Тележка железнодорожного транспортного средства
RAILWAY VEHICLE BOGIE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, касается конструкций тележек грузовых вагонов, в частности конструкции установки колесной пары в буксовый проем боковой рамы грузовой железнодорожной тележки.
Известен буксовый узел тележки железнодорожного транспортного средства, содержащий расположенный в буксовом проеме боковой рамы адаптер, опирающийся посадочной контактной поверхностью на наружное кольцо подшипника кассетного типа, установленного на крайней части колесной пары, при этом адаптер имеет опорные и направляющие контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями буксового проема боковой рамы, и выступы на торцевых плоскостях, ограничивающих горизонтальное перемещение адаптера в буксовом проеме. С каждой боковой стороны адаптера, между двумя спаренными выступами, на монтажной поверхности адаптера выполнено одно крепежное отверстие, посредством которого на адаптере закреплен ограничитель, лимитирующий перемещения адаптера относительно подшипника колесной пары, при этом на адаптере закреплен посредством резьбового соединения ограничитель в виде скобы прямоугольного сечения, на концах которой выполнены полки с отверстиями. Скоба полками присоединена к монтажной поверхности адаптера, а через отверстия в полках скобы и крепежные отверстия в адаптере пропущена часть резьбового соединения, вместе с этим скоба огибает внешнее кольцо подшипника колесной пары (Патент на полезную модель № RU 161326 U1, МПК B61F 5/26, опубл. 20.04.2016).
Недостатком данной конструкции буксового узла является возможность самооткручивания (самовывинчивания) ограничителя из резьбового соединения, закрепляющего ограничитель на адаптере в процессе эксплуатации, так как резьбовое соединение выполнено без дополнительной степени защиты, что может привести к самооткручиванию. Также недостатком является отсутствие возможности отслеживать техническое (температурное) состояние подшипника из-за отсутствия технологического окна в ограничителе (скобе), что может впоследствии привести к его перегреву и заклиниванию.
Из патента РФ № 203 456 на полезную модель известен буксовый узел с адаптером глубокого охвата тележки грузового вагона, содержащий подшипник с комплектующими элементами его крепления на колесной паре, установленный на подшипнике адаптер с упорными буртами на посадочной поверхности, с опорными поверхностями верхних выступов под установку на них буксового проема боковой рамы тележки, с нижними продольными и боковыми выступами под направляющие упорные элементы буксового проема боковой рамы и с углублением в средней части продольных выступов, а также дугообразную пластину, закрепленную на адаптере и огибающую снизу подшипник, отличающийся тем, что монтажный зазор по ширине между упорными буртами посадочной поверхности адаптера и шириной наружного кольца подшипника составляет не более 2 мм, дугообразная пластина выполнена с расстоянием по ширине между ее верхними частями под установку на адаптере, равным расстоянию между углублениями в средней части продольных выступов адаптера, с радиусом изгиба нижней части дугообразной пластины, соответствующим половине расстояния между углублениями в средней части адаптера, с шириной в нижней части дугообразной пластины, соответствующей ширине наружного кольца подшипника и имеющей вырез прямоугольной формы в развертке дугообразной пластины длиной не менее диаметра наружного кольца подшипника и шириной не менее 2/3 ширины наружного кольца подшипника, верхние части дугообразной пластины на высоте, соответствующей радиусу наружного кольца подшипника от нижней части дугообразной пластины, имеют ширину от 35 до 55 мм, обеспечивающую их размещение в углублениях продольных выступов адаптера и через отверстия, выполненные на концах дугообразной пластины, закреплены болтами в резьбовых отверстиях, выполненных в верхних выступах адаптера с обеспечением расчетного зазора 5…8 мм между наружным кольцом подшипника и внутренними изогнутыми поверхностями полос у выреза в нижней части дугообразной пластины.
Полезная модель по патенту № 203 456 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Технологическое окно в ограничителе выполнено прямоугольной формы, что обуславливает повышенное скопление напряжений в вершинах углов прямоугольника в окне ограничителя, а также не определены параметры радиусности в вершинах углов выреза, что приводит к возможности появления трещин, более быстрому износу и меньшей надежности ограничителя. Данные недостатки способны привести к выходу подшипника колесной пары из зацепления с адаптером, а также к повреждению буксового проема рамы боковой тележки грузового вагона вследствие биения полосы о раму боковую, тем самым снижается надежность буксового узла и уменьшается срок службы тележки.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в недостаточной надежности и быстром износе ограничителя, что вызвано отсутствием оптимальных параметров ограничителя, его радиуса изгиба в совокупности с параметрами технологического окна, а соответственно недостаточная надежность буксового узла и тележки.
