БУКСОВЫЙ УЗЕЛ ВАГОННОЙ ТЕЛЕЖКИ
AXLE BOX OF TRUCK

Изобретение относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использовано в конструкциях вагонной тележки для установки колесных пар с кассетными подшипниками.
Известен адаптер подшипникового узла боковой рамы тележки преимущественно грузового вагона, содержащий проемы для подшипникового узла с горизонтальной и вертикальными контактными поверхностями, взаимодействующими с контактными горизонтальной и вертикальными поверхностями адаптера, при этом, по меньшей мере, одна из контактных поверхностей адаптера выполнена цилиндрической формы, причем расстояние между центрами проемов для подшипниковых узлов является базой тележки, по меньшей мере, одна из контактных цилиндрических поверхностей выполнена радиусом, равным 0,85-1,2 базы тележки. По меньшей мере, одна из контактных цилиндрических поверхностей выполнена сплошной. По меньшей мере, одна из контактных цилиндрических поверхностей выполнена в виде отстоящих друг от друга опор с цилиндрическими поверхностями с промежутком между ними, поверхность которого смещена в сторону центра радиуса цилиндрических контактных поверхностей (RU 110047, B61F 5/26, 2011).
Недостатком адаптера является повышенный износ в зазорах контактирующих поверхностей подшипникового узла из-за их закругления, а также неустойчивое положение в вырезе боковой рамы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является узел соединения боковой рамы с колесной парой в тележке грузового железнодорожного вагона, содержащий П-образный буксовый проем с установленной на опорной поверхности износостойкой съемной скобой, адаптер прямоугольной формы с цилиндрическим вырезом в нижней части под установку на двухрядный кассетный подшипник колесной пары и блокиратор, предохраняющий колесную пару от выхода из буксового проема боковой рамы, закрепленный посредством болта к нижней части внутренней вертикальной стенки буксового проема. Блокиратор, имеющий отверстие под болт, выполнен с прямоугольным пазом в верхней части, ширина паза не превышает наибольшего размера шестигранной головки болта. В нижней части внутренней вертикальной стенки буксового проема выполнено отверстие для установки блокиратора, расположенного с возможностью опоры на нижнюю полку внутренней вертикальной стенки буксового проема, при этом болт размещен вверх головкой, которая входит в прямоугольный паз блокиратора, и снабжен шайбой и самостопорящейся гайкой. Между блокиратором и полкой могут устанавливаться регулировочные пластины с отверстиями под болт (RU 101988, B61F 5/14, 2011).
Конструкция узла соединения боковой рамы с колесной парой имеет недостаточную надежность фиксации подшипникового узла колесной пары между адаптером и блокиратором. В процессе эксплуатации из-за износа регулировочных пластин происходит биение подшипника колесной пары о блокиратор, что приведет к его поломке.
Техническим результатом является повышение надежности работы буксового узла вагонной тележки.
Технический результат достигается за счет того, что в буксовом узле вагонной тележки, содержащем адаптер с цилиндрическим вырезом в нижней части для установки на подшипник колесной пары и фигурными вырезами с двух сторон под направляющие вертикальные стенки выреза боковой рамы и блокиратор, размещенный под подшипником колесной пары, согласно изобретению корпус адаптера выполнен в виде полуцилиндра с выступающими с двух сторон боковыми опорами и боковыми лапками, образующими фигурные вырезы, внутренние стороны которых являются боковыми опорными поверхностями адаптера, а с внешней стороны корпус адаптера имеет две выступающие опоры с ребрами жесткости, на краях цилиндрического выреза выполнены удерживающие выступы, вдоль которых и в центральной части цилиндрического выреза выполнены канавки, причем основание корпуса адаптера смещено относительно центра полуцилиндра на расстояние
δ=(0,04÷0,05)R,
где R - радиус цилиндрического выреза под подшипник колесной пары,
при этом в середине одной из боковых опор адаптера выполнено отверстие с резьбой для его болтового соединения с блокиратором.
Блокиратор выполнен П-образной формы, в средней части блокиратора выполнен прямоугольный выступ, который размещен в фигурном вырезе адаптера, в центральном отверстии горизонтальной полки установлен болт, а боковые опоры разнесены по ширине фигурного выреза адаптера и выполнены скругленными. Расстояние между центрами выступающих опор адаптера равно:
где α - угол охвата подшипника колесной пары под центрами выступающих опор адаптера.
