ЛИТАЯ БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.
Из патента № 2473439 на изобретение известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, технологические окна, центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта, верхним поясом и вертикальными колонками, радиусные переходы от опорной площадки к вертикальным колонкам, внутренние ребра на наклонных поясах, примыкающие к радиусным переходам, выступы в зоне примыкания внутренних ребер к радиусным переходам, и наружные ребра, примыкающие к выступам, при этом расстояние от центра радиусного перехода до вертикальной колонки меньше величины радиуса, внутренние ребра, примыкающие к радиусным переходам, соединены с технологическими окнами по касательной к их окантовкам, а ось каждого выступа совпадает с линией пересечения внутреннего ребра с цилиндрической поверхностью радиусного перехода. В боковой раме в зоне перехода наклонных поясов к нижнему поясу имеются технологические окна, выполненные по наружному периметру с утолщением.
Из патента № 2294855 на изобретение известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающих верхний и нижний пояса, и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, причем в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены ребра, одно из которых расположено в нижней части наклонного пояса от периферии к центру, другое - вдоль криволинейной части рессорного проема в зоне сочленения нижнего пояса с наклонным поясом, третье выполнено как продолжение опорной площадки для рессорного комплекта, при этом симметрично относительно центральной плоскости рамы в зонах схождения упомянутых выше ребер образованы создающие условия для направленной кристаллизации выступы, объединяющие упомянутые ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями, при этом выступы выполнены не выступающими в центральный рессорный проем. В боковой раме в зоне перехода наклонных поясов к нижнему поясу имеются технологические окна, выполненные по наружному периметру с утолщением.
Недостатком известных боковых рам является их недостаточная надежность, обусловленная возможностью возникновения изломов по около технологических окон в местах перехода наклонных поясов к нижнему поясу.
Боковая рама по патенту № 2294855 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - повышение надежности боковой рамы тележки грузового вагона.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении надежности боковой рамы тележки грузового вагона.
Технический результат достигается за счет того, что литая боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения связывающих верхний и нижний пояса, и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, на участках перехода наклонных поясов к нижнему поясу выполнены технологические окна овальной формы, при этом с одной стороны каждое технологическое окно проходит вдоль соответствующего наклонного пояса рамы, а с другой стороны  каждое технологическое окно сопряжено с нижним поясом рамы, по периметру технологических окон вдоль наружной поверхности боковой рамы выполнены утолщения в виде приливов, согласно полезной модели торцевые наружные поверхности приливов вокруг технологических окон выполнены радиусными, сопряжения приливов с наклонными и нижним поясами рамы выполнены радиусными, при этом угол сопряжения α приливов с внутренними и внешними  поверхностями нижнего пояса рамы составляет более 90° и менее 180°.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен вид сбоку заявляемой рамы.
На фиг. 2 показаны в разрезе приливы на участке их сопряжения с наклонным поясом рамы – вид А и на участке их сопряжения с нижним поясом рамы – вид Б.
Позиции на фигурах:
1 – верхний пояс;
2 – консоли;
3 – буксовые проемы;
4 – нижний пояс;
5 – опорная площадка для рессорного комплекта;
6 – наклонные пояса;
7 – рессорный проем;
8 – технологические окна;
9 – приливы.
Заявляемая литая боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс 1 замкнутого сечения с консолями 2, образующими буксовые проемы 3; нижний пояс 4 замкнутого сечения с опорной площадкой 5 для рессорного комплекта; два наклонных пояса 6 замкнутого сечения связывающих верхний 1 и нижний 4 пояса, и центральный рессорный проем 7, ограниченный опорной площадкой 5 для рессорного комплекта нижнего пояса 4; на участках перехода наклонных поясов 6 к нижнему поясу 4 выполнены технологические окна 8 овальной формы, при этом с одной стороны каждое технологическое окно 8 проходит вдоль соответствующего наклонного пояса 6 рамы, а с другой стороны каждое технологическое окно 8 сопряжено с нижним поясом 4 рамы; по периметру технологических окон 8 вдоль наружной поверхности боковой рамы выполнены утолщения в виде приливов 9. Торцевые наружные поверхности приливов 9 вокруг технологических окон 8 выполнены радиусными; сопряжения приливов 9 с наклонными 6 и нижним 4 поясами рамы выполнены радиусными, при этом угол сопряжения α приливов 9 с нижним поясом 4 рамы составляет более 90° и менее 180°; сопряжения внутренних поверхностей технологических окон 8 с внутренними поверхностями наклонных 6 и нижнего 4 поясов выполнены радиусными, при этом угол сопряжения α внутренних поверхностей технологических окон 8 с внутренней поверхностью нижнего пояса 4 рамы составляет более 90° и менее 180°.
