НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях надрессорных балок тележек грузовых вагонов.
Из патента РФ № 180702 на полезную модель известен износостойкий узел надрессорной балки с карманами, включающий износостойкую вставку и пластины, причем износостойкая вставка и пластины выполнены единой стальной конструкцией П-образной формы, установленной в карманы надрессорной балки с возможностью одновременной защиты наклонной и боковых поверхностей кармана от истирания, при этом износостойкая вставка к надрессорной балке закреплена при помощи винта и заклепок.
Недостатком полезной модели по патенту № 180702 является ненадежность износостойкого узла надрессорной балки, обусловленная креплением износостойкой вставки к надрессорной балке посредством винтов и заклепок. Такое крепление со временем будет терять свои прочностные свойства вследствие постоянного воздействия динамических нагрузок. Кроме того, крепление вставки посредством узла и заклепок усложняет процесс сборки износостойкого узла.
Из патента РФ № 2698273 на изобретение известен фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона, включающий рессорный комплект, состоящий из внешних и внутренних пружин, два клина, симметрично расположенных в карманах надрессорной балки и состоящих из двух зеркальных частей, каждая из которых имеет наклонную, верхнюю, опорную поверхности, заднюю стенку, наружные и внутренние боковые стенки, причем задние стенки прижаты к фрикционным планкам боковой рамы, а между наклонными поверхностями клина и кармана надрессорной балки установлены износостойкие вставки, при этом карман надрессорной балки имеет боковые поверхности с боковыми износостойкими вставками, площадку для опоры на внешнюю пружину рессорного комплекта, с отверстием для внутренней пружины рессорного комплекта, взаимодействующей с опорной поверхностью каждой части клина, причем внутренние боковые стенки каждой части клина имеют отверстия для установки распорной пружины, прижимающей части клина наружными боковыми стенками к износостойким вставкам боковых поверхностей кармана надрессорной балки.
Недостатком фрикционного гасителя колебаний по патенту № 2698273 является то, что износостойкие вставки установлены в карманах надрессорной балки свободно, без их крепления к стенкам карманов надрессорной балки. Такая установка износостойких вставок может привести к их перекосу в результате динамических нагрузок в процессе эксплуатации вагона.
Из патента РФ № 101987 на полезную модель известен фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона, состоящий из двух симметрично расположенных клиньев, прижатых весом вагона своими вертикальными поверхностями к фрикционным планкам боковой рамы, а наклонными поверхностями - к карманам надрессорной балки, при этом фрикционные планки боковой рамы параллельны, фрикционный клин состоит из двух зеркальных частей, наклонные поверхности которых, имеющие длину b, образуют угол α к горизонтали и обращены друг к другу под углом β, а вертикальные поверхности, имеющие длину l, выступают вниз относительно опорной поверхности на пружину на величину u, в кармане надрессорной балки на наклонной поверхности установлена износостойкая вставка, наклонные поверхности которой взаимодействуют с наклонными поверхностями двух частей клина, на боковых стенках установлены износостойкие пластины, на пересечении вертикальной поверхности и боковой поверхности клина выполнено углубление, высота которого h соответствует допустимой величине подъема клина при износе, а глубина g - допустимой величине износа вертикальной поверхности.
Недостатком технического решения по патенту №  101987 является его ненадежность, обусловленная отсутствием жесткой связи между фрикционным клином и надрессорной балкой, что при забеганиях боковых рам может привести к перекосу фрикционного клина относительно кармана надрессорной балки. Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью – создание надежного износостойкого узла надрессорной балки, упрощение изготовления износостойкого узла.
Из патента № 111085 на полезную модель известна двухосная тележка грузового вагона, включающая надрессорную балку с боковыми скользунами, состоящими из корпуса с размещенной в нем двухрядной цилиндрической пружиной и колпака, установленными на плоских опорных площадках верхнего пояса, опирающуюся концевыми частями с карманами, симметричными продольно и поперечно вертикальным плоскостям с наклоненными под углом α к горизонтальной плоскости поверхностями и вертикальными боковыми стенками, содержащими вставки, через пару подпружиненных фрикционных клиньев с наклоненными под углом α к горизонтальной плоскости наклонными поверхностями и центральное рессорное подвешивание на две боковые рамы, которые через скобы опорных поверхностей буксовых проемов и адаптеры опираются на колесные пары, отличающаяся тем, что вставка кармана состоит их двух частей призматической формы, приваренных между наклонной поверхностью и вертикальными боковыми стенками кармана, образующих наклонные поверхности, обращенные друг к другу под углом β, взаимодействующих с обращенными друг к другу под углом β наклонными поверхностями фрикционного клина, выполненного цельным, корпус бокового скользуна выполнен в форме стакана, а колпак бокового скользуна выполнен в форме перевернутого стакана, внутрь которого заходит корпус, скоба имеет изогнутые вертикальные захваты с вырезами под ограничители продольных перемещений, плотно прилегающие к боковым поверхностям адаптера.
