УЗЕЛ ОПОРЫ БОКОВОЙ РАМЫ НА КОЛЕСНУЮ ПАРУ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к узлам опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки грузового вагона.
Известны узлы опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки, содержащие боковую раму с буксовыми проемами и колесную пару с подшипниками, взаимодействующими с буксовым проемом боковой рамы (см. «Вагоны» под ред. Л.А. Шадура, М., «Транспорт», 1973 г., стр.186; Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. - «Вагоны», М. Транспорт, 1988 г., стр.76; «Альбом-справочник 002И 97 ПКБ ЦВ - «Грузовые вагоны железных дорог колеи 1520 мм», 1998, стр.272; «Тележка мод. 18-100 ГОСТ 9246-79»; пат. UA №72556, B61F 5/00, 27.08.2012). Каждый буксовый проем снабжен опорной площадкой и образован наружной и внутренней челюстями с упорными площадками, охватывающими поперечными и охватываемыми продольными. Колесная пара с подшипниками взаимодействует с буксовым проемом посредством корпуса буксы/адаптера с опорной площадкой и упорными площадками, охватываемыми поперечными и охватывающими продольными. Буксовый проем боковой рамы и корпус буксы/адаптера колесной пары имеют по две пары продольных упорных площадок, охватываемых и охватывающих соответственно, расположенных симметрично по обе стороны от середины буксового проема. При этом зазоры между охватывающими поперечными и охватываемыми продольными площадками буксового проема боковой рамы и взаимодействующими с ними охватываемыми поперечными и охватывающими продольными площадками корпуса буксы/адаптера являются достаточными, чтобы не препятствовать радиальной установке колесных пар тележки в кривых участках пути, а профиль боковой рамы в зоне буксового проема со стороны наружной челюсти является открытым двутаврового сечения, а со стороны внутренней челюсти - замкнутым. Исполнение боковой рамы с открытым двутавровым сечением профиля со стороны наружной челюсти, обладающим по отношению к замкнутому сечению существенно меньшими жесткостями на кручение, а также изгиб относительно оси, перпендикулярной полкам профиля, снижает поперечную составляющую напряженного состояния наиболее подверженной усталостным разрушениям в эксплуатации зоны внутреннего угла буксового проема, что является положительным фактором. Однако, недостатком такого технического решения является высокая концентрация напряжений в месте перехода сечения профиля с открытого в замкнутый, что снижает долговечность боковой рамы в эксплуатации.
За прототип принят узел опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки, в котором, в отличие от выше описанного, замкнутый профиль перекрывает весь буксовый проем, включая наружный и внутренний углы (см. ОСТ 32.183-2001 - «Тележки двухосные грузовых вагонов колеи 1520 мм. Детали литые. Рама боковая и балка надрессорная», стр.16). При таком техническом решении концентрация напряжений над серединой буксового проема исключается. Однако в этом случае недостатком является существенное увеличение нагрузок от изгиба относительно вертикальной оси и кручения, воспринимаемых наиболее подверженной усталостным разрушениям в эксплуатации зоной внутреннего угла буксового проема и вызванных поперечными нагрузками на наружную челюсть.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эксплуатационной надежности узла опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки в реальных условиях эксплуатации грузовых вагонов.
Указанный технический результат по первому варианту полезной модели (см. п.1 формулы) достигается тем, что в узле опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки грузового вагона, содержащем боковую раму с буксовыми проемами, каждый из которых снабжен опорной площадкой и образован наружной и внутренней челюстями с упорными площадками, охватывающими поперечными и охватываемыми продольными, и колесную пару с подшипниками, взаимодействующими с буксовым проемом боковой рамы посредством корпуса буксы/адаптера с опорной площадкой и упорными площадками, охватываемыми поперечными и охватывающими продольными, совместно ограничивающими свободу относительных горизонтальных перемещений колесных пар и боковых рам в пределах зазоров между упорными охватывающими и охватываемыми площадками, суммарные зазоры по обе стороны от продольной плоскости симметрии между продольными охватывающими площадками корпуса буксы/адаптера и охватываемыми площадками наружной и внутренней челюстей буксового проема гарантированно больше со стороны наружной челюсти, чем со стороны внутренней, с минимальной разностью 8 мм, достаточной, чтобы исключить взаимодействие боковой рамы и колесной пары в поперечном направлении со стороны наружной челюсти буксового проема. При этом функцию продольных площадок буксового проема со стороны наружной челюсти могут выполнять боковые стенки последней.
