СПОСОБЫ МОДЕРНИЗАЦИИ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА
METHODS OF FREIGHT CAR BOGIE UPGRADING

Изобретения относится к железнодорожной технике, в частности к способам модернизации тележки грузового вагона, типа ЦНИИ-Х3, модели 18-100.
Известен способ модернизации тележки грузового вагона, заключающийся в замене штатных колесных пар с роликовыми подшипниками на колесные пары с кассетными подшипниками, заявка RU 2005127924, B61F 3/00, B61F 5/00, опубл. 20.03.2007.
Известен также способ модернизации тележки грузового вагона, заключающийся в том, что боковые рамы дополнительно соединяют между собой диагональными связями, см. заявку RU 2005133086, B61F 3/00, B61F 5/00, опубл. 20.03.2007.
Технической проблемой, присущей данным способам модернизации тележки грузового вагона, является недостаточная эффективность предлагаемых технических решений для достижения оптимальных технико-эксплуатационных параметров грузового вагона.
Техническим результатом заявляемых изобретений является улучшения динамических характеристик грузового вагона.
Заявленный технический результат достигается способом модернизации тележки грузового вагона, содержащей надрессорную балку с подпятником, надрессорная балка установлена своими опорными поверхностями на двурядные пружины рессорного комплекта, размещенных в центральных проемах боковых рам, заключающимся в том, что:
- растачивают диаметр подпятника,
- в пространство увеличенного диаметра устанавливают износостойкое кольцо,
- на нижнюю поверхность подпятника устанавливают плоский опорный вкладыш.
Износостойкое кольцо может быть выполнено из нержавеющей стали, твердостью 120-210 НВ.
Опорный вкладыш может быть выполнен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, в качестве которого может быть использован сверх высокомолекулярного полиэтилена марки РЕ 1000 UHMWPE.
Указанный технический результат также может быть достигнут способом модернизации тележки грузового вагона, содержащей надрессорную балку с боковыми опорами, надрессорная балка установлена своими концами на пружины рессорного комплекта, расположенные в центральных проемах боковых рам, заключающимся в том, что:
- уменьшают высоту опорных платиков, используемых в исходной тележке для установки боковых опор,
- приваривают к указанным заниженным опорным платикам опорную несущую пластину, предназначенную для установки на ней боковых опор постоянного контакта,
- фрезеруют монтажную присоединительную поверхность опорной несущей пластины до необходимой высоты и качества обработанной поверхности,
- в опорной несущей пластине сверлят отверстия для размещения в них крепежных элементов, необходимых для закрепления боковых опор постоянного контакта,
- на подготовленную присоединительную поверхность опорной пластины устанавливают и закрепляют боковые опоры постоянного контакта, которые выполняют в виде полого корпуса со стаканом, подпружиненного упругими элементами.
Также заявляемый технический результат достигается способом модернизации тележки грузового вагона, содержащей боковые рамы, надрессорную балку, по концам которой выполнены направляющие карманы с вертикальными боковыми поверхностями и наклонными поверхностями для взаимодействия с передними поверхностями фрикционных клиньев, заключающимся в том, что:
- на вертикальные боковые поверхности направляющих карманов приваривают износостойкие пластины,
- наклонную стенку кармана надрессорной балки выполняют под углом 40°-50° от вертикали,
- к указанной наклонной стенке направляющего кармана надрессорной балки приваривают клиновую вставку, предназначенную для взаимодействия с соответствующими передними поверхностями фрикционных клиньев.
Износостойкие пластины могут быть выполнены в форме трапеции, длиной нижнего основания 112 мм, шириной 35 мм, длиной короткого основания 56 мм и толщиной 5 мм.
Износостойкие пластины и клиновые вставки могут быть выполнены из стали, содержащей:
С
до 0,03%
Si
до 0,4%
Mn
1,0-2,0%
Ni
5,6-6,3%
S
до 0,02%
Р
до 0,035%
Cr
22-24%
Fe
- остальное,
при этом твердость износостойких пластин может составлять 100-220 НВ.
