Надрессорная балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона

Полезная модель относится к конструкциям грузовых железнодорожных трехосных тележек вагона, в частности к конструкции надрессорной балки трехосной тележки грузового железнодорожного вагона.
Из патента РФ № 208687 на полезную модель известна надрессорная балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, представляющая собой отливку коробчатого сечения, имеющую на верхнем поясе опорные поверхности под установку шкворневой балки, на одной из вертикальных стенок направляющие выступы для челюстей шкворневой балки, а на противоположной вертикальной стенке - кронштейны с отверстиями для соединительных элементов, скрепляющих шкворневую и надрессорную балки, с расположенными на концевых частях челюстями и кронштейнами амортизатора с ребрами жесткости, отлитыми заодно с надрессорной балкой, имеющей опорные поверхности для установки пружин рессорного подвешивания с фиксаторами положения пружин, отличающаяся тем, что на боковых вертикальных стенках в зоне между опорными поверхностями под установку шкворневой балки выполнены технологические отверстия, а верхний и нижний пояса соединены вертикальными ребрами жесткости, влитыми под зоной опорных поверхностей шкворневой балки в ребра жесткости, расположенные на верхнем и нижнем поясах вдоль надрессорной балки.
Недостатками известной надрессорной балки является высокая масса и возможность возникновения дефектов при изготовлении методом литья.
Из патента РФ № 2762590 на изобретение известна надрессорная балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, представляющая собой отливку коробчатого сечения, содержит на одной из вертикальных стенок направляющие выступы для челюстей шкворневой балки, а на противоположной вертикальной стенке – кронштейны с отверстиями для соединительных болтов, скрепляющих шкворневую и надрессорную балку, на верхнем поясе опорные поверхности под установку шкворневой балки, в концевых частях надрессорной балки расположены опорные поверхности с фиксаторами для установки пружин рессорного подвешивания, челюсти, кронштейны амортизатора с ребрами жесткости, отлитые заодно с надрессорной балкой, верхний и нижний пояса надрессорной балки соединены вертикальными ребрами жесткости и имеют по два технологических окна с отбуртовками на внутренних поверхностях поясов, отличающаяся тем, что технологические окна верхнего пояса расположены ближе к середине надрессорной балки, чем технологические окна нижнего пояса, а каждое вертикальное ребро жесткости влито в отбуртовки технологических окон верхнего и нижнего поясов.
Патент РФ № 2762590 выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком решения по патенту № 2762590 является высокая масса и возможность возникновения дефектов при изготовлении методом литья.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью - устранение недостатков известных надрессорных балок.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является повышение эксплуатационных характеристик за счёт снижения массы надрессорной балки при обеспечении технологичности изготовления надрессорной балки методом литья.
Технический результат достигается за счет того, что в надрессорной балке трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, содержащей верхний пояс, нижний пояс, вертикальные стенки, челюстные кронштейны для соединения с боковой рамой, на вертикальной стенке, обращённой наружу тележки, расположены направляющие выступы для челюстей шкворневой балки, на противоположной вертикальной стенке расположены кронштейны с отверстиями для соединительных болтов, скрепляющих шкворневую и надрессорную балку, по концам надрессорной балки расположены опорные поверхности для установки пружин рессорного подвешивания, верхний и нижний пояса надрессорной балки соединены вертикальными ребрами жесткости, согласно полезной модели, вертикальные ребра жесткости содержат технологические окна.
Каждое вертикальное ребро жесткости содержит 1-3 технологических окна.
Технологические окна в вертикальных ребрах могут быть выполнены формой, близкой к овальной.
Технологические окна в вертикальных ребрах могут быть выполнены формой, близкой к прямоугольной со скругленными углами.
Нижняя часть вертикального ребра жесткости может быть влита в отбуртовку технологического окна нижнего пояса, а верхняя часть ребра в нижнюю поверхность верхнего пояса на расстоянии от 1 мм до 130 мм от технологического окна верхнего пояса.
Заявляемая полезная модель поясняется фигурами.
На фиг. 1 изображен общий вид надрессорной балки,
На фиг. 2 изображен продольный разрез надрессорной балки, вид сбоку,
На фиг. 3 изображен разрез надрессорной балки, вид сбоку.
На фиг. 4 изображено распределение напряжений по конструкции балки надрессорной.
Позиции на фигурах:
1 - верхний пояс,
2 - нижний пояс,
3 - вертикальная стенка, обращённая наружу тележки,
4 - вертикальная стенка, обращённая внутрь тележки,
5 -  направляющие выступы для челюстей шкворневой балки,
6 - кронштейны с отверстиями для соединительных болтов, скрепляющих шкворневую и надрессорную балку,
7 - челюстной кронштейн для соединения с боковой рамой,
8 - опорные поверхности для установки пружин рессорного подвешивания,
9 - вертикальное ребро жесткости,
10 - технологическое окно в вертикальном ребре жесткости,
11 - технологическое окно нижнего пояса,
12 - технологическое окно верхнего пояса.
Заявляемая надрессорная балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2, вертикальную стенку 3, обращённую наружу тележки, вертикальную стенку 4, обращённую внутрь тележки, челюстные кронштейны 7 для соединения с боковой рамой. На вертикальной стенке 3, обращённой наружу тележки, расположены направляющие выступы 5 для челюстей шкворневой балки, на противоположной вертикальной стенке 4 расположены кронштейны 6 с отверстиями для соединительных болтов, скрепляющих шкворневую и надрессорную балку, по концам надрессорной балки расположены опорные поверхности 8 для установки пружин рессорного подвешивания, верхний 1 и нижний 2 пояса надрессорной балки соединены вертикальными ребрами жесткости 9. Вертикальные ребра жесткости содержат технологические окна 10. Нижний пояс содержит технологические окна 11. Верхний пояс содержит технологические окна 12.
Каждое вертикальное ребро жесткости 9 может содержать 1-3 технологических окна. Оптимальным является содержание двух окон в каждом ребре. При наличии одного или трёх окон также будет достигаться технический результат. Наличие более трёх окон возможно, но не целесообразно, так как при этом может быть нарушена жёсткость надрессорной балки.
Технологические окна в вертикальных ребрах могут быть выполнены формой, близкой к овальной. Такая форма обеспечивает снижение массы и технологичность при отливке.
Технологические окна в вертикальных ребрах могут быть выполнены формой, близкой к прямоугольной со скругленными углами. Такая форма обеспечивает снижение массы и технологичность при отливке.
Нижняя часть вертикального ребра жесткости может быть влита в отбуртовку технологического окна нижнего пояса, а верхняя часть ребра в нижнюю поверхность верхнего пояса на расстоянии от 1 мм до 130 мм от технологического окна верхнего пояса. Такое исполнение обеспечивает снижение массы и технологичность при отливке.
Наличие технологических окон 10 в вертикальных ребрах жесткости позволяет снизить возможность возникновения дефектов при изготовлении методом литья и снизить массу надрессорной балки.
Были изготовлены надрессорные балки, у которых ребра жесткости содержали технологические окна. Опытная эксплуатация подтвердила повышение эксплуатационных характеристик.
На фиг. 4 видно практически полное отсутствие местных напряжений в рёбрах надрессорной балки, что подтверждает эффективность заявляемой полезной модели, а также подтверждает достижение заявляемой полезной моделью технического результата.
Расчетами определено, что снижение массы надрессорной балки составило 1-2 % по сравнению с аналогами.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить эксплуатационные характеристики за счёт снижения массы надрессорной балки при обеспечении технологичности изготовления надрессорной балки методом литья.