БОКОВАЯ РАМА ТРЕХОСНОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ТЕЛЕЖКИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции боковой рамы трехосной тележки грузового железнодорожного вагона.
Из патента РФ № 172582 на полезную модель известна боковая рама ходовой тележки железнодорожного вагона, содержащая верхний пояс, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта пружин, наклонные пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, образующие с верхним поясом проем для размещения в нем конца надрессорной балки и пружин рессорного комплекта с радиусными переходами от опорной площадки к вертикальным колонкам, усиленные в своих нижних углах цилиндрическими выступами-приливами диаметром d с примыкающими участками, при этом примыкающие участки цилиндрических выступов приливов выполнены в виде двух ребер жесткости, один из которых выполнен вертикальным, связывающим цилиндрический выступ-прилив с вертикальной колонкой, второй выполнен наклонным и связывающим цилиндрический выступ-прилив с зоной соединения вертикальной колонки с наклонным поясом, причем длина дополнительного наклонного ребра жесткости выполнена превышающей ширину вертикальной колонки и с выходом на наклонный пояс, а длина вертикального ребра жесткости выполнена равной, либо превышающей диаметр d цилиндрического выступа-прилива. Угол α между ребрами жесткости может составлять от 55° до 65°. Диаметр d цилиндрического выступа-прилива может быть выполнен в диапазоне размеров от 80 мм до 200 мм. Высота цилиндрического выступа-прилива может быть выполнена в диапазоне размеров от 60 мм до 180 мм. Высота мест примыкания вертикальных и наклонных ребер жесткости к цилиндрическому выступу-приливу может составлять от 0,5 до 1,0 высоты выступа-прилива. Консольная выступающая часть опорной площадки для рессорного комплекта пружин может быть усилена дополнительными ребрами жесткости, размещенными под консольной выступающей частью опорной площадки и соединяющими указанную часть с нижним поясом боковой рамы ходовой тележки железнодорожного вагона.
Недостатком полезной модели по патенту 172582 является то, что она применима в двухосных железнодорожных тележках, ее конструктивные особенности определены особенностями именно двухосных железнодорожных тележек, имеющими два наклонных пояса и выполненными симметричными.
Из патента РФ № 206565 на полезную модель известна боковая рама трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, представляющая собой отливку коробчатого сечения из углеродистой стали, состоящей из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем для размещения рессорного комплекта и концевой части надрессорной балки, с расположенными на опорной поверхности нижнего пояса внутренними и наружными фиксаторами положения пружин рессорного комплекта, с концевой частью, имеющей проем шириной d, для установки крайней колесной пары тележки, с концевой частью, для установки на балансир средней колесной пары тележки, с кронштейнами для установки подвесок триангелей, отличающаяся тем, что нижняя горизонтальная стенка проема, для размещения крайней колесной пары, имеет переменную толщину, выполненную на участке перехода в наружный радиус проема, начинающемся на расстоянии d/2 от края проема, при этом отношение толщины стенки (b) внутреннего радиуса проема к толщине стенки (a) наружного радиуса находится в пределах 1,2-1,8. Боковая рама трехосной тележки грузового железнодорожного вагона по п. 1, при этом внутренний и наружный радиусы (R) проема для размещения колесной пары выполнены в диапазоне от 57 мм до 63 мм.
Недостатком боковой рамы по патенту № 206565 является ее недостаточная надежность в наиболее нагруженных местах боковой рамы-в нижних углах опорной поверхности нижнего пояса в местах перехода к концевым частям.
Полезная модель по патенту № 206565 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - устранение недостатков аналогов.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, - повышение прочности и надежности боковой рамы трехосной железнодорожной тележки.
