НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована в конструкции надрессорных балок тележек грузовых вагонов повышенной грузоподъемности.
Известна надрессорная балка тележки железнодорожного вагона, выполненная из верхнего пояса с подпятником в средней части, нижнего пояса, соединенных боковыми стенками, которые в зонах соединения с верхним поясом имеют постоянную толщину их средних частей.
Известна железнодорожная надрессорная балка, содержащая верхний пояс с подпятником в средней части и опорными площадками под скользуны, нижний пояс с опорными площадками под пружины рессорного комплекта, боковые стенки, соединяющие верхний и нижний пояса, карманы для установки фрикционных клиньев в концевых частях, при этом боковые стенки выполнены с постоянной толщиной средней части в зоне соединения с верхним поясом (см. US 3482531 A, опубл. 09.12.1969).
Известна также принятая в качестве наиболее близкого аналога надрессорная балка тележки грузового вагона повышенной грузоподъемности, содержащая верхний пояс с подпятником в центре и опорными площадками под скользуны, нижний пояс с опорными площадками под упругие элементы рессорного комплекта, боковые стенки, соединяющие верхний и нижний пояса и выполненные с постоянной толщиной их средних частей в зонах соединения с верхним поясом, карманы для установки фрикционных клиньев в концевых частях надрессорной балки (см. RU 117129 U1, опубл. 20.06.2012). Данное техническое решение принято в качестве наиболее близкого аналога.
Технической проблемой известных надрессорных балок является отсутствие упрочнения средних частей боковых стенок в зонах их соединения с верхним поясом. Указанные части боковых стенок в процессе эксплуатации подвергаются повышенным нагрузкам от действия продольных сил, вследствие чего возникающие высокие механические напряжения могут снизить прочность и эксплуатационную долговечность надрессорных балок.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в увеличении прочности надрессорной балки тележки грузового вагона, повышении долговечности в эксплуатации.
Технический результат достигается за счет того, что надрессорная балка тележки грузового вагона, содержащий верхний пояс, выполненный с подпятником в средней части и опорными площадками под боковые скользуны, нижний пояс, выполненный с опорными поверхностями под упругие элементы рессорного подвешивания, боковые стенки, соединяющие верхний и нижний пояса, карманы для установки фрикционных клиньев, в отличие от наиболее близкого аналога, боковые стенки имеют на внутренних поверхностях своих средних частей в местах соединения с верхним поясом участки утолщения, выполненные высотой h, измеряемой от опорной поверхности подпятника, длиной ℓ, измеряемой в обе стороны от оси подпятника, и участки плавного перехода от участков утолщения толщиной S к толщине s боковых стенок, оканчивающиеся на расстоянии H по высоте, измеряемом от опорной поверхности подпятника, и на расстоянии L по длине, измеряемом от оси подпятника в обе стороны, при этом отношение толщины s боковых стенок к толщине S участков утолщения боковых стенок составляет от 0,20 до 0, 95.
В частных формах реализации толщина S участков утолщения боковых стенок составляет от 16 мм до 35 мм; высота h участков утолщения боковых стенок составляет от 50 мм до 250 мм; длина ℓ участков утолщения боковых стенок составляет от 100 до 450 мм; расстояние Н окончания участков плавного перехода составляет от 80 мм до 350 мм; расстояние L окончания участков плавного перехода составляет от 400 мм до 650 мм.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - надрессорная балка тележки грузового вагона, общий вид, аксонометрическая проекция;
на фиг. 2 - то же, вид сбоку;
на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2;
на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 4;
на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4;
на фиг. 6 - надрессорная балка тележки грузового вагона, продольный разрез, аксонометрическая проекция.
Надрессорная балка представляет собой тонкостенную конструкцию замкнутого коробчатого типа и включает в себя верхний пояс 1, нижний пояс 2, две боковые стенки 3, соединяющие верхний 1 и нижний 2 пояса, карманы 4 для установки фрикционных клиньев, расположенные в концевых частях надрессорной балки.
На верхнем поясе 1 надрессорной балки в средней части выполнен подпятник 5 с опорной поверхностью 5.1 и осью О-О, лежащей в перпендикулярной плоскости симметрии надресорной балки.