Недостатком полезной модели по патенту № 111085 является ее недостаточная надежность при взаимодействии фрикционного клина с вставками в карманах надрессорной балки.
Полезная модель по патенту № 111085 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью – создание надрессорной балки, надежной и простой в изготовлении, обеспечивающей высокие ходовые качества железнодорожной тележки.
Технический результат, достигаемый полезной моделью – повышение надежности износостойкого узла надрессорной балки при сохранении высоких ходовых качеств тележки грузового вагона за счет обеспечения более жесткой связи между надрессорной балкой и клином, а также упрощение процесса изготовления износостойкого узла надрессорной балки.
Технический результат достигается тем, что в надрессорной балке тележки грузового вагона, выполненной с карманами для размещения фрикционных клиньев, имеющих объемную форму, симметричную в плане относительно центральной оси симметрии, в карманах надрессорной балки установлены износостойкие вкладыши, которые имеют объемную форму, с одной стороны износостойкие вкладыши предназначены для взаимодействия со стенками карманов надрессорной балки, в которых они установлены, с наружной стороны износостойкие вкладыши предназначены для взаимодействия с фрикционными клиньями, в каждом кармане установлен один износостойкий вкладыш, выполненный  в плане симметрично относительно центральной оси симметрии, наружная поверхность вкладыша выполнена с формой, являющейся ответной форме поверхности фрикционного клина, предназначенного для взаимодействия с указанным вкладышем, форма поверхности фрикционного клина с ответной ей формой наружной поверхности вкладыша обеспечивают между фрикционным клином и вкладышем взаимодействие по принципу «клин-паз», согласно полезной модели вкладыш прикреплен к стенке кармана посредством сварки, в центральном в плане наружном участке износостойкого вкладыша выполнен паз, исключающий контакт вкладыша с фрикционным клином вдоль центрального в плане участка вкладыша.
Наружная поверхность вкладыша имеет в плане объемную клиновидную форму, при этом ответная ей поверхность фрикционного клина имеет объемную вогнутую форму.
Ширина паза в износостойком вкладыше составляет 1-10 мм.
Паз в износостойком вкладыше выполнен прямолинейным.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображена концевая часть надрессорной балки с карманами для фрикционных клиньев.
На фиг. 2 изображен износостойкий вкладыш.
Позиции на фигурах
1 – надрессорная балка;
2 – карманы для фрикционных клиньев;
3 – износостойкий вкладыш;
4 – фрикционный клин;
5 – паз в износостойком вкладыше.
Заявляемая надрессорная балка 1 тележки грузового вагона выполнена с карманами 2 для размещения фрикционных клиньев 4, имеющих объемную форму, симметричную в плане относительно центральной оси симметрии; в карманах 2 надрессорной балки 1 установлены износостойкие вкладыши 3, которые имеют объемную форму; с одной стороны износостойкие вкладыши 3 предназначены для взаимодействия со стенками карманов 2 надрессорной балки, в которых они установлены; с наружной стороны износостойкие вкладыши 3 предназначены для взаимодействия с фрикционными клиньями 4. В каждом кармане 2 установлен один износостойкий вкладыш 3, выполненный  в плане симметрично относительно центральной оси симметрии; вкладыш 3 с одной стороны прикреплен к стенке кармана 2 посредством сварки; наружная поверхность вкладыша 3 выполнена с формой, являющейся ответной форме поверхности фрикционного клина 4, предназначенного для взаимодействия с указанным вкладышем 3; в центральном в плане наружном участке износостойкого вкладыша 3 выполнен прямолинейный паз 5, исключающий контакт вкладыша 3 с фрикционным клином 4 вдоль центрального в плане участка вкладыша 3; форма поверхности фрикционного клина 4 с ответной ей формой наружной поверхности вкладыша 3 обеспечивают между фрикционным клином 4 и вкладышем 3 взаимодействие по принципу «клин-паз».
Соединение по принципу «клин-паз» между вкладышем 3 и фрикционным клином 4 можно обеспечить двумя способами:
1 способ: фрикционный клин 4 имеет в плане объемную клиновидную форму, при этом наружная поверхность вкладыша 3 имеет в плане ответную вогнутую объемную форму. В данном случае ответная наружная поверхность вкладыша 3 будет иметь в плане форму, приближающуюся к трапециевидной (с учетом паза в центральном в плане участке вкладыша 3);
2 способ: наружная поверхность вкладыша 3 имеет в плане объемную клиновидную форму, при этом ответная ей поверхность фрикционного клина 4 имеет объемную вогнутую форму. В данном случае ответная наружная поверхность фрикционного клина 4 будет иметь или треугольную или трапециевидную в плане форму.