Технический результат, достигаемый изобретением – повышение надежности тележки за счет создания более надежной конструкции буксового узла с оптимальными параметрами ограничителя, при сохранении возможности идентификации типа подшипника и его технического состояния.
согласно изобретению
R1
R
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что тележка железнодорожного транспортного средства содержит боковые рамы, колесные пары с буксовыми узлами, воспринимающими нагрузку от боковых рам, надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, расположенные в рессорных проемах боковых рам, расположенный в буксовом проеме боковой рамы адаптер, опирающийся посадочной контактной поверхностью на внешнее кольцо подшипника колесной пары, при этом адаптер имеет опорные и направляющие контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями буксового проема боковой рамы, и выступы на торцевых плоскостях, выполненные с возможностью ограничения горизонтального перемещение адаптера в буксовом проеме, ограничитель, лимитирующий перемещения адаптера относительно подшипника колесной пары, закрепленный с адаптером посредством устройства для крепления, выполнен с технологическим окном, вместе с этим ограничитель огибает внешнее кольцо подшипника, технологическое окно ограничителя выполнено формой, приближенной к прямоугольной с радиусными скруглениями при переходе от узкой части технологического окна ограничителя к длинной  монтажная поверхность адаптера выполнена в виде перемычки между спаренными торцевыми выступами, обращенными к вертикальным поверхностям буксового проема, и заодно с ними, крепление ограничителя выполнено в нижней части адаптера в монтажной поверхности, при этом монтажная поверхность выполнена меньшей высотой, чем высота выступов адаптера, радиус скругления в угловых частях технологического окна  находится в диапазоне от 5 мм до 50 мм, а радиус изгиба нижней части ограничителя находится в диапазоне 165-175 мм.
Адаптер может представлять собой единую литую конструкцию.
Адаптер может представлять собой единую литую конструкцию, выполненную из стали.
Адаптер может представлять собой единую литую конструкцию, выполненную из чугуна.
Адаптер в целом может имеет прямоугольную конфигурацию.
В тележку может быть установлен подшипник кассетного типа.
В тележку может быть установлен подшипник роликового типа.
b
Длина  технологического окна ограничителя может быть выполнена в диапазоне 120-300 мм.
а
Ширина  технологического окна ограничителя может быть выполнена в диапазоне 50-120 мм.
Расстояние между выступами адаптера может находиться в диапазоне 323-333 мм.
с
Зазор  между подшипником и ограничителем может быть выполнен от 1 до 10 мм.
Устройство для крепления может включать в себя наконечник, стопорное кольцо и шайбу.
Устройство для крепления может быть реализовано в виде наконечника с гайкой.
Устройство для крепления может быть реализовано в виде болтового соединения.
Наконечник устройства для крепления может содержит посадочную прорезь.
Устройство для крепления может быть жестко закреплено на ограничителе с помощью сварки.
Устройство для крепления может быть выполнено единым элементом с ограничителем.
Соединение ограничителя с адаптером может быть дополнительно закреплено страховочным элементом, установленным в устройство для крепления.
В качестве страховочного элемента может быть применен шплинт.
Заявляемое изобретение поясняется фигурами:
- на фиг. 1 изображена тележка;
- на фиг. 2, 3 изображен буксовый узел;
- на фиг. 4 изображено устройство для крепления;
- на фиг. 5 изображен ограничитель, вид с боку;
- на фиг. 6. изображен зазор между ограничителем и внешним кольцом подшипника;
- на фиг. 7. изображен ограничитель, развертка.
Тележка железнодорожного транспортного средства (фиг. 1) содержит колесные пары 1 с буксовыми узлами 2, воспринимающими нагрузку от боковой рамы 3 тележки, надрессорную балку 4, опирающуюся на рессорные комплекты 5, расположенные в рессорных проемах боковых рам 3.
Буксовый узел 2 (фиг. 2, 3) тележки железнодорожного транспортного средства, содержит буксовый проем 6, имеющий горизонтальные 7 и вертикальные 8 опорные поверхности, расположенный в буксовом проеме 6 боковой рамы 3 адаптер 10, опирающийся посадочной (цилиндрической, дугообразной формы) контактной поверхностью на внешнее кольцо подшипника 9, установленного на шейке оси колесной пары 1. Адаптер 10 имеет опорные 11 и направляющие 12 контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями 7, 8 буксового проема 6 боковой рамы 3, и выступы 13 на торцевых сторонах 14 адаптера 10, обращенные к буксовым проемам 6 боковой рамы 3 и выполненные с возможностью ограничения горизонтального перемещение адаптера 10 в буксовом проеме 6.
Адаптер 10 представляет собой единую литую металлическую конструкцию, выполненную, например, из стали, которая в целом имеет прямоугольную конфигурацию.