Технический результат достигается за счет того, что в боковой раме трехосной железнодорожной тележки, представляющей собой отливку коробчатого сечения, содержащую верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой боковыми колонками, выполненными вертикальными на верхнем участке и образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем для размещения рессорного комплекта, расположенные на опорной поверхности нижнего пояса фиксаторы положения пружин рессорного комплекта, первую концевую часть, имеющую проем для установки крайней колесной пары тележки, вторую концевую часть для установки на балансир средней колесной пары тележки, кронштейны для установки подвесок триангелей, нижние углы опорной поверхности нижнего пояса усилены ребрами жесткости, при этом каждый указанный нижний угол усилен двумя ребрами жесткости, одно из которых направлено вдоль нижнего участка соответствующей боковой колонки рессорного проема, второе ребро жесткости, выполненное у угла, ближайшего ко второй концевой части, ориентировано горизонтально и проходит до конца нижнего пояса, второе ребро жесткости, выполненное у угла, ближайшего к первой концевой части, ориентировано под углом к горизонтали и направлено к проему для установки крайней колесной пары тележки, в боковых стенках рамы первой концевой части  вдоль соответствующей боковой колонки выполнены технологические отверстия,  согласно полезной модели, нижние углы опорной поверхности нижнего пояса дополнительно усилены цилиндрическими выступами-приливами, при этом ребра жесткости, усиливающие каждый нижний угол опорной поверхности нижнего пояса, выполнены примыкающими к соответствующими цилиндрическим выступам-приливам, обеспечивая жесткую связь цилиндрических выступов-приливов с боковыми колонками рессорного проема посредством первых ребер жесткости и связь цилиндрических выступов-приливов с боковой поверхностью нижнего пояса посредством вторых ребер жесткости, между боковыми стенками первой концевой части ниже технологических отверстий первой концевой части выполнено внутреннее ребро жесткости, соединяющее внутренние поверхности боковых стенок первой концевой части и примыкающее к выпуклой поверхности нижнего угла опорной поверхности, ближайшего к первой концевой части, при этом внутреннее ребро жесткости направлено под углом к горизонтали и расположено между первым и вторым ребрами жесткости, примыкающими к соответствующему цилиндрическому выступу-приливу.
Длина первых ребер жесткости может составлять не менее диаметра цилиндрических выступов-приливов.
Угол между первым ребром жесткости, усиливающим нижний угол опорной поверхности, ближайший к первой концевой части, и горизонталью может составлять 75 ÷ 89°.
Угол между первым и вторым ребрами жесткости, усиливающими нижний угол опорной поверхности, ближайший к первой концевой части, может составлять 65 ÷ 85°.
Угол между внутренним ребром жесткости и горизонталью может составлять 35 ÷ 55°.
Высота мест примыкания ребер жесткости к цилиндрическому выступу-приливу может составлять от 0,2 до 0,9 высоты выступа-прилива.
Заявляемая полезная модель поясняется фигурами.
На фиг. 1 изображена заявляемая боковая рама-вид сбоку.
На фиг. 2 изображен общий вид заявляемой тележки.
На фиг. 3 представлено поперечное сечение заявляемой боковой рамы.
На фиг. 4 представлен продольный вертикальный разрез.
На фиг. 5 показано распределение напряженностей в нижних углах опорной поверхности нижнего пояса.
Позиции на фигурах:
1-верхний горизонтальный пояс;
2-нижний горизонтальный пояс;
3-боковые колонки рессорного проема;
4-рессорный проем;
5-опорная поверхность нижнего пояса;
6-фиксаторы положения пружин;
7-первая концевая часть боковой рамы;
8-проем для установки крайней колесной пары;
9-вторая концевая часть;
10-кронштейны для установки подвесок триангелей;
11-ребро жесткости;
12-ребро жесткости;
13-ребро жесткости;
14-цилиндрические выступы-приливы;
15-внутреннее ребро жесткости;
16 - боковые стенки первой концевой части.
17-технологические отверстия.
Заявляемая боковая рама трехосной железнодорожной тележки представляет собой отливку коробчатого сечения и содержит верхний 1 и нижний 2 горизонтальные пояса, соединенные между собой боковыми колонками 3, выполненными вертикальными на верхнем участке и  образующими совместно с горизонтальными поясами 1, 2 рессорный проем 4 для размещения рессорного комплекта; расположенные на опорной поверхности 5 нижнего пояса фиксаторы 6 положения пружин рессорного комплекта; первую концевую часть 7, имеющую проем 8 для установки крайней колесной пары тележки; вторую концевую часть 9 для установки на балансир средней колесной пары тележки; кронштейны 10 для установки подвесок триангелей; нижние углы опорной поверхности 5 нижнего пояса усилены ребрами жесткости, при этом каждый указанный нижний угол усилен двумя ребрами жесткости, одно из которых (ребро 11) направлено вдоль нижнего участка соответствующей боковой колонки 3 рессорного проема; второе ребро 12 жесткости, выполненное у угла, ближайшего ко второй концевой части 9, ориентировано горизонтально и проходит до конца нижнего пояса; второе ребро 13 жесткости, выполненное у угла, ближайшего к первой концевой части 7, ориентировано под углом к горизонтали и направлено к проему 8 для установки крайней колесной пары тележки; в боковых стенках рамы первой концевой части 7 вдоль соответствующей боковой колонки 3 выполнены технологические отверстия 17. Нижние углы опорной поверхности 5 нижнего пояса дополнительно усилены цилиндрическими выступами-приливами 14; при этом ребра жесткости 11, 12, 13, усиливающие каждый нижний угол опорной поверхности 5 нижнего пояса, выполнены примыкающими к соответствующими цилиндрическим выступам-приливам 14, обеспечивая жесткую связь цилиндрических выступов-приливов 14 с боковыми колонками 3 рессорного проема посредством первых ребер 11 жесткости и связь цилиндрических выступов-приливов 14 с боковой поверхностью нижнего пояса посредством вторых ребер 12, 13 жесткости. Целесообразно, чтобы длина первых ребер 11 жесткости составляла не менее диаметра цилиндрических выступов-приливов 14. Между боковыми стенками 16 первой концевой части 7, выполнено внутреннее ребро 15 жесткости, соединяющее внутренние поверхности боковых стенок 16 первой концевой части 7 и примыкающее к выпуклой поверхности нижнего угла опорной поверхности, ближайшего к первой концевой части; при этом внутреннее ребро 15 жесткости направлено под углом к горизонтали и расположено между первым 11 и вторым 13 ребрами жесткости, примыкающими к соответствующему цилиндрическому выступу-приливу 14.
