УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ БОКОВОЙ РАМЫ С КОЛЕСНОЙ ПАРОЙ В ТЕЛЕЖКЕ ГРУЗОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых двухосных тележках грузовых вагонов (Вагоны / Под ред. Л.А.Шадура. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.) боковая рама своими П-образными концевыми проемами через буксу с роликовыми подшипниками качения опирается на шейки осей колесных пар, которые вместе с буксой могут перемещаться в проемах в пределах продольного и поперечного зазоров.
Корпус роликовой буксы выполнен в виде цилиндрического стакана, внутрь которого установлены два однорядных подшипника, а по бокам имеются продольные упоры и ограничительные приливы для взаимодействия с вертикальными стенками проемов боковой рамы. Конструктивная схема опирания боковой рамы предусматривает передачу вертикальных нагрузок через два плоских опорных выступающих вертикальных прилива корпуса буксы, разнесенные в продольном направлении, а поперечные, продольные и угловые нагрузки передаются через продольные упоры и ограничительные приливы на корпусе буксы.
Такая конструкция двухосной тележки имеет следующие недостатки, обусловленные конструкцией узла соединения боковой рамы с колесной парой.
Опорные поверхности боковой рамы и вертикальные приливы корпуса буксы взаимодействуют плоскостями, что ограничивает возможность боковой рамы качаться в поперечном направлении, приводит к повышению поперечной жесткости подвешивания, ухудшению ходовых качеств тележки.
При изготовлении опорные поверхности боковой рамы и вертикальные приливы корпуса буксы имеют отклонения от плоскости, что при сборке тележки ведет к неравномерному распределению нагрузок между двумя подшипниками на одной шейке оси колесной пары. Результатом при движении вагона является перегрев более нагруженного подшипника, что снижает его долговечность (подшипник может разрушиться) и может привести к аварии при изломе перегретой шейки оси колесной пары.
Взаимодействующие с П-образным проемом боковой рамы и подшипником поверхности корпуса буксы постепенно изнашиваются и должны восстанавливаться при ремонте, что требует проведения сложного инструментального контроля размеров. В самой конструкции буксы отсутствуют средства контроля предельных величин износа.
Букса выполнена из литой стали и для обеспечения прочности при действии на нее вертикальных нагрузок имеет увеличенные размеры (масса буксы без подшипника составляет 50 кг), что приводит к повышенной массе колесной пары, ухудшению ходовых качеств и росту ударного воздействия на путь.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция узла опоры боковой рамы на колесную пару тележки грузового вагона (Свидетельство на полезную модель RU 96085, B61F 5/00 от 20.07.2010 г.), содержащая боковую раму с буксовым проемом, которая на внешнем и внутреннем упорных кронштейнах имеет направленные в середину буксового проема упоры, опирающиеся на колесную пару через адаптер.
Адаптер представляет собой монолитную отливку прямоугольной формы, включающую горизонтальную прямоугольную секцию с плоской опорной поверхностью в верхней зоне и дугообразным вырезом в нижней зоне для установки на внешнее кольцо кассетного подшипника колесной пары, а по краям боковых граней упорные кронштейны, направленные вниз и образующие между собой боковые вырезы.
Адаптер имеет упругую прокладку, представляющую собой горизонтальную секцию прямоугольной формы, контактирующую с плоской опорной поверхностью адаптера, с направленными вниз плечами, которые выступают по краям боковых граней прокладки и образуют между собой боковые вырезы, входящие в боковые вырезы адаптера.
Упругая прокладка в нижней части горизонтальной секции имеет выступ, проходящий вдоль поперечной оси прокладки и имеющий трапецеидальное сечение, на торцевых поверхностях горизонтальной секции и на внутренних боковых поверхностях плечей упругой прокладки расположены выступы, проходящие вертикально и имеющие прямоугольное сечение, причем выступы выполнены с фасками в верхней своей части.
