НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта, конкретно к конструкции надрессорной балки для двухосных трехэлементных тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых двухосных тележках модели 18-100 грузовых вагонов (Вагоны / Под ред. Л.А. Шадура. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.) и ее аналогах надрессорная балка имеет коробчатое поперечное сечение и форму близкую к брусу равного сопротивления изгибу. Толщина стенок уменьшается от среднего сечения к крайнему.
Концевые части балки выполнены плоскими, сечение балки в средней части имеет постоянную ширину и расширяется к концам. В верхней и боковых стенках балки имеются отверстия, несколько облегчающие конструкцию и используемые при литье и транспортировке балки. Подпятник является несъемным и отлит заодно с надрессорной балкой. В концевой части имеются литые опоры для скользунов, а снизу - литые бонки для ограничения перемещений внутренних пружин и упоры - для фиксации наружных двухрядных пружин. По бокам концевой части балки предусмотрены специальные гнезда для фрикционных клиньев, усиленные горизонтальными косынками, с углом наклона плоской опорной поверхности 45° к горизонту. Нижняя полка балки имеет внутреннее ребро, проходящее по всей ее длине и в концевой части увеличивающееся на всю высоту балки. Снизу подпятник подперт продольными и поперечными ребрами.
Основным недостатком конструкции является низкая надежность из-за высокой концентрации напряжений в зоне увеличения внутреннего ребра, проходящего по всей длине нижнего пояса, на всю высоту.
Известна надрессорная балка, содержащая верхний пояс с подпятником и упорным кольцевым буртом, нижний пояс включает опорную поверхность на пружины тележки, переходящую в наклонный пояс, вертикальные боковые стенки, в зоне опорной поверхности на пружины по центру балки выполнено ребро, соединяющее верхний и нижний пояс, плавно переходящее под опорной площадкой скользуна в два вертикальных ребра, проходящие по всей длине балки до ее центра, под упорным кольцевым буртом подпятника ребра соединены поперечной перемычкой (RU, №104523, B61F 5/52, 20.05.2011).
Известна надрессорная балка, содержащая верхний пояс с цилиндрическим подпятником с плоской опорной поверхностью и упорным кольцевым буртом нижний пояс, выполненный с опорной поверхностью на пружины рессорного подвешивания, переходящей в наклонный пояс, вертикальные боковые стенки, карманы для установки фрикционных клиньев в концевых частях надрессорной балки, два параллельных вертикальных ребра, соединяющих верхний и нижний пояса, два отверстия овальной формы в боковых стенках под опорными площадками под боковые скользуны, ребра выполнены по всей длине балки и увеличивающимися по толщине к центру, под буртом подпятника между ребрами и боковыми стенками выполнены внутренние прибыли по форме близкие к цилиндру с вертикальной образующей (RU, №118275, B61F 5/52, 20.07.2012).
Общим недостатком упомянутых технических решений является сложность литейной технологии в отношении изготовления стержней, выполняющих два внутренних ребра, соединяющих верхний и нижний пояса по всей длине балки. Кроме того, в местах соединения с горизонтальными стенками ребра образуют термические узлы, создающие условия для формирования дефектов усадочного происхождения. Применение таких надрессорных балок целесообразно в составе тележек грузовых вагонов с повышенной до 25-27 тс нагрузкой на ось.
2
1
2
1
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция надрессорной балки тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс с внутренним вертикальным ребром, подпятником с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника, причем верхний пояс выполнен с усиленными технологическими отверстиями, радиус сопряжения вертикальных стенок с верхним поясом и радиус сопряжения внутреннего вертикального ребра с верхним поясом изменяется от величины R до величины R составляет от 10 до 400 мм, при этом R≥2R (RU, №79509, B61F 5/52, 10.01.2009).
