БОКОВАЯ РАМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ТЕЛЕЖКИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к конструкциям боковых рам железнодорожных тележек.
Известна конструкция боковой рамы железнодорожной тележки (см. патент РФ №2323843 М. кл. В61F 5/52, публ. 10.05.2006 года), выполненная в виде литого корпуса, состоящего 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 и ограничителями смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. При этом нижний угол рессорного проема выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс. Вместе с этим, верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, и переходит в ограничители подклиновой пружины, наружная поверхность которых повторяет конфигурацию выполненного с помощью сопряженных между собой радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса.
К недостаткам известной конструкции рамы можно отнести недостаточные прочностные ее характеристики, зависящие от концентрации напряжений в разрушаемых в процессе эксплуатации местах.
Известна более совершенная боковая рама железнодорожной тележки (см. патент РФ на полезную модель №76879, м. кл. В61F 5/00), включающая верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками, и образующие совместно с последними рессорный проем, горизонтальные надбуксовые участки, сопряженные с верхним горизонтальным поясом и наклонными поясами с нижним горизонтальным поясом, расположенные в месте радиусного перехода наклонного пояса в горизонтальный надбуксовый участок вертикальное ребро жесткости. При этом вертикальное ребро жесткости соединяет нижнюю стенку горизонтального надбуксового участка, радиусного перехода и нижнюю стенку наклонного пояса с верхней горизонтальной стенкой надбуксового участка и верхнего горизонтального пояса, образуя замкнутые сечения внутри надбуксового участка, радиусного перехода, наклонного и верхнего горизонтального пояса. В вариантном исполнении ребро жесткости соединяет вертикальные стенки надбуксового участка и вертикальные стенки наклонного пояса, образуя при этом замкнутые сечения внутри надбуксового участка, радиусного перехода и наклонного пояса.
К недостаткам конструкции известной боковой рамы железнодорожной тележки-прототипа, можно отнести возникновение по длине рамы разрушающих сечений, снижающих прочностные, ресурсные и эксплуатационные характеристики рамы и тележки в целом.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является перераспределение напряжений и снижение их концентрации в наиболее разрушаемых при эксплуатации местах боковой рамы.
Поставленный предполагаемой полезной моделью технический результат достигается сочетанием общих с прототипом известных признаков, включающих верхний и нижний горизонтальные пояса, вертикальные колонки, рессорный проем, горизонтальные надбуксовые участки, сопряженные с верхним горизонтальным поясом и наклонными поясами с нижним горизонтальным поясом, образующие полость рамы, соединенные между собой боковыми стенками и ребра жесткости и новых признаков, заключающихся в том, что на внутренней поверхности полости рамы, включая рессорный проем выполнено, по меньшей мере, одно ребро жесткости, профиль которого выполнен по уравнению полиномиальной функции вида:
0
1
n-1
n
n
n-1
f(x)=ax+ax+…+ax+a,
n
где f(x) - функция профиля ребра или зависимость высоты ребра от переменной X; а, а - коэффициенты полиномы при (n-j)-ой степени; (n-j) - степень переменной.
Высота ребра выполнена равной 0,3-4,0 толщины стенки рамы.
По меньшей мере, одно ребро жесткости выполнено по периметру полости рамы, включая горизонтальные и наклонные пояса, надбуксовые участки и рессорный проем, параллельно линии разъема литейной формы.
По меньшей мере, одно ребро жесткости выполнено на каждой из боковых сторон параллельно поясу, по которому проходит ребро.
Новизной предполагаемой полезной модели является выполнение на внутренней поверхности полости рамы, включая рессорный проем, по меньшей мере, одного ребра жесткости, профиль которого выполнен по уравнению полиномиальной функции вида:
0
1
n-1
n
n
n-1
f(x)=ax+ax+…+ax+a.
Так, наличие, по меньшей мере, одного ребра жесткости на внутренней поверхности полости рамы, включая рессорный проем, снижает уровень концентрации напряжений и вероятность разрушения рамы по сечениям рамы и рессорного проема.
Выполнение профиля ребра, получаемого предлагаемой полиномиальной функцией, позволяет оптимизировать размеры ребер с достижением поставленного предлагаемым решением технического результата.
Признаки выполнения высоты ребер равной 0,3-4,0 толщины стенки рамы, выполнение, по меньшей мере, одного ребра жесткости по периметру полости рамы включая горизонтальные и наклонные пояса, надбуксовые участки и рессорный проем параллельно линии разъема литейной формы, а также выполнение, по меньшей мере, одного ребра жесткости на каждой из боковых сторон параллельно поясу около которого проходит ребро - являются признаками дополнительными, раскрывающими выполнение основных признаков, направленных на достижение поставленного полезной моделью технического результата.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований сочетания известных признаков с новыми - не обнаружено, что позволяет отнести предложенное сочетание обладающей новизной. Предложенное сочетание признаков не вытекает явным образом из существующего уровня техники, что позволяет считать, что предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень, а в сочетании с описанием работы является промышленно применимым.
На фиг.1 схематично изображена предлагаемая боковая рама железнодорожной тележки.
На фиг.2 в увеличенном масштабе показано продольное сечение левой половины рамы с выполненными ребрами жесткости на поясах и рессорном проеме.
На фиг.3 показано поперечное сечение рамы по центральной ее оси.
На фиг.4 показано сечение рамы А-А фиг.1 в увеличенном масштабе с ребром жесткости, выполненным по линии разъема литой формы.
На фиг.5 показано сечение рамы А-А с двумя ребрами жесткости, выполненными параллельно линии разъема литейной формы и по одному ребру жесткости на боковых сторонах рамы.
Предлагаемая боковая рама железнодорожной тележки состоит из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, вертикальных колонок 3, образующих рессорный проем 4. Горизонтальные надбуксовые участки 5, сопряжены с верхним 1 горизонтальным поясом, а при помощи наклонных поясов 6 с нижним 2 горизонтальным поясом. Верхний 1 и нижний 2 горизонтальные пояса в сочетании с вертикальными колонками 3 и наклонными 6 поясами образуют в раме полость, на внутренней поверхности которой и рессорного проема 4 по линии разъема литейной формы или параллельно линии разъема литейной формы выполнены ребра жесткости 7. Ребра жесткости 7 в вариантном исполнении могут быть выполнены на боковых сторонах 8 рамы, которые проходят на равном расстоянии друг от друга и от горизонтальных и наклонных поясов 6 и колонок 3. Высота «Н» ребра жесткости выполнена в пределах 0,3-4,0 толщины боковых стенок и поясов и колонок соответственно. Пунктирной линией 9 показана максимальная высота ребра.
Предлагаемая боковая рама железнодорожной тележки работает следующим образом:
После изготовления рамы и начала ее эксплуатации, на надбуксовые участки 5 и на рессорный проем 4 действуют противоположно направленные нагрузки. При длительной эксплуатации боковых рам возможно появление усталостных трещин и разрушение рамы по ее сечениям. Выполненные ребра жесткости 7 и/или 9 перераспределяют воздействующие на раму нагрузки по всей длине каждого плеча рамы от поперечной ее оси до края надбуксового участка 5, позволяют перераспределить напряжения, снизить их концентрацию в каком-либо одном месте, что в конечном итоге снижает вероятность возникновения по длине рамы разрушающих сечений, которые снижают прочностные, ресурсные и эксплуатационные характеристики боковой рамы.
В настоящее время авторами разработана конструкторско-технологическая документация и осуществляется изготовление литейной и металлообрабатывающей оснастки.
Испытания предлагаемой конструкции боковой рамы железнодорожной тележки намечено провести в третьем квартале 2013 года.