БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых двухосных тележках модели 18-100 грузовых вагонов (Вагоны / Под ред. Л.А.Шадура. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.) боковая рама выполнена в виде стальной отливки, в средней части которой расположен рессорный проем, образованный верхним поясом, нижним горизонтальным поясом и двумя вертикальными колонками, на которых имеются упоры для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев. В нижней части рессорного проема выполнена опорная поверхность для размещения рессорного комплекта, на которой отлиты бонки для установки и ограничители от смещения пружин. Сечения наклонных поясов и вертикальных колонок имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок, а нижний и верхний пояса имеют в сечении коробчатую форму. На концах боковой рамы расположены челюстные проемы с наружными и внутренними челюстными направляющими.
Такая конструкция двухосной тележки имеет следующие недостатки, обусловленные конфигурацией боковой рамы.
Наличие открытых сечений боковой рамы в наклонном поясе уменьшает площадь его сечения и приводит к росту напряжений в нем при действии растягивающих нагрузок. Сопряжение вертикальных колонок с нижним поясом по малому радиусу приводит образованию концентраторов напряжений и, как следствие, трещин в нижних углах рессорного проема. Совпадение преломления верхнего пояса в надбуксовую зону с вертикальной плоскостью, проходящей через зону сопряжения наклонный пояс-буксовый проем, приводит к развитию трещин и отлому наружной челюстной направляющей в процессе эксплуатации при действии вагонного замедлителя.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция боковой рамы железнодорожной тележки (RU 102577, B61F 5/52, 26.11.2010) в виде стальной отливки, состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки пружин и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние опорные упоры. В верхней части боковой рамы выполнено обзорное окно, верхний горизонтальный пояс в зоне обзорного окна выполнен в виде замкнутого коробчатого сечения, образованного его нижней полкой и верхней полкой наклонного пояса, которая сопряжена с верхней полкой нижнего пояса под углом α к горизонтали (может составлять 40…42°), поверхности опорных упоров в буксовом проеме выполнены цилиндрическими с вертикальной образующей, вертикальная стенка вертикальной колонки сопряжена с верхней полкой нижнего пояса по радиусу, сечение внутренней челюстной направляющей выполнено открытым со стороны наклонного пояса, вертикальная стенка колонки выполнена с вертикальным приливом на внутренней стороне и двумя отверстиями в средней части под установку фрикционной планки.
Недостатком данной конструкции боковой рамы является ненадежность в эксплуатации за счет наличия одного отверстия над опорной поверхностью челюстного проема в вертикальных стенках горизонтального пояса, которое повышает концентрацию напряжений в зоне опорной поверхности челюстного проема и может стать причиной появления трещин и снижения надежности боковой рамы. В челюстном проеме отсутствуют отверстия, позволяющие жестко крепить износостойкие элементы на его опорную поверхность, что вызывает изнашивание опорной поверхности челюстного проема. Уменьшенный по сравнению с известной конструкцией радиус перехода от горизонтального опорного участка челюстного проема в нижнюю полку наклонного пояса вызывает повышение концентрации напряжений в этой зоне, что может привести к образованию трещин при эксплуатации. Отсутствие внутренних литейных прибылей в нижнем поясе приводит к образованию литейных дефектов на поверхности, что может вызвать развитие трещин. Отсутствие горизонтальной полки на наружной челюстной направляющей приводит к нагружению только внутренней направляющей весом колесной пары при подъеме тележки, что может вызвать ее повреждение.
Задачей полезной модели является разработка боковой рамы тележки грузового вагона надежной в эксплуатации.
Технический результат заключается в повышении долговечности при эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что боковая рама тележки грузового вагона, выполненная в виде стальной отливки, состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, выполненными с вертикальным приливом на внутренней стороне и двумя отверстиями в средней части под установку фрикционной планки, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки пружин и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками челюстных проемов, имеющих наружные и внутренние опорные упоры, внутренней направляющей челюстного проема с открытым сечением с наружной стороны, обзорного окна и верхнего горизонтального пояса в зоне обзорного окна коробчатого сечения, опорные поверхности челюстных проемов выполнены с двумя рядами цилиндрических отверстий на выступающих за вертикальные стенки полках, наружные направляющие челюстных проемов имеют открытое сечение с наружной стороны, наружные и внутренние направляющие челюстных проемов в нижней части имеют горизонтальную полку с цилиндрическим отверстием, и прямоугольное отверстие на внутренней стенке, в середине вертикальных стенок горизонтального пояса над внутренним и наружным углами челюстного проема выполнены два отверстия.