Технический результат будет одинаковым при обоих способах обеспечения соединения по принципу «клин-паз» между вкладышем 3 и фрикционным клином 4.
Соединение вкладышей 3 со стенками карманов 2 посредством сварки, например, посредством полуавтоматической сварки сплошным или незамкнутым сварным швом, обеспечивает надежность их соединения по сравнению с соединением посредством винтов и заклепок. Надежность соединения вкладышей 3 со стенками карманов 2 исключает возможный перекос вкладышей 3 относительно стенок кармана 2 и относительно фрикционного клина 4 из-за динамических нагрузок в процессе эксплуатации вагонов. Соединение посредством сварки является более технологичным, чем соединение посредством винтов и заклепок, что обеспечивает упрощение изготовления износостойкого узла надрессорной балки.
Обеспечение между вкладышем 3 и фрикционным клином 4 взаимодействия (под которым понимается, в том числе, контакт между клином 4 и вкладышем 3) по принципу «клин-паз» позволяет создать жесткую в плане связь между надрессорной балкой 1 и клином 4 при «забегании» боковых рам.
При этом, в случае, если при таком «забегании» произойдет смещение фрикционного клина 4 относительно вкладыша 3, выполнение вкладыша с формой ответной клиновидной в плане форме фрикционного клина 4 будет способствовать возврату клина 4 в исходное рабочее положение, при этом наружная поверхность вкладыша 3 в этом случае будет выполнять роль направляющих для клина 4.
Если клиновидную в плане форму имеет не фрикционный клин 4, а наружная поверхность вкладыша 3, в этом случае, способствовать возврату клина 4  с вогнутой в плане формой, будет вкладыш 3, при этом взаимодействующая с ним поверхность клина 4 будет выполнять роль направляющих.
Точкой (в плане) фиксации положения фрикционного клина 4 относительно вкладыша 3 в обоих случаях будет являться точка максимального углубления (или в клине 4 или во вкладыше 3). Такой точкой при клиновидной в плане форме клина 4 будет являться паз в центральном в плане участке вкладыша 3.
Наиболее значительные нагрузки на износостойкие вкладыши 3 имеют место по центральной продольной оси кармана 2. Выполнение вкладышей 3 с прямолинейным пазом 5, исключающим контакт клина 4 с центральным в плане участком вкладыша 3, позволяет исключить контакт вкладышей 3 с фрикционным клином 4 по линии наиболее значительных динамических нагрузок, и, тем самым, позволяет разгрузить  вкладыши 3 от «разрывных» сил, возникающих от взаимодействия с фрикционными клиньями 4 в процессе эксплуатации вагона и направленных на разделение вкладышей. В данном случае, за счет наличия паза во вкладыше 3 «разрывные» силы на себя воспринимает тело надрессорной балки, что позволяет уменьшить металлоемкость и габариты вкладышей 3.
При выполнении фрикционного клина 4 с наружной клиновидной в плане объемной поверхностью, взаимодействующей с вкладышем 3, наличие паза во вкладыше 3 будет обеспечивать снижение вероятности повреждения вкладыша 3 и будет способствовать сохранению его целостности при взаимодействии вкладышей 3 с фрикционными клиньями 4 при динамических нагрузках в процессе эксплуатации вагона.
Если наоборот, фрикционный клин 4 будет выполнен с вогнутой формой с наклонными внутренними поверхностями, образующими в поперечном сечении треугольную (или трапецевидную) форму, наличие паза во вкладыше 3 будет обеспечивать снижение вероятности повреждения клина 4, и будет способствовать сохранению целостности клина 4 при взаимодействии с вкладышем 3 при динамических нагрузках в процессе эксплуатации вагона.
Ширина паза во вкладыше составляет 1-10 мм. Этого достаточно для обеспечения технического результата. При ширине паза менее 1 мм стороны вкладыша с противоположных сторон паза, по сути, будут смыкаться, и технический результат не будет достигаться. При ширине паза более 10 мм будет иметь место контакт вкладыша и фрикционного клина по внутренней центральной поверхности паза. В этом случае технический результат также не будет достигаться.
Сварное соединение вкладышей 3 со стенками карманов 2 также способствует более надежной и стабильной жесткой связи между клином 4 и надрессорной балкой в виду большей надежности и жесткости соединения по сравнению, например, с болтовым соединением.
Таким образом, заявляемая полезная модель признаками отличительной части формулы позволяет повысить надежность износостойкого узла надрессорной балки, позволяет обеспечить более высокие ходовые качества тележки грузового вагона за счет обеспечения более жесткой связи тележки в плане между надрессорной балкой и клином, а также обеспечивает упрощение процесса изготовления износостойкого узла надрессорной балки.