Также предлагается способ модернизации тележки грузового вагона, содержащей надрессорную балку, которая своими опорными поверхностями установлена на пружины рессорного комплекта, расположенные в центральных проемах боковых рам, по концам надрессорной балки выполнены направляющие карманы для взаимодействия с передними поверхностями фрикционных клиньев, заключающийся в том, что фрикционный клин выполняют в виде установленной на соответствующую двурядную подклиновую пружину симметрично выполненной пары фрикционных клиньев, содержащих опорные площадки для опоры на торцы двурядной пружины, передние наклонные стенки выполняют ответными поверхностям клиновой вставки, закрепленной на надрессорной балке, передние наклонные стенки выполняют шириной D в диапазоне от 50 до 70 м и с углом α наклона образующей передней стенки относительно задней стенки в диапазоне от 40° до 50° от вертикали.
Фрикционные клинья могут быть выполнены выполняют из чугуна, содержащего:
С
2,7-3,7%
Si
0,8-2,9%
Mn
0,3-0,75%
S
до 0,02%
Р
до 0,1%
Cr
до 0,15%
Fe
- остальное,
при этом твердость фрикционных клиньев составляет 110-270 НВ.
Улучшение динамических характеристик грузового вагона также может быть осуществлено способом модернизации тележки грузового вагона, содержащей надрессорную балку, установленную своими концами на пружины рессорного комплекта, размещенных в центральном проеме боковой рамы, боковые рамы опираются своими буксовыми проемами на буксы колесных пар через надбуксовые накладки, заключающийся в том, что каждую надбуксовую накладку выполняют в виде соединенных между собой в своих средних частях упругих металлических опорных пластин, изогнутых и совместно образующих упругую двухслойную прокладку, размещенную между опорной поверхностью буксового проема боковой рамы и адаптером буксового узла, при этом для закрепления надбуксовой накладки на боковой раме верхний изогнутый конец монтажных кронштейнов, закрепленных в средней части упругих металлических опорных пластин размещают в монтажных отверстиях боковых стенках боковых рам.
Предлагаемый способ модернизации проиллюстрирован следующими чертежами, где:
- на фиг. 1 показана исходная перед модернизацией тележка грузового вагона типа ЦНИИ-Х3 (модели 18-100), изометрическая проекция;
- на фиг. 2 - подпятниковое место с износостойким кольцом и опорным вкладышем модернизируемой тележки, изометрическая проекция;
- на фиг. 3 - надрессорная балка модернизируемой тележки с опорными платиками, для размещения на них боковых опор, изометрическая проекция;
- на фиг. 4 - то же самое, надрессорная балка с приваренной к опорным платикам опорной пластиной, изометрическая проекция;
- на фиг. 5 - поперечный разрез надрессорной баки и боковой опоры;
- на фиг. 6 - пример установки фрикционных клиньев на двурядные подклиновые пружины, изометрическая проекция;
- на фиг. 7 - фрикционный клин, представленные в виде пары симметрично выполненных фрикционных клиньев, главный вид;
- на фиг. 8 - то же самое, вид сбоку;
- на фиг. 9 - местный поперечный разрез направляющего кармана надрессорной балки и одного из фрикционных клиньев;
- на фиг. 10 - надрессорная балка, общий вид с частичным продольным разрезом;
- на фиг. 11 - поперечный разрез надрессорной балки, выполненный через направляющий карман для фрикционных клиньев;
- на фиг. 12 - буксовый узел боковой рамы с надбуксовой накладкой, изометрическая проекция;
- на фиг. 13 - надбуксовая накладка в сборе, изометрическая проекция;
- на фиг. 14 - пример модернизированной тележки грузового вагона, изометрическая проекция.
Предлагаемый способ модернизации осуществляют с тележкой 1 грузового вагона типа ЦНИИ-Х3 (модели 18-100) (Фиг. 1). Данная тележка содержит боковые рамы 2, надрессорную балку 3, неизменные по высоте боковые опоры 4, колесные пары 5, буксовые узлы 5.1. Надрессорная балка 3 своими концами 3.1 установлена на комплект пружин 6.
Заявляемый способ модернизации тележки грузового вагона осуществляют следующим образом.
Производят доработку надрессорной балки 3.
