БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкции боковых рам тележек грузовых вагонов, применяемых совместно с адаптерами, устанавливаемыми на наружное кольцо подшипников, установленных на колесных парах в буксовых проемах, для передачи на подшипники нагрузок от боковой рамы.
Известна боковая рама тележки грузового железнодорожного вагона, включающая верхний горизонтальный пояс, сопряженный с консолями, образующими буксовые проемы, нижний горизонтальный пояс, соединенный с верхним горизонтальным поясом посредством вертикальных колонок и наклонных поясов, при этом в зонах перехода от горизонтальных надбуксовых участков в наклонные пояса расположены наружные усиливающие ребра (RU 183703 U1, B61F5/52, 01.10.2018).
Известна боковая рама тележки грузового вагона, принятая за наиболее близкий аналог, содержащая верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, наклонные пояса, сопряженные с нижним горизонтальным поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, образованных наружными и внутренними челюстными направляющими с упорами, при этом боковые стенки в зонах внутренних углов буксовых проемов выполнены с полукруглым утолщением (RU 102577 U1, B61F5/52, 10.03.2011).
Техническая проблема известных боковых рам заключается в увеличении массы, которое обусловлено тем, что повышение надежности и прочности известных боковых рам осуществлено за счет выполнения усиливающих ребер либо местных утолщений боковых стенок в зонах внутренних углов буксовых проемов, в которых возникают наибольшие механические напряжения от действия на конструкцию вертикальных нагрузок при движении тележки.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является снижение массы боковой рамы тележки грузового вагона с обеспечением прочности конструкции боковой рамы.
Достигается технический результат за счет того, что в боковой раме тележки грузового вагона, которая содержит верхний горизонтальный пояс, выполненный с консолями, образующими совместно с внутренними и наружными направляющими челюстями буксовые проемы для колесных пар, и нижний горизонтальный пояс, соединенные между собой вертикальными колонками и наклонными поясами, внутренние и наружные направляющие челюсти содержат боковые стенки и торцевые стенки, расположенные со стороны буксовых проемов, и выполнены с упорными приливами на торцевых стенках для контакта с адаптерами, в боковых стенках внутренних направляющих челюстей выполнены сквозные отверстия, согласно полезной модели каждое сквозное отверстие образует перемычку на боковой стенке внутренней направляющей челюсти между наклонным поясом и торцевой стенкой внутренней направляющей челюсти, каждое сквозное отверстие выполнено с расположением его верхней, нижней и боковых кромок, соответственно, на расстоянии a от 0 мм до 10 мм относительно уровня нижней кромки упорного прилива внутренней направляющей челюсти, на расстоянии b от 10 мм до 70 мм относительно нижней поверхности перемычки, на расстоянии c от 0 мм до 20 мм относительно наклонного пояса и на расстоянии d от 10 мм до 30 мм относительно торцевой стенки внутренней направляющей челюсти, при этом сквозные отверстия выполнены треугольной формы со скругленными углами, повторяющей форму боковых стенок внутренних направляющих челюстей в их средней части
Центральная ось каждой перемычки между внутренней направляющей челюстью и наклонным поясом может располагаться со смещением до 25 мм вверх либо вниз относительно уровня горизонтальной линии, проходящей через ось колесной пары при ее установке в буксовом проеме.
Полезная модель представлена на чертежах, где показано на фиг. 1 – боковая рама тележки грузового вагона, главный вид; на фиг. 2 – выносной элемент А на фиг. 1.
Боковая рама тележки грузового вагона представляет собой полую отливку и содержит верхний 1 и нижний 2 горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками 3 и наклонными поясами 4. Верхний горизонтальный пояс 1 выполнен с консолями 1.1. Консоли 1.1 совместно с внутренними 5 и наружными 6 направляющими челюстями образуют буксовые проемы 7 для колесных пар. Наклонные пояса 4 сопряжены с нижним горизонтальным поясом 2 и горизонтальными опорными участками буксовых проемов 7. Внутренние 5 и наружные 6 направляющие челюсти каждого буксового проема 7 содержат боковые стенки и торцевые стенки, расположенные со стороны буксовых проемов 7. На торцевых стенках внутренних 5 и наружных 6 направляющих челюстей выполнены упорные приливы 5.1 и 6.1, предназначенные для размещения их в боковых нишах адаптера, который при сборке тележки устанавливают на наружное кольцо подшипника после его установки на колесную пару в буксовом проеме 7. В боковых стенках внутренних направляющих челюстей 5, в их средних частях, имеющих треугольную форму, выполнены сквозные отверстия 8. Сквозные отверстия 8 имеют треугольную форму со скругленными углами и повторяют форму средних частей боковых стенок внутренних направляющих челюстей 5. Сквозные отверстия 8 образуют на боковых стенках внутренних направляющих челюстей 5 перемычки 9 между нижними поверхностями наклонных поясов 4 и торцевыми стенками внутренних направляющих челюстей 5, расположенными со стороны буксовых проемов 7. Центральная ось 9.1 каждой перемычки 9 расположена на уровне горизонтальной линии 10, которая соответствует оси колесной пары, установленной в буксовом проеме 7.