Расстояние между нижней гранью внутренней поверхности боковой опоры блокиратора с одной стороны буксового узла и нижней гранью цилиндрического выреза адаптера с другой его стороны меньше диаметра цилиндрического выреза под подшипник колесной пары.
На фиг.1 показан общий вид буксового узла вагонной тележки; на фиг.2 - адаптер с блокиратором в сборе; на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - адаптер, общий вид; на фиг.5 - то же, вид сверху; на фиг.6 - сечение по Б-Б на фиг.4; на фиг.7 - блокиратор, общий вид; на фиг.8 - то же, вид сверху и на фиг.9 - то же, вид сбоку.
Буксовый узел вагонной тележки содержит адаптер 1 с цилиндрическим вырезом 2 в нижней части для установки на подшипник колесной пары и фигурными вырезами 3 с двух сторон под направляющие вертикальные стенки выреза боковой рамы и блокиратор 4, размещенный под подшипником колесной пары. Корпус адаптера 1 выполнен в виде полуцилиндра с выступающими с двух сторон боковыми опорами 5 и боковыми лапками 6, образующими фигурные вырезы 3, внутренние стороны которых являются боковыми опорными поверхностями адаптера 1. С внешней стороны корпус адаптера 1 имеет две выступающие опоры 7 с ребрами жесткости. На краях цилиндрического выреза 2 выполнены удерживающие выступы 8, вдоль которых и в центральной части цилиндрического выреза 2 выполнены канавки 9.
Причем основание корпуса адаптера 1 смещено относительно центра полуцилиндра на расстояние:
δ=(0,04÷0,05)R,
где R - радиус цилиндрического выреза под подшипник колесной пары,
при этом в середине одной из боковых опор 6 адаптера 1 выполнено отверстие 10 с резьбой для его болтового соединения с блокиратором 4.
Блокиратор 4 выполнен П-образной формы, в средней части блокиратора 4 выполнен прямоугольный выступ 11, который размещен в фигурном вырезе 3 адаптера 1. В центральном отверстии 12 горизонтальной полки установлен болт 13, а боковые опоры 14 разнесены по ширине фигурного выреза 3 адаптера 1 и выполнены скругленными.
Расстояние В между центрами выступающих опор 7 адаптера 1 равно:
где α - угол охвата подшипника колесной пары под центрами выступающих опор 7 адаптера 1.
Расстояние между нижней гранью внутренней поверхности боковой опоры 14 блокиратора 4 с одной стороны буксового узла и нижней гранью цилиндрического выреза 2 адаптера 1 с другой его стороны меньше диаметра цилиндрического выреза 2 под подшипник колесной пары.
Буксовый узел вагонной тележки используют следующим образом. При сборке буксового узла вагонной тележки на подшипники колесной пары по концам вагонной оси устанавливают сверху адаптеры 1. Подшипники размещаются между удерживающими выступами 8 цилиндрического выреза 2. Потом с обеих сторон на них ставят боковые рамы тележки. Сверху на выступающие опоры 7 адаптера 1 кладется специальная подкладка в вырез боковой рамы. С боковых сторон выреза боковой рамы выполнены направляющие пазы для удержания посредством боковых лапок 6 на боковых опорах 5 адаптера 1. Адаптер 1 удерживается в вырезе за счет четырех боковых лапок 6, образующих фигурные вырезы 3. Боковые опоры 5 не позволяют адаптеру выпасть из выреза боковой рамы. Кроме того, два блокиратора 4 монтируются на каждую колесную пару тележки, когда колесные пары с кассетными подшипниками стоят на рельсах. Каждый блокиратор 4 устанавливается снизу адаптера 1 и закрепляется болтом 13 на резьбе в отверстии 10 адаптера 1 со стороны рессорного подвешивания тележки. Кроме того, в середине в боковых опорах 5 адаптера 1 с каждой стороны может быть выполнено два отверстия 10 с резьбой для перестановки блокиратора 4 с одной стороны буксового узла на его другую сторону.
Стопорят болт 13 в центральном отверстии 12 специальной проволокой, продетой через отверстия в его головке и боковые опоры 14 блокиратора 4. При этом прямоугольный выступ 11 входит между боковыми лапками 6 в фигурный вырез 3 адаптера 1. Свободные концы специальной проволоки загибаются вниз.