В зонах надрессорной балки, расположенных по обе стороны от подпятника 5, каждая из боковых стенок 3 усилена участком утолщения 6, расположенным на внутренней поверхности средней части боковой стенки 3 в месте ее соединения с верхним поясом 1. Боковые стенки 3 имеют толщину s, участки утолщения 6 имеют толщину S в интервале от 16 мм до 35 мм. При этом отношение толщины s к толщине S удовлетворяет условию 0,20≤s/S≤0,95. Участки утолщения 6 боковых стенок 3 имеют следующие параметры: высота h измеряется от опорной поверхности 5.1 подпятника 5 и составляет от 50 мм до 250 мм, длина ℓ измеряется в обе стороны от оси О-О подпятника 5 и составляет от 100 мм до 450 мм.
Каждая из боковых стенок 3 между участком утолщения 6 толщиной S и боковой стенкой толщиной s имеет участки плавного перехода 7 и 8, выполненные, соответственно, в двух направлениях - по высоте в направлении от поверхности подпятника 5 и по длине в обе стороны от оси подпятника 5 в продольном направлении надрессорной балки. Участки плавного перехода 7 и 8 характеризуются параметрами их окончания. Участок плавного перехода 7 характеризуется расстоянием H по высоте, измеряемом от опорной поверхности 5.1 подпятника 5 до окончания участка 7, где боковая стенка 3 приобретает толщину s. Расстояние Н составляет от 80 мм до 350 мм. Участок плавного перехода 8 характеризуется расстоянием L по длине, измеряемым в обе стороны от оси О-О подпятника 5 до конца участка 8, где участок 8 сливается с верхним поясом 1. Расстояние L составляет от 400 мм до 650 мм.
Выполнение участков утолщений на внутренних поверхностях боковых стенок надрессорной балки в местах значительных механических напряжений, возникающих вследствие повышенных эксплуатационных нагрузок, а именно в средних частях боковых стенок, в местах их соединения с верхним поясом с подпятником в средней части, служит упрочнению надрессорной балки. Тем самым, достигается увеличение прочности надрессорной балки тележки грузового вагона, повышение ее долговечности.
Выполнение отношения s/S толщины s боковых стенок к толщине S участков утолщения боковых стенок в интервале от 0,20 до 0,95 способствует увеличению прочности надрессорной балки в указанных местах боковых стенок. При выполнении отношения s/S менее 0,2 высока вероятность образования литейных дефектов при изготовлении надрессорной балки из-за большой разнотолщинности участков утолщения и боковых стенок. В процессе эксплуатации при большой разнице толщин s и S излишнее упрочнение может вызывать деформацию прилегающей зоны боковых стенок толщиной s, вследствие чего снижается эксплуатационная долговечность надрессорной балки. При отношении s/S более 0,95 имеет место незначительный эффект от снижения концентрации напряжений в средней части боковых стенок в местах их соединения с верхним поясом, вместе с тем неоправданно возрастает масса надрессорной балки.
При значениях параметров S, h, H, ℓ, L менее нижних границ указанных интервалов конструкция надрессорной балки не обладает минимально необходимым уровнем прочности и жесткости боковых стенок в рассматриваемых местах. При значениях параметров S, h, H, ℓ, L более верхних границ указанных интервалов прочность боковых стенок может снижаться вследствие возможных литейных дефектов при изготовлении и вероятности деформации боковых стенок при эксплуатации по причине чрезмерной массивности участков утолщения.
Работает надрессорная балка тележки грузового вагона, реализуя полезную модель, следующим образом.
Надрессорные балки тележек воспринимают нагрузку от кузова грузового вагона. При этом значительная часть передаваемой нагрузки приходится на среднюю часть надрессорной балки, а именно на верхний пояс 1 в его средней части, где смонтирован подпятник 5, и на боковые стенки 3 в их средней части в местах соединения с верхним поясом 1. С целью повышения прочности надрессорной балки и повышения ее эксплуатационной надежности указанные места боковых балок 3 укреплены участками утолщений 6, которые выполнены с предлагаемыми размерными параметрами.