Недостатком данной конструкции надрессорной балки тележки грузового вагона, как и большинства литых надрессорных балок, применяемых в тележках грузовых вагонов с нагрузкой на ось 23,5 тс, является высокая концентрация напряжений в зоне перехода внутреннего вертикального ребра, проходящего по всей длине нижнего пояса, на всю высоту, что снижает живучесть балок в процессе эксплуатации.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции надрессорной балки тележки грузового вагона технологичной в изготовлении и надежной в эксплуатации за счет снижения концентрации напряжений.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение надежности за счет снижения концентрации напряжений без снижения технологичности, а также снижение вероятности формирования усадочных дефектов в зоне подпятника.
Технический результат достигается тем, что в надрессорной балке тележки грузового вагона, содержащей верхний пояс с внутренним вертикальным ребром, подпятником с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника, внутреннее вертикальное ребро соединяет верхний и нижний пояса по всей длине балки с увеличением по толщине к центру, на внутренней поверхности перехода опорных плит в нижний пояс выполнены симметрично расположенные ребра жесткости длиной 300-350 мм.
Во внутреннем вертикальном ребре выполнены восемь технологических отверстий вытянутой вдоль вертикальной оси балки формы с короткими радиусными сторонами, вписанные в прямоугольники со сторонами не более 400 мм и 100 мм, по четыре отверстия с каждой стороны относительно оси опорной колонки подпятника, при этом расстояние от оси опорной колонки подпятника до ближайшей стороны прямоугольника составляет 240-250 мм.
Под внутренними прибылями подпятника в вертикальном ребре выполнены технологические отверстия овальной или круглой формы, сопряженные с горизонтальной поверхностью прибыли хордой 35-45 мм, а в месте сопряжения на поверхности прибыли выполнено углубление в форме конуса, у которого диаметр основания 30-40 мм, а высота 20-25 мм.
Все размеры определены расчетно-опытным путем.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено продольное вертикальное сечение надрессорной балки; на фиг. 2 представлено продольное горизонтальное сечение надрессорной балки; на фиг. 3 представлен разрез подпятника.
Надрессорная балка содержит верхний пояс 1 с внутренним вертикальным ребром 2, подпятником с плоской опорной плитой 3 и упорным кольцевым буртом 4, нижний пояс 5, вертикальные боковые стенки 6 (фиг. 2) и расположенную между верхним 1 и нижним 5 поясами опорную колонку подпятника 7. Внутреннее вертикальное ребро 2 (фиг. 1) соединяет верхний 1 и нижний 5 пояса по всей длине балки с увеличением по толщине к центру, на внутренней поверхности перехода опорных плит 3 в нижний пояс 5 выполнены симметрично расположенные ребра жесткости 8 (фиг. 2) длиной 300-350 мм, при этом верхний пояс 1 выполнен без технологических отверстий. Совокупность заявляемых решений снижает концентрацию напряжений в надрессорной балке, увеличивая ее живучесть в процессе эксплуатации.
Во внутреннем вертикальном ребре 2 выполнены восемь технологических отверстий 9 вытянутой вдоль вертикальной оси балки формы с короткими радиусными сторонами, вписанные в прямоугольники с размерами сторон не более 400 мм и 100 мм, по четыре отверстия с каждой стороны относительно оси опорной колонки подпятника 7 на расстоянии 240-250 мм.
Заявляемое техническое решение повышает технологичность изготовления надрессорной балки с внутренним вертикальным ребром, соединяющим верхний и нижний пояса по всей длине балки.
Под внутренними прибылями 10 (фиг. 1) подпятника в вертикальном ребре 2 выполнены технологические отверстия 11 (фиг. 1) овальной или круглой формы, сопряженные с горизонтальной поверхностью прибыли 12 (фиг. 3) хордой 35-45 мм, а в месте сопряжения на поверхности прибыли выполнено углубление 13 в форме конуса, у которого диаметр основания равен 30-40 мм, а высота равна 20-25 мм.
Данная надрессорная балка тележки грузового вагона обладает высокой надежностью по сравнению с прототипом за счет снижения вероятности формирования усадочных дефектов в зоне подпятника, что подтверждено разрушающим контролем опытных отливок, а также за счет уменьшения концентрации эквивалентных напряжений в 1,6-1,8 раза.