НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается, в частности, конструкции надрессорной балки железнодорожной тележки грузового вагона.
Из патента на полезную модель РФ №104523, МПК B61F5/52, приоритет от 27.10.2010 г., известна конструкция надрессорной балки тележки грузового вагона содержащей верхний пояс с подпятником с плоской опорной поверхностью и упорным кольцевым буртом, с технологическими отверстиями и плоскими опорными площадками скользунов с крепёжными отверстиями, нижним поясом, включающим опорную поверхность на пружины, переходящую в наклонный пояс, вертикальными боковыми стенками, карманами для установки фрикционных клиньев в концевых частях. В зоне опорной поверхности на пружины по центру балки выполнено ребро, соединяющее верхний и нижний пояса, переходящее под опорной площадкой скользуна в два вертикальных ребра, проходящих по всей длине балки до её центра, под буртом подпятника внутренние ребра соединены поперечной перемычкой. В вертикальных рёбрах выполнены технологические отверстия. К недостаткам данной конструкции следует отнести выполнение опорных площадок скользунов близкими по форме к прямоугольникам со ступенчатым переходом через уступ на боковые поверхности вертикальных стенок балки. Такое исполнение конструкции при отливке балки может привести к недостаточной пропитке в указанной зоне, что способствует увеличению литейных дефектов в зоне, находящейся ниже – в области перехода нижнего наклонного пояса балки в горизонтальную опорную поверхность пружин рессорного подвешивания.
Известна конструкция надрессорной балки грузового вагона, патент РФ № 118275, МПК B61F5/52, от 17.11.2011 г., которая содержит верхний пояс с цилиндрическим подпятником с плоской опорной поверхностью и упорным кольцевым буртом с выемками в форме сектора цилиндра с вертикальной образующей, с плоскими опорными площадками под скользуны, занимающими 23,1-23,7% площади верхнего пояса, с двумя парами установочных отверстий каждая, причём расстояние между центрами внутренних пар установочных отверстий по длине балки составляет по номиналу 1100 мм, между центрами наружных пар - 1524 мм, нижний пояс, выполненный с опорной поверхностью на пружины, переходящей в наклонный пояс, вертикальные боковые стенки с технологическими отверстиями и отверстиями для завинчивания гаек скользунов, карманы для установки фрикционных клиньев в концевых частях балки. По длине балки выполнены два параллельных вертикальных ребра, соединяющих верхний и нижний пояса, увеличивающихся по толщине к центру. В вертикальных ребрах в области карманов под фрикционные клинья предусмотрены технологические отверстия. Под буртом подпятника между боковыми стенками и вертикальными рёбрами выполнены внутренние прибыли по форме близкие к цилиндру с вертикальной образующей, имеющие высоту, которая может составлять 96,8-103,2 мм.
Недостатком упомянутой конструкции является выполнение плоских опорных площадок под скользуны в форме многогранника со ступенчатым переходам на боковые поверхности вертикальных стенок, что может привести в процессе изготовления к возникновению дефектов в тепловом узле при застывании отливки, способствовать образованию раковин в тепловых узлах, расположенных в нагруженной зоне.
Проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является брак при производстве, вызванный образованием литейных дефектов. Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является улучшение качества отливки надрессорной балки за счёт исключения образования усадочных раковин и горячих трещин в зоне перехода нижнего наклонного пояса балки в опорную площадку пружин рессорного подвешивания.
Технический результат, состоящий в уменьшении вероятности возникновения литейных дефектов, достигается за счёт изменения формы опорной площадки под скользуны, позволяющий формировать отливку надрессорной балки с эффективной пропиткой зоны перехода нижнего наклонного пояса балки в горизонтальную опорную поверхность пружин рессорного подвешивания.