Радиус перехода от горизонтального опорного участка челюстного проема в нижнюю полку наклонного пояса может составлять 80-120 мм.
На внутренней поверхности нижней полки нижнего горизонтального пояса между вертикальными стенками выполнены утолщения высотой 10-20 мм в виде секторов цилиндра с образующей поперек боковой рамы.
Диаметр отверстий над внутренними и наружными углами челюстного проема может составлять 45-55 мм.
Все размеры определены расчетно-опытным путем.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид боковой рамы тележки грузовых вагонов с разрезом по продольной плоскости;
- на фиг.2 показан разрез боковой рамы в средней части по линии А-А фиг.1;
- на фиг.3 показана аксонометрическая проекция боковой рамы с разрезом.
Боковая рама (фиг.1) представляет собой отливку, которая состоит из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками 3, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем 4, наклонных поясов 5, сопряженных с нижним поясом 6 и горизонтальными опорными участками 7 челюстных проемов 8, имеющих наружные и внутренние опорные упоры 10.
Нижняя часть рессорного проема образует опорную поверхность 11 с размещенными на ней бонками 12 для установки пружин рессорного комплекта и ограничителями 13 от смещения пружин. На вертикальных стенках 14 колонок 15 выполнены приливы 16 на внутренней стороне и два отверстия 17 в средней части под установку фрикционной планки.
Горизонтальный верхний пояс 1 в зоне обзорного окна 18 выполнен в виде замкнутого коробчатого сечения с нижней полкой 19, переходящей в верхнюю полку 20 наклонного пояса 5, образующую его коробчатое сечение и переходящую в верхнюю полку 21 нижнего пояса.
Горизонтальный опорный участок 7 челюстного проема переходит в нижнюю полку наклонного пояса 5 по радиусу R, который может составлять 80-120 мм.
В вертикальных стенках горизонтального пояса в их средней по высоте части над внутренним и наружным углами челюстного проема выполнены два отверстия 22 диаметром D, который может составлять 45-55 мм.
Опорная поверхность 7 челюстного проема выполнена с выступающими за вертикальные стенки полками 23 (фиг.3) с двумя рядами цилиндрических отверстий.
Наружная и внутренняя челюстные направляющие 24 выполнены в нижней части с горизонтальной полкой 25 (фиг.3) с отверстиями, с прямоугольными отверстиями 26 во внутренних стенках и открытым сечением с наружной стороны.
На внутренней поверхности нижней полки нижнего горизонтального пояса 6 между вертикальными стенками выполнены утолщения 28 высотой h (может составлять 10-20 мм) в виде секторов цилиндра с образующей поперек боковой рамы.
Нижний горизонтальный пояс 6 в средней части имеет продольное ребро 27 (фиг.2), а по краям - выступающие поперечные ребра 28.
Боковая рама тележки грузового вагона работает следующим образом.
На опорную поверхность челюстного проема через отверстия на выступающих полках 23 при помощи заклепочного или болтового соединения устанавливается износостойкие элементы, которые не могут смещаться относительно боковой рамы и препятствуют ее истиранию.
Наружные и внутренние челюстные направляющие, выполненные с открытым сечением с наружной стороны и прямоугольными отверстиями 26 во внутренних стенках, имеющие в нижней части полки 25, позволяют устанавливать между ними балку, на которую опирается колесная пара при подъеме боковой рамы. При этом нагрузка распределяется на две опорных точки и уменьшается в два раза по сравнению с прототипом.
Выполнение отверстий 22 над горизонтальной полкой челюстного проема в вертикальных стенках разнесенными от центра проема в сторону внутреннего и наружного углов, увеличение радиусов перехода горизонтальной опорной поверхности челюстного проема в нижнюю полку наклонного пояса по сравнению с прототипами обеспечивает снижение напряжений в проблемной зоне, что повышает долговечность боковой рамы в эксплуатации.
При изготовлении боковой рамы наличие внутри нижнего пояса внутреннего ребра 27 и боковых ребер 28 приводит к повышенной потребности в металле при застывании отливки. Внутренние прибыли 28, выполненные в виде секторов цилиндра между вертикальными стенками обеспечивают снижение количества дефектов на нижней полке нижнего пояса, что снижает вероятность появления трещин и увеличивает надежность боковой рамы.