ФРИКЦИОННЫЙ КЛИН ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к фрикционным гасителям колебаний двухосных грузовых тележек вагонов, в частности к фрикционным клиньям.
Известен фрикционный клин, который содержит наклонную стенку, выполненную с углублением и сквозным отверстием в нем. При этом в углублении установлена накладка, закрепленная посредством установленного в отверстии крепежного элемента с продольной прорезью. Фрикционный клин изготовлен из серого чугуна марки СЧ35ЖДТ и подвергнут объемной закалке с отпуском. Серый чугун СЧ35ЖДТ содержит элементы в следующем соотношении, мас.%: C - 2,6-3,1; Si - 1,0-1,8; Mn - 0,8-1,4; Cr - 0,15-0,45; Cu - 0,25-0,60; Р - не более 0,05; S - не более 0,05; Ni - не более 0,5 (по патенту RU 184146, кл. B61F 5/12, F16F 7/00, опубл. 16.10.18).
Известен фрикционный клин тележки грузового вагона, содержащий подвергнутый термической обработке полый корпус из серого чугуна, имеющий основание, боковые стенки, вертикальную и наклонную стенки. Вертикальная и наклонная стенки чугунного корпуса подвергнуты объемно-поверхностной закалке, имеют структуру троостомартенсита и твердость на поверхности вертикальной стенки 45-50 HRC и на поверхности наклонной стенки 30-35 HRC, при этом наклонная стенка выполнена в виде единой площадки с ровной плоскостью (по патенту RU 2489499, кл. C21D 1/56, C21D 1/62, B61F 5/12, C21D 5/00, опубл. 10.08.13).
Недостатками аналогов являются большая материалоемкость и, как следствие, масса в связи с тем, что для обеспечения прочности и износостойкости при изготовлении из используемых материалов боковые стенки, внутренние и горизонтальные ребра и другие элементы клина имеют повышенную толщину.
В качестве прототипа взят фрикционный клин тележки железнодорожного вагона, чугунный коробчатый корпус, состоящий из наклонной стенки, верхней, вертикальной и нижней и боковых стенок, с ребром жесткости внутри и отверстиями, при этом нижняя стенка снабжена посадочным местом под пружины. Стенки, форма отверстий и ребра жесткости клина выполнены с толщиной, определяемой из условий превышения массы на заданную величину от некоторого порогового значения массы клина, определяемого по второй производной зависимости относительного расчетного коэффициента запаса прочности клина от его относительной массы. В качестве материала клина используется чугун, содержащий элементы в следующем соотношении, мас.%: C - 2,6-3,3; Si - 1,0-2,0; Mn - 0,3-1,0; P - 0,3-3,0; S - не более 0,15; Cr - не более 0,15; Ni - 0,02-0,1; Cu - 0,05-0,3 (по патенту RU 162355, кл. B61F 5/12, опубл. 10.06.16).
Недостатком прототипа является то, что снижение материалоемкости привело к снижению прочности. Это негативно отразится на надежности и ресурсе клина.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в снижении материалоемкости фрикционного клина тележки железнодорожного вагона при сохранении прочности и износостойкости за счет применяемого материала и конструктивного исполнения.
Указанный технический результат достигается тем, что фрикционный клин тележки железнодорожного вагона содержит полый корпус, состоящий из наклонной стенки, верхней, вертикальной и нижней и боковых стенок; нижняя стенка имеет опорную площадку с кольцевым буртиком; корпус клина внутри разделен на две части внутренним ребром; в боковых стенках и внутреннем ребре выполнены отверстия; на наклонной стенке выполнены рабочие поверхности, и отличается тем, что выполнен из серого чугуна с применением комплексных модификаторов на основе ферросилиция и бария.
Предпочтительной маркой серого чугуна является СЧ35, содержащий элементы в следующем соотношении, мас.%: C - 2,85-3,05; Si - 1,2-1,5; Mn - 0,8-1,10; Ni - не более 0,4; Cr - не более 0,4; Cu - не более 0,4; P - не более 0,20; S - не более 0,12.
Кроме того, толщина вертикальной стенки предпочтительно выполнена в диапазоне от 19 до 22 мм.
Кроме того, толщина наклонной стенки предпочтительно выполнена в диапазоне от 13 до 17 мм.
Кроме того, толщина боковых стенок предпочтительно выполнена в диапазоне от 12 до 15 мм.