Также с каждой боковой стороны 15 адаптера 10, между двумя спаренными выступами 13 в виде перемычки выполнена монтажная поверхность 16. На монтажной поверхности 16 адаптера 10, выполнено, по крайней мере, одно крепежное отверстие 17, посредством которого на адаптере 10 закреплен ограничитель 18, лимитирующий расстояние перемещения между адаптером 10 и внешним кольцом подшипника 9 колесной пары 1 и обеспечивающий расчетный зазор в вертикальном направлении. Ограничитель 18 каждым из своих концов закреплен на адаптере 10 посредством устройства для крепления 19.
При формировании состава на сортировочных горках, когда вагоны подцепляются друг другу, возможно их соударение и как следствие подпрыгивание вагона, в данный момент адаптер 10 выходит из зацепления с боковой рамой 3 горизонтальной плоскостью и есть вероятность отлома головки болта, которым закреплен ограничитель 18, если указанный болт расположен на поверхности адаптера 10 и не спрятан в углублении.
Закрепление ограничителя в верхней части адаптера 10 невозможно, что вызвано конструкцией применяемого адаптера 10, поэтому крепление ограничителя 18 реализовано в нижней части адаптера 10 в монтажной поверхности 16, выполненной заодно с выступами 13, обращенными к вертикальным поверхностям 8 буксового проема 6.
В частности, форма торцевых сторон 14 адаптера 10, выполненных в виде выступов 13, обращенных к буксовому проему боковой 6 рамы 3, с выполненной между указанными выступами 13 (заодно с торцевыми выступами 13) монтажная поверхность 16 меньшей высотой, чем высота выступов 13 адаптера 10 позволила выполнить место крепления ограничителя 18 в адаптере 10 в углублении, а соответственно более защищенным от возможности отлома крепления, в следствии соударения с рамой 3, то есть создано надежное крепление ограничителя 18 с адаптером 10, способствующее повышению надежности тележки. Такая форма адаптера 10 обусловила невозможность крепления ограничителя 18 в верхней части адаптера (как в выбранном наиболее близком аналоге), но позволяет обеспечить крепление ограничителя без нарушения его прочностных характеристик и предотвратить отлом крепления ограничителя 18.
Устройство для крепления 19 (фиг. 4) включает в себя наконечник 19.1, стопорное кольцо 19.2 и шайбу 19.3.
Для закрепления ограничителя 18 на адаптере 10 применяется два устройства для крепления 19, каждое из которых расположено на конце ограничителя 18. Посредством наконечника 19.1 устройство для крепления 19 может быть жестко закреплено на ограничителе 18, например, с помощью сварки. Устройство для крепления 19 может быть выполнено единым элементом с ограничителем 18, то есть, когда наконечник 19.1 будет являться продолжением ограничителя 18.
В закрепленном состоянии устройство для крепления 19 расположено в монтажной поверхности 16 адаптера 10, а именно: наконечник 19.1 расположен в отверстии 17 адаптера 10 (фиг. 4), на наконечник 19.1 насажено стопорное кольцо 19.2, ограниченное завинченной шайбой 19.3. Для установки стопорного кольца 19.2 наконечник 19.1 содержит посадочную прорезь 19.4. Описанное устройство для крепления 19 не является единственным применимым, он приведен в качестве примера реализации устройства для крепления 19, возможно применение других элементов в другой последовательности, например, наконечника с гайкой, болтового соединения, стопорного кольца со шплинтом.
После установки в корпус адаптера 10 устройство для крепления 19 дополнительно фиксируется страховочным элементом 20, в качестве которого может быть применен, например, шплинт. Элемент 20 выполняет функцию дополнительного усиления в креплении на случай выхода из строя стопорного кольца 19.2 и устанавливается в отверстие наконечника 19.1, его применение позволит исключить выход элементов устройства для крепления 19 из отверстия адаптера 10, выпадение ограничителя 18 из адаптера 10, обеспечив более надежную фиксацию в адаптере 10, что впоследствии может исключить выход колесной пары 1 из зацепления с адаптером 10, то есть улучшить конструкцию буксового узла 2 и повысить надежность тележки.
Расстояние между выступами 13 адаптера 10 находится в диапазоне 323-333 мм. Если выполнить данное расстояние вне указанного диапазона, то будет проблематично установить адаптер 10 в корпус буксы.
Во время эксплуатации тележки подшипники 9 требуют постоянного осмотра и контроля их технического состояния, ненадлежащий контроль или его отсутствие приводит к их перегреву, что в дальнейшем может привести к заклиниванию или же к использованию подшипника 9 с изношенным наружным кольцом, что приводит к сходу колесной пары с рельс (соответственно с тележкой и вагоном). В связи с этим ограничитель 18, исключающий выход колесной пары 1 из зацепления с адаптером 10, выполнен с технологическим окном 21, предназначенным для идентификации типа подшипника 9 и определения его технического состояния, в том числе температуры.
