный клин 4 может быть изготовлен, например, из чугуна марки ВЧ 100 по ГОСТ 7293.
Примером использования является применение данной конструкции клина в изготовленной двухосной тележке грузовых вагонов. Наличие индикаторов позволило своевременно осуществлять мониторинг состояния фрикционного клина, важной составляющей тележки. Таким образом были обеспечены надлежащий контроль технического состояния тележки и надёжная фиксация подклиновых пружин.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надёжность тележки двухосной грузовых вагонов за счёт надёжной фиксации верха наружной пружины и обеспечения визуального контроля неисправного состояния клина, а именно предельного состояния износа и завышения клина относительно надрессорной балки.