Каждое сквозное отверстие 8 выполнено таким образом, что его верхняя, нижняя и две боковые кромки расположены, соответственно, на расстоянии a относительно уровня нижней кромки упорного прилива 5.1 внутренней направляющей челюсти 5, на расстоянии b относительно нижней поверхности перемычки 9, на расстоянии c относительно нижней поверхности наклонного пояса 4 и на расстоянии d относительно торцевой стенки внутренней направляющей челюсти 5. Расстояние a составляет (0-10) мм, расстояние b составляет (10-70) мм, расстояние с составляет (0-20) мм, расстояние d составляет (10-30) мм. При выполнении расстояний a, b, d менее нижних значений интервалов площадь сквозных отверстий 8 становится большой настолько, что прочность боковых стенок внутренних направляющих челюстей 5 может снизиться ниже допускаемых величин. Выполнение расстояния с, равным 0 мм, является оптимальным с позиции увеличения размера сквозных отверстий 8 и снижения массы; на расстоянии до 20 мм боковая кромка сквозного отверстия 8 может отстоять от наклонного пояса 4 по технологическим причинам.
Выполнение сквозных отверстий 8 с расположением их верхних, нижних и боковых кромок на расстояниях a, b, c, d с указанными значениями интервалов позволяет получить в массивных боковых стенках внутренних направляющих челюстей 5 сквозные отверстия 8 максимально возможных размеров по площади с обеспечением при этом прочностных характеристик конструкции внутренних направляющих челюстей 5.
Придание сквозным отверстиям 8 треугольной формы способствует наиболее продуктивному использованию средних частей боковых стенок, форма которых приближена к треугольной. В совокупности с размером сквозных отверстий 8 в пределах верхних границ интервалов достигается наибольшее снижение массы боковой рамы.
Вследствие выполнения сквозных отверстий 8 размерами, максимально возможными с позиции обеспечения прочности конструкции, в том числе, с размером b, составляющим от 10 мм до 70 мм, на боковых стенках внутренних направляющих челюстей 5 образованы перемычки 9. Требуемая прочность внутренней направляющей челюсти 5 при взаимодействии подшипника колесной пары с боковой рамой в продольном направлении (вдоль движения вагона) обеспечивается тем, что центральная ось 9.1 перемычки 9 располагается относительно уровня горизонтальной линии 10, которая проходит через ось колесной пары при установке колесной пары в буксовом проеме 7, со смещением до 25 мм как вверх, так и вниз. В случае смещения оси 9.1 перемычки 9 за пределы указанного значения смещения, при воздействии продольной силы от буксового узла колесной пары в перемычке 9.1 будут возникать изгибающие нагрузки, которые снизят прочность боковой рамы в зоне перемычки 9.1 и внутреннего угла буксового проема 7, находящегося на стыке верхнего горизонтального пояса 1, наклонного пояса 4 и внутренней направляющей челюсти 5.
При движении тележки грузового вагона боковая рама испытывает вертикальные нагрузки. Внутренний угол буксового проема 7, находящийся на стыке верхнего горизонтального пояса 1, наклонного пояса 4 и внутренней направляющей челюсти 5, является одной из самых нагруженных зон конструкции боковой рамы. Под действием динамических вертикальных нагрузок боковая рама деформируется, и массивные боковые стенки внутренней направляющей челюсти 5, утягиваемые наклонным поясом 4 вниз, растягивают и без того нагруженный внутренний угол буксового проема 7. Выполнение в боковых стенках сквозных отверстий 8 предлагаемых размеров и формы позволяет ослабить растяжение внутреннего угла буксового проема и, тем самым, снизить возникающие в нем напряжения, обеспечить большую стойкость к образованию трещин и прочих литейных дефектов. Снижение напряжений приводит к увеличению прочности конструкции боковой рамы. Повышается эксплуатационная надежность боковой рамы и технико-экономические характеристики грузового вагона. Также в случае применения предлагаемой конструкции боковой рамы в тележках с центральным рессорным подвешиванием (без буксового подвешивания) снижается необрессоренная масса тележки, что снижает динамическое воздействие тележки на путь.