Боковая рама тележки железнодорожного вагона

Заявляемая полезная модель относится к области вагоностроения, в частности к конструкции боковой рамы и тележки железнодорожного вагона.
Известна боковая рама тележки железнодорожного вагона из патента на полезную модель RU № 191743 (опубл. 19.08.2019) «Боковая рама тележки грузового вагона». Она выполнена в виде стальной отливки и состоит из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, соединенных между собой наклонным 3 поясом, буксового проема 4, образованного наружной 5 и внутренней 6 челюстями. Внутренняя челюсть 6 имеет фиксирующий кронштейн 7, выполненный в виде двух ребер 8, расположенных вдоль вертикальной оси 9 и соединенных с наклонным 3 поясом. Ребра имеют отверстия 10 для установки предохранительного упора 11, предотвращающего выход колесной пары 12 из буксового проема 4. Предохранительный упор 11 закреплен в фиксирующем кронштейне 7 между ребер 8 при помощи крепежных элементов 13 (например, болтов, винтов, шпилек и т.п.), проходящих через отверстия 10. Толщина ребер фиксирующего кронштейна (обозначение В на фиг. 2) от 10 до 40 мм обусловлена тем, что изготовление ребра менее 10 мм приведет к значительному уменьшению прочности и регулярным изломам ребер в процессе эксплуатации. Максимальная толщина ребра 40 мм обусловлена тем, что при увеличении толщины в ребре будут образовываться усадочные раковины, что приведет к изломам ребер в процессе эксплуатации. Расстояние между ребрами (обозначение Б на фиг. 2) от 15 до 100 мм обусловлено шириной внутренней челюсти и предохранительного упора. Минимальное расстояние 15 мм между ребрами обусловлено шириной предохранительного упора, так как применение предохранительного упора шириной менее 15 мм может привести к его частому излому в связи с большими ударными нагрузками на него в процессе эксплуатации. Максимальное расстояние 100 мм ограничено конструкционной шириной внутренней челюсти и толщиной ребер. Расположены ребра 8 могут быть симметрично относительно вертикальной оси 9, как показано на фиг. 2, либо не симметрично (не показано). За счет выполнения фиксирующего кронштейна в виде двух ребер, соединенных с наклонным поясом, обеспечивается увеличение прочности фиксирующего кронштейна, что ведет к повышению надежности и увеличению продолжительности срока службы боковой рамы трехэлементной тележки.
Данное техническое решение принято автором за прототип.
Недостатком прототипа по патенту RU № 191743 «Боковая рама с буксовой коробкой» является появление высоких напряжений в месте перехода с каждого угла ограничителя перемещения буксы к внутренней челюсти боковой рамы тележки железнодорожного вагона, что приводит при ее эксплуатации к увеличению усталостных трещин, и, соответственно увеличивает количество изломов и отказов грузовой тележки в эксплуатации. Заявляемой полезной моделью достигается решение технической проблемы - Улучшение качества изделия «Рама боковая» и изделия «Тележка железнодорожного вагона» в целом. Технический результат, обеспечиваемый в результате реализации предлагаемой полезной модели, заключается в уменьшении напряжения от эксплуатационных нагрузок за счет четырех плавных переходов с каждого угла ограничителя перемещения буксы к внутренней челюсти боковой рамы тележки железнодорожного вагона, что позволяет при эксплуатации уменьшить количество усталостных трещин и, соответственно, количество изломов и отказов грузовой тележки в эксплуатации. В тележке железнодорожного вагона выполнено четыре рамы, и при образовании излома, по меньшей мере, в одной боковой раме, тележка полностью утрачивает свою функциональную сущность, так как при соударении двух вагонов, произойдет излом упоров и внешней челюсти, далее колесная пара лишится ограничения перемещения относительно буксового проема, что может привести к выходу колесной пары из зацепления с буксовым проемом и, как следствие, привести к аварийной ситуации и сходу вагона с железнодорожных путей.
Кроме того, заявляемой полезной моделью достигается решение дополнительной технической проблемы - расширение арсенала средств определенного назначения, которое решается путем создания технического решения, «Боковая рама тележки железнодорожного вагона», альтернативного ранее известному техническому решению по патенту RU № 191743. При этом в качестве дополнительного технического результата, связанного с основным техническим результатом, рассматривается реализация полезной моделью указанного назначения, а именно «Боковая рама тележки железнодорожного вагона».
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что боковая рама тележки железнодорожного вагона выполнена в виде стальной отливки и состоит из верхнего 2 и нижнего 1 горизонтальных поясов, соединенных между собой двумя наклонными 3 поясами, буксового проема 4, образованного наружной 12 и внутренней 5 челюстями. Внутренняя челюсть 5 имеет фиксирующий кронштейн 6, выполненный в виде двух ребер 8, расположенных вдоль вертикальной оси 9 и соединенных с наклонным 3 поясом, при этом боковые грани 21 внутренней челюсти соединены с ребрами кронштейна 8 наклонными гранями 17, 18, горизонтальная грань 19 соединена с боковыми гранями 21. Внутренняя челюсть имеет ограничитель 20 перемещения буксы. Внутренняя челюсть 5 в частном варианте выполнена с фигурным радиусным переходом. Ребра имеют отверстия 10 для установки предохранительного упора 11, предотвращающего выход колесной пары 7 из буксового проема 4. Предохранительный упор 11 закреплен в фиксирующем кронштейне 6 между ребер 8 при помощи крепежных элементов 13 (например, болтов, винтов, шпилек и т.п.), проходящих через отверстия 10. Выполнены четыре плавных перехода с каждого угла ограничителя 20 перемещения буксы к внутренней челюсти боковой рамы тележки железнодорожного вагона. В частном варианте плавный переход выполнен радиусом R. В частном варианте выполнения радиус R выполнен в диапазоне от 22 мм до 28 мм. С внутренней стороны буксового проема 4 на боковой стенке 14 в частном варианте выполнены полукруглые утолщения 15 с центром в вершине угла 16 буксового проема 4. В частных вариантах ребра фиксирующего кронштейна выполнены высотой H (на фиг. 2), наклонные грани внутренней челюсти 17, 18 выполнены под углами наклона к горизонтали соответственно β, β'(на фиг. 2), фиксирующий кронштейн - шириной h (на фиг. 2), а горизонтальную грань 19 внутренней челюсти - шириной h1 (на фиг. 2). В частном варианте высота H ребра фиксирующего кронштейна выполнена 60 мм, угол наклона β наклонной грани внутренней челюсти 17 к горизонтали выполнен 30°, угол наклона β'наклонной грани внутренней челюсти 18 к горизонтали выполнен 30°, соотношение ширины фиксирующего кронштейна h к ширине h1 горизонтальной грани 19 внутренней челюсти составляет 0,47.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическим материалом. На фиг. 1 выполнен эскиз тележки. На фиг. 2 выполнен эскиз фиксирующего кронштейна. На фиг. 3 выполнен эскиз боковой рамы.
На данный момент изготовлены опытные образцы с заявленной боковой рамой и проводятся их испытания.
Источники информации
1. Патент «Боковая рама тележки грузового вагона» RU № 191743 (опубл. 19.08.2019).