Указанный технический результат достигается тем, что в надрессорной балке железнодорожной тележки в виде стальной отливки, полученной методом литья, состоящей из верхнего пояса, включающего в себя кольцевую плиту подпятника, концевые части с опорными площадками под скользуны, выполненными расширяющимися к площадкам направляющих карманов фрикционных клиньев гасителей колебаний, соединённого боковыми стенками с нижним поясом, включающим опорную площадку рессорного комплекта, опорные площадки под скользуны выполнены в форме равнобедренной трапеции с длиной средней линии, равной величине из диапазона от 340 до 380 мм, а также радиусами сопряжения сторон трапеции величиной от 45 до 55 мм у большего основания и величиной от 95 до 105 мм у меньшего основания, повторяющими в плане внешний контур надрессорной балки от участка расширения опорных площадок под скользуны до площадок направляющих карманов фрикционных клиньев гасителей колебаний. Кроме того, предусмотрено исполнение надрессорной балки железнодорожной тележки в виде стальной отливки, полученной методом литья, при котором балка отливается подпятниковым местом вверх.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 – вид в плане на надрессорную балку;
фиг. 2 – фрагмент поперечного сечения надрессорной балки;
фиг. 3 – аксонометрическая проекция надрессорной балки.
Надрессорная балка железнодорожной тележки 1 в виде стальной отливки коробчатого сечения, полученной методом литья, состоит из верхнего пояса 2, включающего в себя кольцевую плиту подпятника 3 с буртом 4, концевые части 5 с опорными площадками под скользуны 6, выполненными расширяющимися к площадкам 7 направляющих карманов 8 фрикционных клиньев гасителей колебаний. Верхний пояс 2 соединён с нижним поясом 9 боковыми вертикальными стенками 10. Нижний пояс 9 включает опорную площадку рессорного комплекта 11.
При этом опорные площадки под скользуны 6 выполнены в форме равнобедренной трапеции (образующие показаны на фиг.1 пунктиром) с длиной средней линии m, равной величине из диапазона от 340 до 380 мм, Значение средней линии равнобедренной трапеции – отрезка соединяющего середины боковых сторон трапеции, вычисляется из соотношения m=1/2(a+b), где а – значение большего основания, b – значение меньшего основания. Максимальное значение средней линии трапеции определяется конструктивным габаритом надрессорной балки в который вписана трапеция, а минимальное значение позволяет реализовать технологию изготовления балки с эффективной пропиткой перехода нижнего наклонного пояса балки в горизонтальную опорную поверхность пружин рессорного подвешивания.    При этом радиусы сопряжения сторон трапеции у большего основания равны величине r1 из диапазона от 45 до 55 мм и величиной r2 из диапазона от 95 до 105 мм у меньшего основания. Максимальные величины радиусов оснований  определяются контактной площадью скользунов с целью исключения их опирания на поверхность балки за пределами контура, а минимальные величины радиусов позволяют выдерживать одинаковое расстояние в плане между контуром опорной площадки и боковых стенок в границах внешнего габарита надрессорной балки. Таким образом, форма опорных площадок под скользуны 6 повторяет в плане внешний контур надрессорной балки 1 от участка расширения опорных площадок под скользуны 6 до площадок 7 направляющих карманов 8 фрикционных клиньев гасителей колебаний. Выполнение опорных площадок под скользуны 6 в форме равнобедренной трапеции заданного размера, повторяющими в плане внешний контур надрессорной балки 1 также позволяет при изготовлении стальной отливки надрессорной балки, обеспечить зону перехода нижнего наклонного пояса балки в горизонтальную опорную поверхность пружин рессорного подвешивания эффективной пропиткой жидким металлом в процессе кристаллизации, выводя усадочные раковины и другие литейные дефекты из критической зоны. Это становится возможным благодаря плавному переходу заданного контура опорных площадок под скользуны 6 во внешний контур надрессорной балки 1 от участка расширения опорных площадок под скользуны 6 до площадок 7 направляющих карманов 8 фрикционных клиньев гасителей колебаний. Исполнение надрессорной балки железнодорожной тележки в виде стальной отливки, при котором балка отливается подпятниковым местом вверх дополнительно позволяет обеспечить оптимальные условия процесса литья и последующей кристаллизации металла на участках наиболее нагруженных зон.
Реализация предлагаемого технического решения обеспечивает улучшение качества отливки надрессорной балки за счёт уменьшения литейных дефектов в зоне перехода нижнего наклонного пояса балки в опорную площадку пружин рессорного подвешивания.
Промышленная применимость полезной модели обеспечивается с использованием известных технологических приёмов, применяемых в условиях серийного производства.