Конструкция узла опоры боковой рамы на колесную пару тележки грузового вагона обеспечивает повышение износостойкости трущихся поверхностей и обеспечивает минимизацию горизонтальных зазоров между адаптером и боковой рамой и, следовательно, снижение возможности возникновения перекоса колесных пар.
Недостатком данной конструкции узла опоры боковой рамы на колесную пару тележки грузового вагона является то, что опорная поверхность адаптера выполнена плоской, что приводит к ухудшению ходовых качеств тележки из-за невозможности покачивания боковых рам, а также к неравномерному распределению нагрузок между двумя рядами роликов кассетного подшипника, что приводит к снижению его долговечности. Конструкция адаптера не предусматривает наличие индикаторов износа опорных поверхностей, что снижает контролепригодность при ремонте. Физико-механические свойства упругой прокладки зависят от температуры окружающей среды, что может привести к ухудшению показателей ходовых качеств. В конструкции адаптера отсутствуют страховочные элементы, обеспечивающие его закрепление ремнями или металлической скобой к боковой раме, при выкатке колесных пар из тележки, при ремонте это может привести к падению и повреждению адаптеров.
Задачей полезной модели является разработка узла соединения боковой рамы с колесной парой, обеспечивающего высокие ходовые качества тележки.
Технический результат заключается в улучшении ходовых качеств тележки за счет уменьшения массы колесной пары в сборе и возможности покачивания боковых рам.
а
Геометрические размеры адаптера - уменьшенная по сравнению с аналогами ширина опорной поверхности L с выемкой шириной  и с угол охвата кассетного подшипника α обеспечивают уменьшение его массы, снижение необрессоренной массы тележки и соответственно улучшение ходовых качеств. По сравнению с буксой масса колесной пары снижается на 50…60 кг.
Долговечность подшипника повышена за счет равномерного распределения нагрузки между двумя рядами роликов, износостойкость узла - за счет материала адаптера и установки съемной износостойкой скобы, контролепригодность и безопасность при ремонте улучшены за счет наличия индикаторов износов и страховочных приливов.
а
Технический результат достигается тем, что узел соединения боковой рамы с колесной парой в тележке грузового железнодорожного вагона, содержит П-образный буксовый проем с установленной на опорной поверхности износостойкой съемной скобой и адаптер прямоугольной формы с цилиндрическим вырезом в нижней части под установку на двухрядный кассетный подшипник с ограничивающими осевые перемещения подшипника буртами. Опорная поверхность под боковую раму на адаптере шириной L разделена в центральной части прямоугольной выемкой шириной , ориентированной вдоль оси подшипника, глубина которой соответствует браковочной величине износа. Опорная поверхность под боковую раму на адаптере имеет форму сегмента цилиндра, основанием которого является сектор круга с радиусом R и с осью цилиндра перпендикулярной оси подшипника. На опорной поверхности на подшипник, обеспечивающей угол охвата α, между поперечным буртом и цилиндрической частью имеется кольцевое углубление, глубина которого соответствует браковочной глубине износа опорной поверхности на подшипник, на внутренней и наружной лицевых поверхностях адаптера имеются обращенные вниз Г-образные приливы.
а
Ширина опорной поверхности под боковую раму L может составлять 192…195 мм, ширина выемки  может составлять 36…42 мм, угол охвата кассетного подшипника адаптером α может составлять 143…145°.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид узла соединения боковой рамы с колесной парой в разобранном состоянии;
- на фиг.2 показана геометрия адаптера;
- на фиг.3 показано взаимодействие боковой рамы с кассетным подшипником колесной пары через адаптер.
Узел соединения боковой рамы с колесной парой включает боковую раму 1 (фиг.1), имеющую П-образный буксовый проем 2, которая опирается на колесную пару 3 с двухрядным кассетным подшипником 4 через сменную износостойкую скобу 5 и адаптер 6 прямоугольной формы.