R1
R1
R1
Окно 21 выполнено формой, приближенной к прямоугольной (фиг. 7) с радиусным (плавным) переходом от узкой части  (по ширине ограничителя 18) окна 21 к длинной (по длине ограничителя 18), то есть в угловых частях технологического окна 21 ограничителя 18, при этом значение радиуса скругления  в вершинах углов находится в диапазоне 5-50 мм. Выполнение радиуса  менее 5 мм не позволяет добиться необходимого распределения напряжения и снятия нагрузки с вершин углов окна 21, а более 50 мм не позволит выполнить окно 21 в ограничителе 18, либо же ограничитель с подобным вырезом невозможно будет установить в буксовый узел. Данное решение позволило уйти от использования в окне 21 углов, в которых при эксплуатации концентрируются наибольшие напряжения и возникает деформация, что приводит к образованию трещин в ограничителе 18, его износу, а в последствии может привести к преждевременному выходу из строя тележки. Применение формы приближенной к прямоугольной с применением плавного перехода с радиусом скругления  в диапазоне 5-50 мм позволило оптимизировать и равномерно распределить эксплуатационные нагрузки и снизить побочный эффект от температурных воздействий.
b
а
Размеры технологического окна 21 могут варьироваться в зависимости от конструктивных особенностей ограничителя 18, например, длинаокна 21 может быть выполнена в диапазоне 120-300 мм, а ширина  может быть выполнена в диапазоне 50-120 мм. Но не рекомендовано выполнять размеры менее заявленных, так как это может привести к недостоверным показаниям измерения, связанным с маленькой площадью поверхности измерения, а также не рекомендуется выполнять размеры  более указанных, так как окно 21 будет занимать большую часть ограничителя 18, что приведет к его излому, пагубно скажется на его надежности и сроке службы.
R
с
Радиус  изгиба нижней части ограничителя 18 (фиг. 5) находится в диапазоне 165-175 мм. Указанный радиус является оптимальным для эксплуатации и обеспечивает надежность ограничителя 18 во время эксплуатации, а также монтажный зазор  (фиг. 6) между ограничителем 18 и внешним кольцом подшипника 9 от 1 до 10 мм.
с
При отсутствии зазора  возникает соприкосновение ограничителя 18 с наружным кольцом подшипника 9, что приведет к износу ограничителя 18 и поверхности кольца подшипника 9, так как наружное кольцо подшипника 9 находится в зацеплении с адаптером 10 и периодически проворачивается, соответственно, есть вероятность, износа опорной поверхности под подшипник 9 адаптера 10.
R
R
с
R
с
При этом не рекомендуется применять ограничитель 18 с радиусом  изгиба вне указанного диапазона так как радиус  менее 165 и зазор  менее 1 мм приводит к задеванию ограничителя о подшипник и истиранию ограничителя 18, а радиус  более 175 и зазор  более 10 мм либо не позволит установить ограничитель в адаптер 10, либо может привести к выходу подшипника 9 из адаптера 10, то есть к ухудшению характеристик буксового узла 2 и выхода подшипника 9 из зацепления с адаптером 10.
R
R
Выполнение ограничителя 18 с радиусом  изгиба его нижней части в указанном диапазоне, с учётом наличия в ограничителе 18 окна 21, обеспечивает оптимальные характеристики ограничителя 18 при эксплуатации, а соответственно долгую и надежную эксплуатацию тележки. Выполнение радиуса  вне указанного диапазона может пагубно сказаться на зоне ограничителя 18, прилегающей к технологическому окну 21, возникновению на ней трещин и преждевременному выходу из строя ограничителя, так как данная зона является наиболее подверженной износу.
R
с
R1
Примером реализации может служить тележка, в буксовом узле которой установлен ограничитель 18, радиус изгиба нижней части ограничителя 18 =170 мм, зазор между нижней частью ограничителя 18 и внешним кольцом подшипника 9 =7 мм, технологическое окно 21 ограничителя 18 выполнено формой близкой к прямоугольной с плавным переходом в угловых частях технологического окна 21 ограничителя 18, при этом в вершинах углов значение радиуса скругления  =15 мм.
Заявляемое изобретение за счет создания конструкции буксового узла с утопленным местом крепления ограничителя к адаптеру и оптимизированными характеристиками ограничителя, а именно его радиуса изгиба, монтажного зазора, а также характеристик технологического окна, продляется срок службы ограничителя и есть возможность создать более надежную тележку грузового вагона, способную к долгой эксплуатации, при этом сохраняя возможность идентификации типа подшипника и его технического состояния.