Боковая рама тележки грузового вагона

Полезная модель относится к конструктивным элементам тележек железнодорожных вагонов, в частности к боковым рамам тележек.
Известна боковая рама тележки грузового вагона (RU 2473439, опубл. 27.01.2013), содержащая верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, технологические окна, центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта, верхним поясом и вертикальными колонками, радиусные переходы от опорной площадки к вертикальным колонкам. Недостатком конструкции является ее низкая прочность за счет образования дефектов при отливке рамы.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) полезной модели принята боковая рама тележки грузового вагона (RU 179893, опубл. 28.05.2018), содержащая верхний пояс с ограничителями, образующими буксовые проемы, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса и две вертикальные колонки, связывающие верхний и нижний пояса, причем место соединение опорной площадки с вертикальной колонкой выполнено по двум радиусам. Технической проблемой прототипа является недостаточная прочность рамы за счет концентрации напряжений в зоне соединения вертикальной колонки и опорной площадки нижнего пояса боковой рамы.
Техническим результатом реализации полезной модели является повышение надежности боковой рамы за счет повышения прочности нижней части рессорного проема и снижения вероятности формирования дефектов в зоне сопряжения вертикальных колонок с опорной площадкой в нижних углах рессорного проема.
1
2
Технический результат достигается в настоящей полезной модели за счет того, что боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс с ограничителями, образующими буксовые проемы, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса и две вертикальные колонки, связывающие верхний и нижний пояса, причем место соединение опорной площадки с вертикальной колонкой выполнено по радиусам таким образом, что с внутренней стороны рамы до центральной продольной плоскости рамы радиус соединения R выполнен постоянной величины, а после нее радиус соединения пропорционально увеличивается в сторону внешней стороны рамы до R.
1
2
1
Также достижению технического результата способствует то, что величина радиуса R находится в диапазоне от 30 мм до 50 мм, а величина R больше R на 15- 50 мм.
Полезная модель поясняется следующими рисунками.
На фиг. 1 - представлен вид боковой рамы с внешней стороны в изометрии,
На фиг. 2 - фрагмент А-А фиг. 1, место соединения вертикальной колонки боковой рамы с опорной площадкой.
1
2
Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс 1 замкнутого сечения с ограничителями 2, образующими буксовые проемы 3, нижний пояс 4 замкнутого сечения, принимающий нагрузку от опорной площадки 5 для рессорного комплекта тележки, а также два наклонных пояса 6 и две вертикальные колонки 7, связывающие верхний 1 и нижний 4 пояса боковой рамы. Причем между вертикальными колонками 7, опорной площадкой 5 для рессорного комплекта и верхним поясом 1 образуется центральный рессорный проем 8 боковой рамы, ограниченный этими элементами. Также, на боковой раме между наклонными поясами 6 и вертикальными колонками 7 могут быть выполнены технологические окна 9. Каждый нижний угол рессорного проема 8 в месте соединения вертикальной колонки 7 с опорной площадкой 5 выполнен по радиусам соединения R и R.
1
2
1
2
1
Причем радиус соединения R имеет постоянную величину на участке от внутренней стороны рамы до центральной продольной плоскости рамы (не показана), а после центральной продольной плоскости рамы радиус соединения пропорционально увеличивается в сторону внешней стороны рамы до R. Внешняя сторона рамы характеризуется тем, что при сборе тележки железнодорожного вагона она будет обращена наружу тележки, а внутренняя сторона рамы обращена внутрь тележки и снабжена кронштейнами для закрепления подвески триангеля тормозной системы. Величина радиуса R находится в диапазоне от 30 мм до 50 мм, а величина радиуса R всегда больше R на 15-50 мм.
1
2
1
2
Значения величин радиусов соединения R и R были получены расчетно-опытным путем. Так при значениях R менее 30 мм в месте соединения колонки с опорной площадкой значительно возрастают концентраторы напряжений, что приводит к снижению коэффициента запаса прочности, а выполнение радиуса соединения R более 100 мм приведет к значительным изменениям конструкции боковой рамы, которые не позволят использовать боковую раму совместно с другими унифицированными деталями и оборудованием.
1
2
В качестве примера осуществления полезной модели можно привести боковую раму тележки, в которой радиус соединения R постоянен и равен 30 мм, а на участке от центральной продольной плоскости рамы до внешней стороны рамы радиус соединения постепенно увеличивается до величины R, которая больше R1 на 15-50 мм.
Боковая рама тележки грузового вагона работает следующим образом.
1
2
1
2
Нижний горизонтальный пояс 4 воспринимает нагрузку от рессорного комплекта, установленного на опорную площадку 5, и надрессорной балки тележки вагона. Чаще всего в боковых рамах грузовых вагонов в местах перехода опорной площадки в вертикальные колонки в углах рессорного проема возникают повышенные механические напряжения, обусловленные повышенными силовыми нагрузками. Выполнение места соединения путем плавного перехода вертикальной колонки 7 в опорную площадку 5 по радиусам соединения, где радиус соединения R имеет постоянную величину, а после центральной продольной плоскости рамы радиус соединения пропорционально увеличивается в сторону внешней стороны рамы до R, позволяет создать в этом месте условия для направленной кристаллизации металла при остывании отлитой боковой рамы, а также устраняет усадочную пористость металла и снижает количество трещин в нем. Кроме того, выполнение радиуса R в диапазоне от 30 мм до 50 мм, а радиуса R больше R1 на 15-50 мм позволяет перераспределить существующие напряжения и уменьшить уровень концентрации напряжений в зоне нижнего угла рессорного проема, что также способствует предотвращению излома нижних углов рессорного проема боковой рамы тележки.