Кроме того, толщина внутреннего ребра предпочтительно выполнена в диапазоне от 10,4 до 13,6 мм.
Кроме того, размер радиуса углубления кольцевого буртика предпочтительно равен 8±1 мм.
Кроме того, радиус сопряжения вертикальной стенки с верхней и нижней стенками предпочтительно равен 15±1 мм.
Кроме того, отношение толщины боковых стенок к толщине внутреннего ребра предпочтительно выполнено в диапазоне 1,1 до 1,5.
Кроме того, отверстия в боковых стенках и внутреннем ребре могут иметь треугольную форму.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами, на которых изображен частный случай её реализации:
Фиг. 1 - фрикционный клин, аксонометрия;
Фиг. 2 - фрикционный клин, вид спереди;
Фиг. 3 - фрикционный клин, продольный разрез.
Фрикционный клин (Фиг. 1-3) содержит полый корпус 1, который состоит из наклонной стенки 2, верхней стенки 3, вертикальной стенки 4, нижней стенки 5 и боковых стенок 6. Нижняя стенка 5 имеет опорную площадку 7 с кольцевым буртиком 8. Корпус 1 внутри разделен на две части внутренним ребром 9. В боковых стенках 6 и внутреннем ребре 9 выполнены треугольные отверстия 10 и 11 соответственно. На наклонной стенке 2 выполнены рабочие поверхности 12, выполненные в виде выпуклой (параболической) поверхности.
Толщина А вертикальной стенки 4 предпочтительно выполнена в диапазоне от 19 до 22 мм.
Толщина В наклонной стенки 2 предпочтительно выполнена в диапазоне от 13 до 17 мм.
Толщина С боковых стенок 6 предпочтительно выполнена в диапазоне от 12 до 15 мм.
Толщина D внутреннего ребра 9 предпочтительно выполнена в диапазоне от 10,4 до 13,6 мм.
1
Радиус R углубления кольцевого буртика 8 предпочтительно равен 8±1 мм.
2
Радиус сопряжения R вертикальной стенки 4 с верхней стенкой 3 и нижней стенкой 5 предпочтительно равен 15±1 мм.
Кроме того, отношение толщины С боковых стенок 6 к толщине D внутреннего ребра 9 предпочтительно выполнено в диапазоне 1,1 до 1,5.
Применение.
В рабочем положении клин расположен во фрикционном гасителе колебаний между наклонной поверхностью надрессорной балки тележки вагона с одной стороны и фрикционной планкой боковой рамы тележки вагона с другой стороны, к которым во время движения вагона клин поджимается под действием пружин (не показаны). Клин взаимодействует выпуклыми частями рабочей поверхности 12 и вертикальной стенкой 4 с элементами тележки вагона.
Выпуклые части рабочей поверхности 12 клина обеспечивают плотный контакт с элементами тележки вагона, что уменьшает ударные нагрузки, микросколы, трение и износ клина.
Изготовление фрикционного клина из серого чугуна с применением комплексных модификаторов на основе ферросилиция и бария позволяет получить более высокие механические и триботехнические свойства.
Применение серого чугуна марки СЧ35 по ТУ 0812-001-10036140, содержащего элементы в следующем соотношении, мас.%: C - 2,85-3,05; Si - 1,2-1,5; Mn - 0,8-1,10; Ni - не более 0,4; Cr - не более 0,4; Cu - не более 0,4; P - не более 0,20; S - не более 0,12, вместо СЧ35 по ТУ3183-234-01124323-2007, который широко применяется для изготовления фрикционных клиньев, также способствует повышению эксплуатационных характеристик. Такое решение обусловлено следующим:
сбалансированная массовая доля углерода обеспечивает увеличение механических свойств чугуна;
увеличенное содержание марганца обеспечивает возникновение соединений с высокими фрикционными свойствами;
содержание хрома, никеля и меди улучшает структуру чугуна.
Всё это позволяет увеличить твердость, которая способствует увеличению прочности и износостойкости, а также уменьшить материалоемкость конструкции. Масса представленного фрикционного клина составляет 12,8 кг, что более чем на 20% процентов меньше, чем у аналогов. Достигается это за счет изменения конструкции и получения стабильных механических свойств материала фрикционного клина, а также стабильной структурой за счет применения комплексных модификаторов.
Таким образом, решения, используемые в полезной модели, обеспечивают достижение технического результата.