Для этого растачивают подпятник 3.2. В расточенный подпятник 3.2 устанавливают износостойкое кольцо 3.3 и опорный вкладыш 3.4 (Фиг. 2). При этом износостойкое кольцо выполняют из нержавеющей стали, твердостью 120-210 НВ, опорный вкладыш выполняют из сверх высокомолекулярного полиэтилена, например, РЕ 1000 UHMWPE.
Уменьшают высоту опорных платиков 3.5 (Фиг. 3), например, фрезерованием, для установки на них опорных пластин 3.6 (Фиг. 4).
На подготовленные опорные платики 3.5 приваривают опорную пластину 3.6, которую фрезеруют по высоте, обеспечивая заданную высоту, плоскостность и шероховатость привалочной поверхности «А» опорной пластины 3.6.
Сверлят отверстия 3.7 для крепежных элементов 3.8.
На опорную пластину 3.6 устанавливают и закрепляют с помощью крепежных элементов 3.8 боковые опоры 7 постоянного контакта (Фиг. 5). Боковые опоры 7 постоянного контакта выполняют в виде корпуса 7.1 с размещенным стаканом 7.2. Между корпусом 7.1 и стаканом 7.2 установлены упругие элементы 7.3, которые могут быть выполнены в виде пружин сжатия, упругих элементов, выполненных из различных полимеров.
Кроме описанных выше операций возможно осуществление следующих шагов по улучшению динамических характеристик грузового вагона.
На боковые поверхности 3.9 направляющих карманов 3.10 приваривают износостойкие пластины 8. Причем, для защиты наибольшей площади боковых поверхностей 3.9 износостойкие пластины 8 выполняют по контуру, повторяющему контуры боковых поверхностей 3.9, например, в виде трапеции.
Трапецию можно выполнять по следующим размерам, длиной нижнего основания 112 мм, шириной 35 мм длиной короткого основания 56 мм и толщиной 5 мм как наиболее подходящими для наибольшей защиты боковых поверхностей 3.9 направляющих карманов 3.8.
Наклонную стенку 3.11 направляющих карманов 3.10 выполняют под углом 40°-50° от вертикали, затем к указанной стенке 3.11 приваривают клиновую вставку 9. Клиновая вставка 9 предназначена для взаимодействия с соответствующими ответными поверхностями фрикционных клиньев 10 (Фиг. 6).
Износостойкие пластины 8 и износостойкую клиновую вставку 9 можно выполнить из стали, содержащей:
С
до 0,03%
Si
до 0,4%
Mn
1,0-2,0%
Ni
5,6-6,3%
S
до 0,02%
Р
до 0,035%
Cr
22-24%
Fe
- остальное, и твердостью 100-220 НВ.
Фрикционный клин 10 (Фиг. 7, 8) выполняют в виде установленных на двурядные подклиновые пружины 6.1 симметрично исполненной пары фрикционных клиньев 10.1.
Каждый фрикционный клин 10.1 содержит опорную площадку 10.2, заднюю стенку 10.3 для взаимодействия с фрикционной планкой 11 (Фиг. 9) боковой рамы 2. Также каждый фрикционный клин 10.1 содержит передние наклонные поверхности 10.4 для взаимодействия с ответными поверхностями клиновой вставки 9 (Фиг. 10).
Передние наклонные поверхности 10.4 выполнены шириной D от 50 до 70 мм и с углом наклона α от 40° до 50°от вертикали.
Фрикционные клинья 10.1 выполняют из чугуна, содержащего:
С
2,7-3,7%
Si
0,8-2,9%
Mn
0,3-0,75%
S
до 0,02%
Р
до 0,1%
Cr
до 0,15%
Fe
- остальное, и с твердостью 110-270 НВ.
Причем, твердость фрикционных клиньев 10.1 больше твердости износостойких пластин 8 и клиновых вставок 9 (Фиг. 11).
Указанный диапазон показателей твердости износостойких пластин 8, клиновых вставок 9 и работающих с ними фрикционных клиньев 10.1, обеспечивает оптимальные условия для эффективной работы указанных элементов.
При выполнении износостойких пластин 8, клиновых вставок 9 менее 100 НВ произойдет быстрый фрикционный износ износостойких пластин 8, клиновых вставок 9.