Основание корпуса адаптера 1 смещено относительно центра полуцилиндра на расстояние 5, что позволяет надежно его установить на подшипниковом узле, а затем быстро снять адаптер 2 с подшипникового узла. Цилиндрические поверхности корпуса полностью не замыкаются на подшипниковом узле, а свободно лежат на нем. Это облегчает монтаж и демонтаж буксовых узлов колесных пар.
Например, при R=115 мм величина смещения для устойчивого положения адаптера 1 на подшипниковом узле δ должна быть в пределах от 4,6 мм до 5,75 мм.
δ=(0,04÷0,05)R=(0,04÷0,05)×15 мм.
При R=120 мм смещение 5 должно быть от 4,8 мм до 6,0 мм.
δ=(0,04÷0,05)×120 мм.
Адаптеры отливают из стали ЗОГСЛ с последующей нормализацией и устанавливают в вырезы литых боковых рам вагонных тележек.
Расстояние между нижней гранью внутренней поверхности боковой опоры 14 блокиратора 4 с одной стороны буксового узла и нижней гранью цилиндрического выреза 2 адаптера 1 с другой его стороны меньше диаметра цилиндрического выреза 2 под подшипник колесной пары. Такая установка блокиратора 4 позволяет надежно удерживать адаптер 1 на подшипнике колесной пары.
Например, при диаметре 230 мм (R=115 мм) принимаем расстояние С между нижней гранью внутренней поверхности боковой опоры 14 блокиратора 4 и нижней гранью цилиндрического выреза 2 адаптера 1 (рис.2) равное 217 мм. Размер открытого зева буксового узла не позволит при значительных динамических нагрузках и колебаниях вывалиться адаптеру 1 подшипника колесной пары.
Расстояние В (рис.2) между центрами выступающих опор 7 адаптера 1 равно:
где α - угол охвата подшипника колесной пары под центрами выступающих опор 7 адаптера 1.
Принимаем R=115 мм, α=119°, . Во втором случае принимаем R=115 мм, α=140°, .
В таблице 1 показаны результаты испытаний буксовых узлов с адаптерами следующих фирм: ПГК (заявитель) - первая грузовая компания;
ЕПК - европейская подшипниковая компания (чертеж №97018.30.005);
ПКБ ЦВ и МИИТ - проектно-конструкторское бюро вагонного хозяйства (чертеж №5601-Н);
УВЗ - Уралвагонзавод (чертеж №100.10.009-1).
Таблица 1
Результаты испытаний подшипников с тремя вариантами адаптеров
Показатели
Буксовый узел ПГК
Буксовый узел ВПК
Буксовый узел ПКБЦВ и МИИТ
Буксовый узел «УВЗ»
Зона нагружения наружного ряда роликов, град
140
125
63
122
Зона нагружения внутреннего ряда роликов, град
114
125
61
120
Максимальные напряжения от прохода наружного ряда роликов, МПа
9,0-6.2
11,6-8,5
23
23
Максимальные напряжения от прохода внутреннего ряда роликов, МПа
9,4-6,5
15,8-12.4
16
27
Результаты испытаний показали лучшие характеристики адаптера с блокиратором ПГК. Расстояние между центрами выступающих опор 7 адаптера 1 было определено оптимальным в размере 196 мм.
При демонтаже буксового узла извлекают проволоку из отверстий боковых опор блокиратора 4 и болта 13, выкручивают болт 13 из одного отверстия 10 и вручную снимают блокиратор 4 с адаптера 1. Снимаются смонтированные на концах вагонной оси подшипниковые узлы, которые располагались между удерживающими выступами 8 по краям внутренней цилиндрической поверхности адаптеров 1. Для удобства установки и снятия с них адаптеров 1 по краям и в центральной части внутренней цилиндрической поверхности выреза 2 выполнены канавки 9. Эти канавки 9 могут служить для охлаждения подшипниковых узлов. При перестановке буксового узла на другую сторону вагонной тележки блокиратор 4 вставляют в другое отверстие 10 на другой боковой опоре 5 адаптера 1.
Эффективность буксового узла вагонной тележки заключается в надежной работе за счет устойчивого положения и удержания адаптера на подшипниковом узле колесной пары, на который сверху надевается боковая рама, и плотного охвата опорами блокиратора подшипника колесной пары.