Из уровня техники (в частности, из наиболее близкого аналога) известно, что участки перехода наклонных поясов 6 к нижнему поясу 4 являются наиболее нагруженными, являются зонами повышенного риска отказов в боковой раме и приведения ее в предельное состояние, при котором дальнейшая эксплуатация недопустима. В указанных участках, в местах пересечения стенок и ребер, образуются тепловые узлы, в которых концентрируется усадочная пористость и иные литейные дефекты. Наличие на указанных участках технологических окон 8 также может способствовать развитию усталостных трещин и даже приводить к излому боковой рамы. Концентраторами напряжений в технологических окнах могут являться острые кромки и такие дефекты, как засор, залив, а также зарез, возникающий при зачистке отливки. Для устранения (или снижения) вероятности развития на указанных участках дефектов, обусловленных технологическими окнами 8, их выполняют с утолщениями в виде приливов 9. При этом приливы 9 выполнены с радиусной наружной торцевой поверхностью, также радиусными выполнены сопряжения приливов с наклонными 6 и нижним поясом 4. Выполнение указанных сопряжений радиусными позволяет существенно снизить в них местные напряжения и, следовательно, позволяет существенно снизить вероятность возникновения в этих местах усталостных трещин и изломов.
Также для снижения вероятности образования горячих и холодных трещин в процессе затвердевания отливки в литейной форме, вследствие возникновения литейных напряжений, вокруг технологических окон 8  с приливами 9 в наиболее нагруженных местах (на участках сопряжения окон 8 с приливами 9 с нижним поясом 4) необходимо еще более плавное сопряжение окон 8 с приливами 9 с нижним поясом 4. Для этого угол сопряжения приливов 9 с нижним поясом 4 рамы и угол сопряжения α внутренних поверхностей технологических окон 8 с внутренней поверхностью нижнего пояса 4 рамы должен составлять более 90° и менее 180°. Такой диапазон угла обеспечивает более плавный переход окна 8 с приливом 9 к нижнему поясу 4, по сравнению с острым или прямым углом, снижая на данных участках боковой рамы местные напряжения, и вероятность возникновения дефектов, в виде горячих и холодных трещин.
Заявляемая полезная модель была осуществлена при изготовлении боковой рамы со следующими параметрами приливов 9 и сопряжения окон 8 с наклонными 6 и нижним 4 поясами:
по периметру технологических окон 8 вдоль наружной поверхности боковой рамы выполнены утолщения в виде приливов 9;
торцевые наружные поверхности приливов 9 вокруг технологических окон 8 выполнены радиусными. При этом торцевая поверхность прилива 9 выполнена с радиусом 5-9 мм;
сопряжение приливов 9 с наклонными поясами 6 выполнено по радиусу 10-14 мм;
сопряжение приливов 9 с нижним поясом 4 выполнено по радиусу 10-14 мм. Такой радиус обеспечивает сопряжение приливов 9 с нижним поясом с углом α более 90° и менее 180°;
сопряжение внутренних поверхностей окон 8 с внутренними поверхностями наклонных поясов выполнено по радиусу 5-9 мм;
сопряжение внутренних поверхностей технологических окон 8 с внутренней поверхностью нижнего пояса 4 рамы выполнено по радиусу 10-14 мм. Такой радиус обеспечивает сопряжение внутренних поверхностей окон 8 с нижним поясом на угол α, больший 90° и менее 180°.
В целом плавное сопряжение приливов 9 с наклонными поясами 6 и нижним поясом 4, а также сопряжение окон 8 с нижним поясом с углом α более 90° и менее 180° снижает вероятность возникновения по периметру окон 8 местных напряжений, следовательно, снижается вероятность возникновения дефектов, усталостных трещин, изломов в указанных местах, что повышает надежность боковой рамы.
Кроме того, выполнение сопряжений окон 8 с приливами 9 с наклонными и нижним поясами является более технологичным при изготовлении литых боковых рам, поскольку существенно снижает необходимость в дополнительной механической обработке боковых рам вокруг технологических окон 8.