Угол между первым ребром 11 жесткости, усиливающим нижний угол опорной поверхности, ближайший к первой концевой части 7, и горизонталью может составлять 75 ÷ 89°.
Угол между первым 11 и вторым ребрами 13 жесткости, усиливающими нижний угол опорной поверхности 5, ближайший к первой концевой части 7, может составлять 75 ÷ 89°.
Угол между внутренним ребром жесткости и горизонталью может составлять 35 ÷ 55°.
Высота мест примыкания ребер 11, 12, 13 жесткости к цилиндрическому выступу-приливу 14 может составлять от 0,2 до 0,9 высоты выступа-прилива 14.
Целесообразность усиления нижних углов опорной поверхности 5 нижнего пояса обусловлена известными из патента РФ № 172582 на полезную модель и из патента РФ № 2294855 сведениями о влиянии таких цилиндрических выступов-приливов на прочность и надежность боковых рам железнодорожных тележек.
При этом следует иметь ввиду, что в патентах № 172582 и № 2294855 представлены сведения о технических решениях, касающихся двухосных железнодорожных тележек (имеющих по два наклонных пояса). Поэтому ребра жесткости, примыкающие к цилиндрическим выступам-приливам, расположены симметрично, поскольку боковые рамы двухосных железнодорожных тележек выполнены симметричными относительно вертикальной оси симметрии.
Заявляемая полезная модель касается трехосных железнодорожных тележек, концевые части 7, 9 которых не являются идентичными, поэтому такие боковые рамы не характеризуются симметричностью.
Поэтому цилиндрические выступы-приливы 14 в заявляемой полезной модели выполнены с возможностью примыкания к ним ребер жесткости 11, 12, 13, расположенных иным образом, чем в патентах № 172582 и № 2294855, с учетом особенностей боковых рам трехосных тележек.
Расположение ребер жесткости 11, 12, 13 в заявляемой полезной модели аналогично расположению ребер жесткости в наиболее близком аналоге (фиг. 2), поскольку такое расположение ребер уже зарекомендовало себя положительным образом с точки зрения влияния на прочность и надежность боковой рамы трехосной тележки.
Высота мест примыкания ребер 11, 12 (или 11, 13) жесткости к цилиндрическому выступу-приливу 14 может составлять от 0,2 до 0,9 от высоты выступа-прилива 14.
При высоте мест примыкания ребер 11, 12, 13 к цилиндрическому выступу-приливу14 менее указанного диапазона не будет обеспечиваться надлежащее влияние ребер жесткости 11, 12, 13  на прочность  и надежность рамы, а при их высоте более указанного диапазона будет иметь место излишняя металлоемкость и вес рамы.
Внутреннее ребро 15 жесткости служит для усиления боковой рамы в области нижнего угла, ближайшего к первой концевой части 7, соединяя противоположные боковые стенки 16 рамы. Такое усиление необходимо, поскольку в указанных боковых стенках выполнены технологические отверстия 17, создающие вокруг себя дополнительные напряженности, ослабляющие боковые стенки 16.
На диаграмме показано распределение напряженностей в нижних углах опорной поверхности 5 нижнего пояса при высоте мест примыкания ребер11, 12, 13 к цилиндрическим выступам-приливам 15, равным 0, 5 от высоты выступов-приливов 14. Из диаграммы видно, что нижние углы опорной поверхности 5 нижнего пояса не характеризуются излишней напряженностью при эксплуатации боковой рамы.
Следовательно, наличие цилиндрических выступов-приливов 14 в заявляемой полезной модели, а также наличие внутреннего ребра жесткости 15 обеспечивает более высокую надежность и прочность боковой рамы по сравнению с наиболее близким аналогом, в котором такие выступы-приливы и внутреннее ребро жесткости отсутствуют.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение заявленного технического результата, заключающегося в повышении прочности и надежности боковой рамы трехосной железнодорожной тележки.