БАЛКА НАДРЕССОРНАЯ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта в части конструкции балок надрессорных тележек грузовых вагонов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является балка надрессорная грузового вагона, содержащая верхний пояс с подпятником, опорными площадками под скользуны, нижний пояс с наклонными участками, с нижней несущей стенкой и опорными поверхностями для пружин рессорного комплекта, карманы для установки фрикционных клиньев, несущие боковые стенки, соединяющие верхний и нижний пояса, два ребра жесткости, выполненные на внутренней поверхности нижнего пояса равноудаленно от центральной продольной оси и проходящие параллельно наружным вертикальным стенкам, при этом ребра жесткости не соединены с карманами для установки фрикционных клиньев, см. RU 157798 U1, опубл. 06.04.2015.
Недостатком данного технического решения является то, что два ребра жесткости заканчиваются, не доходя до карманов для установки фрикционных клиньев, что приводит к изменению жесткости нижнего пояса балки надрессорной по границе конца ребер жесткости и образованию концентраторов напряжения.
Технический результат полезной модели заключается в повышении усталостной прочности балки надрессорной за счет снижения концентрации механических напряжений в районе сопряжения нижнего пояса с поперечными вертикальными стенками карманов для установки фрикционных клиньев.
Заявленный технический результат полезной модели достигается за счет усовершенствования конструкции ребер, расположенных на внутренней стороне нижнего поясе балки надрессорной, путем их продления до упора в поперечные вертикальные стенки карманов для установки фрикционных клиньев.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что ребра с внутренней стороны нижнего пояса в зоне центрального горизонтального участка балки надрессорной выполнены высотой «h1» в диапазоне от 20 до 100 мм и шириной «S1» в диапазоне от 12 до 30 мм, высота «h2» ребер в зоне наклонного участка нижнего пояса лежит в диапазоне от 20 до 100 мм, а их ширина «S2» - от 12 до 30 мм, высота ребер в зоне перехода наклонного участка нижнего пояса в опорную площадку рессорного комплекта имеет переменную величину, изменяясь от «h3» до «h4», при этом «h3» лежит в диапазоне от 20 до 100 мм, «h4» - от 15 до 70 мм, а их ширина «S3» - от 12 до 30 мм. Ребра в зоне перехода в поперечную вертикальную стенку кармана для установки фрикционных клиньев имеют уширение, которое изменяется на длине «L» с величины «S3» на «S4», при этом «L» лежит в диапазоне от 50 до 200 мм, «S4» - от 20 до 50 мм. Радиус перехода «R1» ребер в поперечную вертикальную стенку кармана для установки фрикционных клиньев лежит в диапазоне от 20 до 60 мм.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 представлен общий вид балки надрессорной;
- на фиг. 2 представлен вид спереди балки надрессорной;
- на фиг. 3 представлен горизонтальный разрез А-А балки надрессорной на фиг. 2 с видом на нижний пояс с ребрами;
- на фиг. 4 представлен продольный разрез Б-Б балки надрессорной на фиг. 3 с видом изнутри на ребра нижнего пояса;
- на фиг. 5 представлен выносной элемент В балки надрессорной на фиг. 3, показывающий усиление ребра нижнего пояса;
- на фиг. 6 представлен трехмерный вид с внутренней стороны балки надрессорной на нижний пояс с ребрами;
- на фиг. 7 представлены результаты расчета, дополнительный расчетный режим (предварительная оценка усталости), для условия, если ребра не доходят до вертикальной стенки кармана;
- на фиг. 8 представлены результаты расчета, дополнительный расчетный режим (предварительная оценка усталости), для условия, если ребра доходят до вертикальной стенки кармана.
Балка надрессорная тележки грузового вагона (фиг. 1) выполнена в виде стальной отливки и состоит из верхнего пояса 1, включающего в себя кольцевую плиту подпятника 2, нижний пояс 3 с центральным горизонтальным участком 4 (фиг. 2), с наклонными участками 5 и опорными площадками 6 рессорного комплекта, карманы 7 для установки фрикционных клиньев, расположенные в консольных частях балки надрессорной, наружные вертикальные стенки 8, соединяющие верхний 1 и нижний 3 пояс, располагающиеся параллельно между собой в зоне плиты подпятника 2 и плавно расходящиеся в сторону карманов 7 для установки фрикционных клиньев, ребра 9 (фиг. 3), расположенные с внутренней стороны на центральном горизонтальном 4 и наклонных 5 участках нижнего пояса 3 симметрично относительно продольной оси 10 балки надрессорной и проходящие параллельно наружным вертикальным стенкам 8.
Ребра 9 (фиг. 3), расположенные с внутренней стороны на нижнем центральном горизонтальном 4 и наклонных 5 участках нижнего пояса 3, продлены до поперечных вертикальных стенок 11 карманов 7 для установки фрикционных клиньев. Высота «h1» ребер 9 (фиг. 4) в зоне центрального горизонтального участка 4 нижнего пояса 3 лежит в диапазоне от 20 до 100 мм, а их ширина «S1» (фиг. 3) - от 12 до 30 мм. Высота «h2» ребер 9 (фиг. 4) в зоне наклонного участка 5 нижнего пояса 3 лежит в диапазоне от 20 до 100 мм, а их ширина «S2» (фиг. 3) - от 12 до 30 мм. Высота ребер 9 в зоне перехода 13 (фиг. 4) наклонного участка 5 нижнего пояса 3 в опорную площадку 6 рессорного комплекта имеет переменную величину, изменяясь от «h3» до «h4», при этом «h3» лежит в диапазоне от 20 до 100 мм, «h4» - от 15 до 70 мм, а их ширина «S3» (фиг. 5) - от 12 до 30 мм.
Ребра 9 (фиг. 6) имеют уширение 12 в зоне перехода в поперечную вертикальную стенку 11 кармана 7 для установки фрикционных клиньев. Ширина ребер 9 (фиг. 5) в месте уширения 12 меняется на длине «L» с величины «S3» на «S4», при этом «L» лежит в диапазоне от 50 до 200 мм, «S4» - от 20 до 50 мм. Радиус перехода «R1» ребер 9 в поперечную вертикальную стенку 11 кармана 7 для установки фрикционных клиньев лежит в диапазоне от 20 до 60 мм.
При величине размеров «h1», «h2», «h3», «h4», «S1», «S2», «S3», «S4», «L» и «R1» ребер 9 менее указанных значений нет значительного увеличения прочности и жесткости нижнего пояса 3 балки надрессорной. Превышение указанных значений величинами «h1», «h2», «h3», «h4», «S1», «S2», «S3», «S4», «L» и «R1» ребер 9 приводит к избыточной прочности и жесткости балки надрессорной.
Результаты расчета прочности балки надрессорной по ГОСТ 33211 «Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам», согласно которому рассмотрен дополнительный расчетный режим (предварительная оценка усталости), приведены на фиг. 7, 8.
Применение предлагаемой полезной модели позволит изготовить рациональную конструкцию балки надрессорной с повышенной усталостной прочностью за счет снижения концентрации механических напряжений в районе сопряжения нижнего пояса с поперечными вертикальными стенками карманов для установки фрикционных клиньев.
Предлагаемую полезную модель используют следующим образом. Нагрузка от кузова вагона через пятник передается на подпятник балки надрессорной тележки и далее через пружинный комплект на опорные площадки пружинных комплектов рам боковых. По всей длине нижнего пояса балки надрессорной, параллельно наружным вертикальным стенкам и симметрично относительно продольной оси балки надрессорной, проходят ребра, которые упираются в поперечные вертикальные стенки карманов для установки фрикционных клиньев.