РАМА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Область техники
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции тележек железнодорожных транспортных средств, в частности рам тележек пассажирских скоростных вагонов.
Уровень техники
Известны рамы двухосных тележек подвижного состава с надрессорным буксовым подвешиванием сварной конструкции [1, 2]. Рамы состоят из двух продольных балок, поперечной балки и ребер жесткости. Известная рама [1] состоит из двух продольных балок двутаврового сечения и поперечной балки в виде двух рядом расположенных двутавров, уширенных и соединенных между собой с образованием замкнутого контура, [1] «Рама двухосной тележки подвижного железнодорожного состава» (Патент СССР №212169, МПК В 61 F 05/52, В 61 F 03/02, 1968 г.). В тележках пассажирских вагонов предпочтительны рамы сварные из штампованных или прокатных профилей с балками коробчатого закрытого сечения, которые имеют малую массу и хорошо сопротивляются изгибу и кручению [2]. (Вагоны. Под ред. Л.А.Шадура. М.; Транспорт, 1980). Тележки различаются по числу осей, устройству рессорного подвешивания, способу передачи нагрузки от кузова вагона на раму тележки и от рамы к колесным парам. По этим признакам наибольшее распространение для железнодорожных пассажирских вагонов получили двухосные тележки с двойным рессорным подвешиванием, в которых
передача нагрузки от кузова вагона на раму тележки осуществляется через балку (надрессорную балку), опирающуюся на рессоры, установленные в так называемой люльке. При этом нагрузка от кузова на подрессорную балку может передаваться центрально (от пятника кузова на подпятник тележки) или через боковые опоры (скользуны). При передаче нагрузки через подпятник обеспечивается свободный поворот тележек под кузовом вагона, что значительно облегчает прохождение кривых участков пути. При передаче нагрузки через боковые опоры силы трения, возникающие между скользунами рамы кузова и надрессорной балки тележки, способствуют гашению извилистого движения тележек, которое является основной причиной боковых колебаний вагона. Наряду с положительным влиянием на плавность хода опора кузова на скользуны позволяет облегчить шкворневые балки рамы кузова и надрессорные балки тележек. В современных тележках пассажирских вагонов нагрузка обычно передается через скользуны. По способу соединения рамы с колесными парами наибольшее распространения в пассажирских вагонах России получили тележки, в которых рама тележки опирается на буксы через упругие элементы при отсутствии направляющих (бесчелюстное подвешивание). Наиболее близким техническим решением к предлагаемому в полезной модели является рама тележки двухосной [3] (Тележка двухосная, модель 68-4096. Руководство по эксплуатации 4096.00.000. РЭ). Эти тележки используются в пассажирских вагонах локомотивной тяги магистральных железных дорог колеи 1520 мм, эксплуатирующихся со скоростями, не превышающими 160 км/час. Рама этой тележки (двухосной, безлюлечного типа, с двойным рессорным подвешиванием, с буксами на подшипниках качения, кассетного типа, с гидравлическими гасителями колебаний цилиндрическими пружинами в центральном и буксовом подвешиваниях) выполнена в виде сварной
коробчатой конструкции из листового проката и состоит из двух продольных и двух поперечных балок. Продольные балки соединяются между собой поперечными балками трапецеидального сечения. На раме монтируются кронштейны для установки вертикальных и горизонтальных гасителей, для крепления тормозных блоков, поводков, для крепления опорного рычага корпуса редуктора, а также скользуны для ограничения перемещения надрессорного бруса.
Недостатком известного устройства [3] являются особенности конструкции, не позволяющие разработать и внедрить современную технологию для изготовления рам в серийном производстве. В частности существующая конструкция сварного соединения с рамой опоры для буксовой пружины не позволяет ввести механическую обработку для достижения точности соблюдения габаритных размеров диагоналей рамы - разность размеров D диагоналей рамы не должна превышать 2 мм. В опытном производстве эти размеры достигаются методом подбора, добавлением допусков на свариваемые детали, чтобы по возможности учесть возникающие деформации от сварки. Этот метод является ненадежным, нетехнологичным и абсолютно неприемлем для серийного производства. К тому же сварное соединение опорной втулки с верхним листом рамы имеет часть сварного шва, уходящего при примыкании к продольной балке в закрытый объем, что вынуждает провести сначала предварительную сборку продольной балки, а затем ее разборку для сварки уходящего в закрытый объем шва и только затем произвести окончательную сборку и сварку продольной балки. Существующая конструкция рамы не позволяет также произвести механическую обработку конического паза на привариваемом к раме кронштейне, от которого в основном зависит правильная установка колесной пары для обеспечения прямоугольного касания колес на рельсах по точкам опоры.