а
а
Адаптер 6, который может быть отлит из термоупрочненного чугуна, в верхней части имеет опорную поверхность 7 (фиг.2) для боковой рамы, выполненную в виде сегмента цилиндра, основанием которого является сектор круга с радиусом R (фиг.3). Опорная поверхность для боковой рамы 7 имеет ширину L (ширина L может быть 192…195 мм) и выемку 8 шириной  (ширина  может быть 36…42 мм) в средней части, глубина которой соответствует браковочной глубине износа поверхности. В верхней части адаптера 6 на его лицевых сторонах имеются Г-образные приливы 9 для страховочных скоб при сборке и разборке тележки.
Нижняя часть адаптера 6, взаимодействующая с кассетным подшипником 4, имеет цилиндрическую опорную поверхность 10, с углом охвата α (угол α может быть равен 143…145°) и с поперечным буртом 11. Между буртом 11 и цилиндрической поверхностью 10 на цилиндрической части имеется кольцевое углубление 12, глубина которого соответствует браковочной глубине износа поверхности 10.
В вертикально поперечной плоскости адаптера имеются вырезы 13, в которые заходят опорные упоры 14 (внешний и внутренний) боковой рамы 1.
Узел соединения боковой рамы с колесной пары в составе тележки грузового железнодорожного вагона работает следующим образом.
При движении вагона по железнодорожным путям вертикальные нагрузки от боковой рамы 1 через сменные износостойкие скобы 5 (фиг.1) передаются на опорные поверхности 7 адаптеров 6, опирающихся на кассетный подшипник 4 колесной пары 3, а горизонтальные нагрузки - через опорные упоры 14 (внешний и внутренний) боковой рамы 1, которые заходят в вырезы 13 на адаптере 6 с зазором.
Цилиндрическая (радиусом R) опорная поверхность 7 адаптера 6 позволяет боковой раме 1 качаться в поперечном направлении при движении вагона на тележках. При этом снижается поперечная жесткость подвешивания и действующие на вагон ускорения, то есть улучшаются его ходовые качества.
Одновременно цилиндрическая (радиусом R) опорная поверхность 7 адаптера 6 обеспечивает передачу на него вертикальной нагрузки по центру между двумя рядами роликов кассетного подшипника 4, что исключает перегрузку одного из рядов роликов и увеличивает долговечность подшипника.
При движении вагона происходят горизонтальные перемещения между адаптером 6 и боковой рамой 1, при которых опорные поверхности 7 адаптера 6 изнашиваются. Для контроля величины износа адаптера при ремонте опорная поверхность 7 в средней части имеет выемку 8, глубина которой соответствует браковочной глубине износа. Это позволяет заменить инструментальный контроль толщины адаптера при ремонте на визуальный контроль наличия выемки, то есть улучшить конролепригодность адаптера.
При движении вагона также происходит перемещение между опорной поверхностью 10 адаптера 6 и кассетным подшипником 4, имеющим, как правило, закаленный корпус, при которых изнашивается опорная цилиндрическая поверхность 10 адаптера 6 по радиусу. Для контроля глубины износа выполнено кольцевое углубление 12, глубина которого соответствует браковочной глубине износа поверхности 10. Это позволяет заменить инструментальный контроль глубины износа поверхности 10 при ремонте на визуальный контроль наличия кольцевого углубления, то есть улучшить конролепригодность.
Для повышения износостойкости адаптер 6 может отливаться термоупрочненного чугуна.
Возможность закрепления адаптера 6 к боковой раме 1 при сборке и разборке тележки позволяют приливы 9 на адаптере 6 для страховочных скоб или тросов, что улучшает безопасность персонала, выполняющего ремонт тележки.
Разработанная конструкция обеспечивает повышение долговечности подшипника за счет равномерного распределения нагрузки между двумя рядами роликов, повышение износостойкости узла за счет материала адаптера и установки съемной износостойкой скобы, улучшение контролепригодности и безопасности при ремонте за счет наличия индикаторов износов и страховочных приливов.