БОКОВАЯ РАМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ТЕЛЕЖКИ

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы двухосных трехэлементных тележек грузового вагона.
Известна конструкция боковой рамы железнодорожной тележки (патент на изобретение RU № 2481986, МПК B61F 5/52, опубл. 20.05.2013 г.), выполненная в виде стальной отливки, состоящая из верхнего горизонтального пояса с консолями, образующими буксовые проемы, состоящие из внутренних и наружных челюстных направляющих и горизонтального надбуксового участка, и нижнего горизонтального пояса с опорной площадкой для рессорного комплекта, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, наклонных поясов с поддомкратными подушками, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными надбуксовыми участками и имеющих технологические окна. Во внутренней полости отливки в зоне сопряжения нижних стенок наклонных поясов, вертикальных стенок внутренних челюстных направляющих и горизонтальных надбуксовых участков имеются дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов внутренних углов горизонтальных надбуксовых участков. Внутренняя поверхность горизонтальных надбуксовых участков представляет собой плоскую поверхность.
Недостатком боковой рамы железнодорожной тележки являются недостаточные показатели сопротивления усталости в зонах расположения концентраторов напряжений, что приводит, наряду с наличием дефектов литья, к образованиям усталостных трещин. В связи с чем высокие напряжения в местах частого образования трещин могут приводить к изломам боковых рам раньше назначенного срока службы.
В большинстве случаев поломки боковых рам в процессе эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений в узлах сопряжения горизонтальных надбуксовых участков с радиусными переходами верхних участков внутренних челюстных направляющих, т.Е. зонами внутренних радиусов буксового проема.
Задачей полезной модели является создание боковой рамы, имеющей повышенную эксплуатационную надежность, за счет перераспределения напряжений, повышения устойчивости боковых стенок рамы, повышения показателей сопротивления усталости.
1
2
3
Технический результат достигается тем, что в конструкции боковой рамы-прототипа, выполненной в виде стальной отливки, состоящей из верхнего горизонтального пояса с консолями, образующими буксовые проемы, состоящие из внутренних и наружных челюстных направляющих и горизонтального надбуксового участка, и нижнего горизонтального пояса с опорной площадкой для рессорного комплекта, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, наклонных поясов с поддомкратными подушками, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными надбуксовыми участками и имеющих технологические окна, при этом внутренняя поверхность каждого горизонтального надбуксового участка представляет собой криволинейную поверхность, образованную с помощью радиусов R, R, R, плавно сопряженных между собой таким образом, что сечения зон сопряжения его с наружной челюстной направляющей и верхним участком внутренней челюстной направляющей в вертикальной плоскости вдоль рамы увеличены по сравнению со средним участком с целью перераспределения напряжений и снижения концентрации напряжений в критических местах рамы, которыми являются зоны наружного и особенно внутреннего радиусов буксового проема.
Причем во внутренние полости поддомкратных подушек включены дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов верхних участков внутренних челюстных направляющих. Дополнительные ребра направлены параллельно нижним стенкам и примыкают к вертикальным боковым стенкам поддомкратной подушки участками, имеющими V-образный вырез, образованный радиусами не менее 14 мм и не более 500 мм на участке длиной не менее 145 мм.
Во внутренней полости боковой рамы вертикальные боковые стенки наклонных поясов соединены перемычками, заканчивающимися в углах технологических окон, наиболее близко к ним расположены и имеют V-образный вырез, образованный радиусом не менее 30 мм и радиусами не менее 40 мм на участке не менее 55 мм.
Техническим преимуществом заявляемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности рамы за счет изменения формы отдельных внутренних ее элементов и включения в конструкцию дополнительных ребер с V-образными вырезами, что позволяет уменьшить уровень напряжений во внутреннем углу буксового проема, повысить устойчивость боковых стенок рамы, увеличить показатель сопротивления усталости.
Выполнение боковых рам с учетом предлагаемого технического решения позволяет увеличить прочность в зоне буксового проема, обеспечить большую трещиностойкость внутреннего и внешнего радиусов буксового проема, повысить надежность рамы и ее долговечность.
Проведенный полный комплекс испытаний рамы, изготовленной с учетом заявляемых технических решений, показал, что коэффициент запаса усталостной прочности составил не менее 2,0.
Полезная модель поясняется чертежами:
фиг. 1 - боковая рама, главный вид;
фиг. 2 - разрез боковой рамы вдоль продольной оси;
фиг. 3 - разрез А-А с фиг. 1;
фиг. 4 - разрез Б-Б с фиг. 1;
фиг. 5 - разрез В-В с фиг. 1.
Боковая рама железнодорожной тележки состоит из верхнего горизонтального пояса 1 с консолями 2, образующими буксовые проемы 3 для буксовых узлов колесных пар. В средней части расположен центральный рессорный проем 8, образованный верхним поясом 1, нижним горизонтальным поясом 4 с опорной площадкой рессорного комплекта 5 и вертикальными колонками 9 с площадками 11 для крепления фрикционных планок. Два наклонных пояса 6 с технологическими окнами 7, имеющими треугольную форму со скругленными углами, связывают верхний и нижний пояса. В средней части наклонных поясов 6 расположены выступающие в сторону буксовых проемов 3 поддомкратные подушки 16, являющиеся неотъемлемой частью наклонных поясов 6 и внутренних челюстных направляющих 15.
Верхний 1 и нижний 4 пояса, а также консоли 2 имеют в сечении коробчатую форму. Сечение консолей 2 уменьшается в сторону челюстных наружных направляющих 14 буксовых проемов 3.
l
2
3
3
1
2
Каждый буксовый проем состоит из внутренней 15 и наружной 14 челюстных направляющих и горизонтального надбуксового участка 12, причем верхний участок 18 внутренней челюстной направляющей расположен параллельно нижней стенке наклонного пояса 6. Внутренняя поверхность горизонтального надбуксового участка 12 представляет собой криволинейную поверхность, образованную с помощью радиусов R, R, R, плавно сопряженных между собой таким образом, что сечения зон сопряжения его с наружной челюстной направляющей 14 (сечение по R) и верхним участком внутренней челюстной направляющей 15 (сечение по R) в вертикальной плоскости вдоль рамы увеличены по сравнению со средним участком (сечение по R).
Во внутренней полости поддомкратной подушки 16 имеются дополнительные ребра 9, выходящие из радиусных переходов верхних участков внутренних челюстных направляющих 15. Дополнительные ребра 9 направлены параллельно нижним стенкам и примыкают к вертикальным боковым стенкам поддомкратной подушки участками 10, имеющими V-образный вырез, образованный радиусами не менее 14 мм и не более 500 мм на участке длиной не менее 145 мм.
Во внутренней полости боковой рамы вертикальные боковые стенки наклонных поясов 6 соединены перемычками 13, заканчивающимися в углах технологических окон, наиболее близко к ним расположены и имеют V-образный вырез 10, образованный радиусом не менее 30 мм и радиусами не менее 40 мм на участке не менее 55 мм.