По временной технологии эти кронштейны ввариваются с уже обработанными пазами, и требуемый размер L не может быть обеспечен, так как при приварке кронштейнов деформация гораздо больше допусков. Обработку паза кронштейна, приваренного к раме, не позволяет выполнить необходимость выдвижения шпинделя станка на размер 700 мм. Кроме того, как показали испытания, существующая конструкция сварного соединения с рамой опоры для буксовой пружины недостаточно надежна - при испытании первых рам такой конструкции рама разрушилась из-за отрыва шва, соединяющего лист рамы и втулку опоры, из-за чего были введены ребра жесткости, что в целом сделало конструкцию рамы более сложной.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача создания рамы тележек железнодорожных вагонов упрощенной конструкции, обеспечивающей технологичность механообработки для достижения требуемых условий по соблюдению размеров и качеству поверхности, обладающей высокой надежностью и прочностью. Упрощение конструкции рамы производится за счет ее изменения в части опорных поверхностей для буксовых пружин.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной раме тележки, выполненной в виде сварной коробчатой конструкции из листового проката и состоящей из двух продольных и жестко соединенных с ними двух поперечных балок, причем продольные балки в центральной части имеют выгибы в вертикальном направлении с вваренными в них консольно-вынесенными в поперечном направлении поддонами для установки пружин центрального подвешивания, а по концам снабжены опорами для установки пружин буксового
подвешивания в виде опор-втулок, имеющих сварное соединение с рамой, согласно полезной модели, концы продольных рам выполнены с цилиндрическими выемками для установки опор-втулок, каждая из опор-втулок для установки пружин буксового подвешивания выполнена удлиненной, так что ее высота превышает соответствующий размер рамы - расстояние между верхним и нижним листами коробчатого профиля рамы, имеет буртик снаружи и опорную поверхность внутри, снабжена донышком, установленным на опорной поверхности внутри опоры-втулки и жестко соединенным, например сваренным, с опорой-втулкой, сварное соединение каждой опоры-втулки с рамой выполнено на готовой раме с установленными кронштейнами снаружи по периметру поверхности примыкания опоры-втулки к цилиндрической выемке коробчатой конструкции продольной балки рамы.
Предусмотрено также конструктивное выполнение дополнительных изменений в части опорных поверхностей для буксовых пружин, в частности наличие на опоре-втулке второго буртика, технологической разделки под сварные швы, а также в части другого исполнения узла донышко-направляющая втулка и выполнения цилиндрической выемки коробчатой конструкции по концам продольной балки рамы как поверхности примыкания втулки.
Введение отличительных признаков обеспечивает упрощение конструкции, технологичность механообработки для достижения требуемых условий по соблюдению размеров и качеству поверхности, и повышение надежности и прочности.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид рамы.
На фиг.2 - 4 представлены схемы исполнения конструкции рамы в части опорных поверхностей для буксовых пружин - соединения продольной балки с опорой-втулкой. На фиг.2 - конструкция прототипа, на фиг.3, 4 - варианты исполнения по предлагаемому техническому решению. В частности показано: наличие на опоре-втулке второго буртика - фиг.4б, наличие технологической разделки под сварные швы -фиг.4а, а также другое исполнение узла донышко-направляющая втулка - фиг.4в и выполнение цилиндрической выемки коробчатой конструкции по концам продольной балки рамы как поверхности примыкания опоры-втулки, вид рамы с обработанными поверхностями ее концов показан на фиг.5.
Позициями на фиг.1 - 5 обозначены:
1 - продольные балки;
2 - поперечные балки;
3, 6 - кронштейны для установки вертикальных гасителей;
4, 5 - кронштейны для установки поводков;
7 - кронштейны для установки горизонтальных гасителей;
8 - кронштейны для крепления тормозных блоков;
9, 10-скользуны;
11 - опора - втулка;
12 - донышко опоры-втулки;
13 - опорная поверхность опоры-втулки;
14 - направляющая втулка;
15 - цилиндрическая выемка - поверхность примыкания продольной рамы и опоры-втулки.