По второму варианту полезной модели (см. п.2 формулы) указанный технический результат достигается тем, что в узле опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки грузового вагона, содержащем боковую раму с буксовыми проемами, каждый из которых снабжен опорной площадкой и образован наружной и внутренней челюстями с упорными площадками, охватывающими поперечными и охватываемыми продольными, и колесную пару с подшипниками, взаимодействующими с буксовым проемом боковой рамы посредством корпуса буксы/адаптера с опорной и упорными площадками, поперечными охватываемыми и продольными охватывающими, совместно ограничивающими свободу относительных горизонтальных перемещений колесных пар и боковых рам в пределах зазоров между упорными охватывающими и охватываемыми площадками, корпус буксы/адаптера снабжен продольными охватывающими площадками только со стороны внутренней челюсти буксового проема, обеспечивая взаимодействие боковой рамы и колесной пары в поперечном направлении только с указанной стороны.
С целью исключения клиновых зазоров между опорными площадками буксового проема, включая защитную скобу, и корпуса буксы/адаптера боковая рама в зоне наружной челюсти буксового проема имеет -образный профиль, открытый со стороны наружных полок и, как следствие, гибкий на кручение, плавно переходящий в замкнутый к зоне внутреннего угла буксового проема.
Сравнение предлагаемых вариантов технического решения с приведенными аналогами позволило установить наличие отличительных от них признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид узла опоры боковой рамы на колесную пару,
на фиг.2 - общий вид узла опоры боковой рамы на колесную пару, выполненный в разобранном состоянии,
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1,
на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1 (вариант),
на фиг.5 - вид Б на фиг.1,
на фиг.6 - вид В на фиг.1,
на фиг.7 - сечение Г-Г на фиг.2.
н
в
н
в
Узел опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки грузового вагона в первом варианте исполнения (фиг.1, 2, 3) содержит боковую раму 1 с буксовыми проемами 2, каждый из которых снабжен опорной площадкой 3 и образован наружной 4 и внутренней 5 челюстями с упорными площадками, охватывающими поперечными 6 и охватываемыми продольными: наружной 7 и внутренней 8, и колесную пару 9 с подшипниками 10. Подшипники взаимодействуют с буксовым проемом 2 боковой рамы посредством корпуса буксы 11 с опорной площадкой 12 и упорными площадками: охватываемыми поперечными 13 и охватывающими продольными 14. При этом суммарные зазоры по обе стороны от продольной плоскости симметрии 2Δ и 2δ между продольными охватывающими площадками 14 корпуса буксы 11 и охватываемыми площадками 7 и 8 наружной 4 и внутренней 5 челюстей буксового проема 2 гарантированно больше со стороны наружной челюсти, чем со стороны внутренней. Минимальная разность зазоров 2Δ-2δ=8 мм достаточна, чтобы исключить взаимодействие боковой рамы и колесной пары в поперечном направлении со стороны наружной челюсти буксового проема. Функцию продольных площадок буксового проема со стороны наружной челюсти выполняют боковые стенки последнего.
Узел опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки грузового вагона в исполнении по второму варианту (фиг.1; 2; 4), содержит боковую раму 1 с буксовыми проемами 2, каждый из которых снабжен опорной площадкой 3 и образован наружной 4 и внутренней 5 челюстями с упорными площадками, охватывающими поперечными 6 и охватываемыми продольными 7, 8, и колесную пару 9 с подшипниками 10. Подшипники взаимодействуют с буксовым проемом 2 боковой рамы посредством корпуса буксы 11 с опорной площадкой 12 и упорными площадками: охватываемыми поперечными 13 и охватывающими продольными 14. Корпус буксы 11 снабжен охватывающими продольными площадками 14 только со стороны внутренней челюсти 5 буксового проема, обеспечивая взаимодействие боковой рамы и колесной пары в поперечном направлении только с указанной стороны.
С целью исключения клиновых зазоров между опорными площадками 3 буксового проема, включая защитную скобу 15, и корпуса буксы/адаптера (фиг.5; 6) боковая рама в зоне наружной челюсти 4 буксового проема имеет -образный профиль, открытый со стороны наружных полок и, как следствие, гибкий на кручение. Профиль плавно переходит в замкнутый к зоне внутреннего угла 16 буксового проема.
Выполненный сравнительный расчет напряженного состояния боковой рамы в зоне внутреннего угла буксового проема от поперечных эксплуатационных нагрузок показал, что при исключении воздействия указанных нагрузок на наружную челюсть буксового проема напряжения по отношению к случаям такого воздействия, в равной мере на обе челюсти и в полной мере только на наружную челюсть, снижаются ориентировочно на 20 и 30% соответственно.
Использование предлагаемых технических решений позволит повысить усталостную прочность боковой рамы в зоне внутреннего угла буксового проема, наиболее подверженной разрушениям в эксплуатации, и тем самым долговечность и эксплуатационную надежность.