При выполнении износостойких пластин 8, клиновых вставок 9 более 220 НВ, будет происходить интенсивный износ фрикционных клиньев 10.1.
Выполнение фрикционных клиньев 10.1 твердостью менее ПО НВ приведет к их быстрому фрикционному износу. При выполнении на, фрикционных клиньев 10.1 твердостью более 270 НВ увеличивает хрупкость фрикционных клиньев, а также быстро изнашивает износостойкие пластины 8, клиновые вставки 9.
Возможно также проведение доработки боковых рам 2 в части изготовления и использования надбуксовых накладок 11 (Фиг. 12).
Надбуксовую накладку 11 (Фиг. 13) выполняют в виде соединенных между собой в своих средних частях упругих металлических опорных пластин 11.1 и 11.2.
Упругие металлические опорные пластины 11.1 и 11.2 взаимно и симметрично изогнуты по своим концам, с образованием упругой двухслойной прокладки между опорной поверхностью буксового проема 12 боковой рамы 2 и адаптером 13 буксового узла 14. Соединенные упругие металлические опорные пластины 11.1 и 11.2 снабжают монтажными кронштейнами 11.3.
Для закрепления надбуксовой накладки 11 на боковой раме 2 в ее боковых стенках 2.1 используют монтажные отверстия 2.2.
В монтажных отверстиях 2.2 размещаю верхний изогнутый конец 11.4 монтажных кронштейнов 11.3.
После доработки и модернизации описанных элементов тележки грузового вагона производят сборку модернизированной тележки 15 грузового вагона (Фиг. 14).
Таким образом, использование в подпятники износостойкого кольца 3.3 позволяет сократить износ боковой поверхности подпятника, уменьшить величину и интенсивность образования нежелательного радиального зазора между указанной поверхностью и пятником, что существенно уменьшает ударные нагрузки в пятниковом узле при движении грузового вагона.
Использование опорного вкладыша 3.4, выполненного из сверх высокомолекулярного полиэтилена, на который опирается пятник рамы грузового вагона, позволяет уменьшить потери на трение при взаимном повороте пятника и подпятника, что облегчает вписывание и прохождение колесными парами 5 кривых участков рельсового пути, снижает износ реборд колеса и головок рельсов.
Использование боковых опор 4 постоянной высоты на опоры 7 постоянного контакта, представляющие собой корпус 7.1 со стаканом 7.2, подпружиненным упругим элементом 7.3, уменьшает поперечные колебания кузова и вибрации, улучшая динамические показатели грузового вагона на высоких скоростях движения.
Замена одного фрикционного клина на пару свободно установленных и взаимно не связанных фрикционных клиньев 10.1, позволяет осуществить более точное позиционирование передних наклонных поверхностей 10.4 на ответных поверхностях клиновых вставок 9, что увеличивает эффективность работы фрикционного гасителя колебаний, снижая вертикальные составляющие динамических нагрузок на грузовой вагон, уменьшая амплитуду и увеличивая скорость затухания вертикальных колебаний подрессоренных частей грузового вагона и тележки.
Выполнение фрикционных клиньев 10.1 с твердостью больше твердости износостойких пластин 8 и клиновой вставки 9, обеспечивает быструю прирабатываемость контактирующих поверхностей указанных элементов, при сохранении длительной работоспособности фрикционных клиньев 10.1.
Применение для изготовления фрикционных клиньев 10.1, износостойких пластин 8 и клиновой вставки 9 предлагаемых сплавов, обеспечивает оптимальное фрикционное взаимодействие и длительную и безаварийную взаимную работу указанных деталей.
Использование между опорной поверхностью буксового проема 12 боковой рамы 2 и адаптером 13 надбуксовой накладки 11, выполненной в виде соединенных между собой в своих средних частях упругих металлических опорных пластин 11.1, 11.2, изогнутых и совместно образующих упругую двухслойную прокладку, обеспечивает компенсацию фрикционного износа опорной поверхности буксового проема 12 боковой рамы 2, адаптера 13, буксового узла 14, возникающих в процессе эксплуатации тележки грузового вагона.
Все указанные доработки тележки грузового вагона, позволяют существенным образом улучшить динамические показатели грузового вагона.