Лучший вариант исполнения
Рама тележки выполнена в виде сварной коробчатой конструкции из листового проката и состоит из двух продольных балок 1 и двух поперечных балок 2. Продольные балки 1 в центральной части имеют выгибы в вертикальном направлении с вваренными в них консольно-вынесенными в поперечном направлении поддонами, на которые устанавливаются пружины центрального подвешивания. Продольные балки 1 соединяются между собой поперечными балками 2 трапецеидального сечения. На раме монтируются кронштейны 3 и 6 для установки вертикальных гасителей, кронштейны 4 и 5 поводков, кронштейны 7 для установки горизонтальных гасителей, кронштейны 8 для крепления тормозных блоков, скользуны 9 и 10 для ограничения перемещения надрессорного бруса, а также кронштейн для крепления опорного рычага корпуса редуктора 32 квт. Продольные балки 1 выполнены с цилиндрическими выемками 15 по концам. Каждая из этих четырех цилиндрических выемок 15 в коробчатом профиле продольной балки 1 рамы по ее концам образуют поверхность примыкания продольной балки 1 рамы и соответствующей опоры-втулки 11. Каждая из опор-втулок 11 опор для установки пружин буксового подвешивания выполнена удлиненной, так что ее высота Н превышает соответствующий размер рамы - расстояние между верхним 1в и нижним 1н листами коробчатого профиля продольной балки 1 рамы на величину В, выбранную из условия обеспечения технологичности и достаточной прочности и надежности. Опора-втулка 11 имеет буртик снаружи и опорную поверхность 13 внутри, снабжена донышком 12, установленным на опорной поверхности 13 внутри опоры-втулки 11 и жестко соединенным, например сваренным, с опорой-втулкой 11.
Сварное соединение каждой опоры-втулки 11 с продольной балкой 1 рамы выполнено снаружи по периметру поверхности примыкания втулки 11 к цилиндрической выемке 15 коробчатой конструкции продольной балки 1 рамы. Опора-втулка 11 снабжена также направляющей втулкой 14, жестко закрепленной на донышке 12 и служащей в качестве направляющей при установке буксовых пружин во втулки-опоры.
Благодаря предлагаемым особенностям конструкции сборку рамы производят до вваривания в нее опорных узлов для буксовых пружин. Сначала производят сборку рамы и приваривают все кронштейны, в том числе и те, от которых в основном зависит правильная установка колесной пары для обеспечения прямоугольного касания колес на рельсах по точкам опоры, причем без окончательной обработки конического паза этих кронштейнов. После сборки рамы этот паз обрабатывается, причем препятствия для такой обработки ликвидированы - размер рамы за счет отсутствия опор-втулок уменьшился (с 700 мм до 400 мм) и исчезла необходимость выдвижения шпинделя на большую длину, в результате размер L (фиг.1) выдерживается с требуемой точностью. Производимая механообработка конического паза на этих кронштейнах, уже приваренных к раме, а также обработка поверхностей сопряжения концов рамы с опорами-втулками и наружных поверхностей опор-втулок позволяет выдержать размеры, в том числе D и L (фиг.1), с требуемыми допусками и обеспечить в результате прямоугольное касание колес на рельсах по точкам опоры. Кроме того, предлагаемое соединение втулок с концами рам обеспечивает технологичность изготовления, прочность и надежность.
Введение отличительных признаков обеспечивает упрощение конструкции, технологичность механообработки для достижения
требуемых условий по соблюдению размеров и качеству поверхности, и повышение надежности и прочности.
Промышленная применимость
Разработан опытный образец предлагаемой полезной модели. Проведены его успешные испытания.
Источники информации
1. Рама двухосной тележки подвижного железнодорожного состава. Патент СССР №21216, МПК В 61 F 05/52, В 61 F 03/02, 1968 г.
2. Вагоны. Под ред. Л.А.Шадура. М.; Транспорт, 1980
3. Тележка двухосная, модель 68-4096. Руководство по эксплуатации 4096.00.000.РЭ, прототип