НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Предложенная полезная модель относится к конструктивным элементам тележек грузовых вагонов, а именно к надрессорным балкам.
Из уровня техники известна надрессорная балка, раскрытая в патенте РФ на изобретение № 2436693, опубликованном 20.12.2011, и принятая в качестве наиболее близкого аналога. Известная надрессорная балка содержит две опорные стенки для рессорных комплектов, каждая из которых имеет толщину t, и карманы для размещения фрикционных клиньев, каждый из которых включает в себя две боковые стенки, сопряжённые с опорными стенками для рессорных комплектов.
Ввиду геометрических особенностей конструкции надрессорной балки в зонах сопряжения боковых стенок карманов для размещения фрикционных клиньев и опорных стенок для рессорных комплектов расположены концентраторы напряжений, проявляющиеся при различных видах нагрузок, в частности, вертикальных нагрузок, и снижающие статическую прочность и усталостную прочность надрессорной балки. В результате уменьшается эксплуатационная надёжность надрессорной балки и эксплуатационная надёжность тележки грузового вагона.
Техническая проблема, решаемая при создании предложенной полезной модели, заключается в наличии концентраторов напряжений в зонах сопряжения боковых стенок карманов для размещения фрикционных клиньев и опорных стенок для рессорных комплектов.
Технический результат, который достигается при использовании предложенного технического решения, заключается в повышении эксплуатационной надёжности надрессорной балки.
Технический результат достигается за счёт того, что надрессорная балка содержит две опорные стенки для рессорных комплектов, каждая из которых имеет толщину t, и карманы для размещения фрикционных клиньев, каждый из которых включает в себя две боковые стенки, сопряжённые с опорными стенками для рессорных комплектов, при этом в зонах сопряжения боковых стенок карманов для размещения фрикционных клиньев и опорных стенок выполнены радиусно-скруглённые переходы с радиусами R, диапазон значений которых удовлетворяет условию t ≤ R ≤ 2t.
Предпочтительный вариант выполнения предложенного технического решения поясняется чертежами, где:
- на Фиг. 1 представлено продольное горизонтальное сечение одного из двух концевых участков надрессорной балки,
- на Фиг. 2 представлено продольное вертикальное сечение одного из двух концевых участков надрессорной балки.
Надрессорная балка выполнена симметричной и содержит две опорные стенки 1 для рессорных комплектов, каждая из которых имеет толщину t, и карманы 2 для размещения фрикционных клиньев, каждый из которых включает в себя две боковые стенки 3, сопряжённые с опорными стенками 1 для рессорных комплектов. Опорные стенки 1 для рессорных комплектов представляют собой нижние горизонтальные стенки консольной части надрессорной балки, являющиеся опорными для рессорных комплектов. Внутри надрессорной балки в зонах 4 сопряжения боковых стенок 3 карманов 2 для размещения фрикционных клиньев и опорных стенок 1 для рессорных комплектов выполнены радиусно-скруглённые переходы 5 с плавно изменяющимися радиусами R. Под зоной 4 сопряжения боковой стенки 3 кармана 2 для размещения фрикционного клина и опорной стенки 1 для рессорного комплекта каждого кармана 2 для размещения фрикционного клина понимается зона 4 сопряжения боковой стенки 3 кармана 2 для размещения фрикционного клина и опорной стенки 1 для рессорного комплекта, расположенная наиболее близко к подпятниковой зоне. Надрессорная балка содержит четыре такие зоны 4 сопряжения (по одной у каждого кармана 2 для размещения фрикционного клина). Надрессорная балка также содержит две вертикальные боковые стенки 6 и центральное вертикальное ребро 7, расположенное между упомянутыми боковыми стенками 6 надрессорной балки и сопряжённое с опорными стенками 1 для рессорных комплектов.
Под толщиной t опорной стенки 1 для рессорного комплекта понимается толщина опорной стенки 1 для рессорного комплекта, например, измеряемая в зоне 8, в месте её сопряжения с боковой стенкой 3 кармана 2 для размещения фрикционного клина. Толщина опорной стенки 1 плавно увеличивается от края к центру, поэтому её толщину измеряют там, где нет радиусно-скруглённых переходов 5 предпочтительно ближе к центральному вертикальному ребру 7 в соответствующей зоне 8, ближайшей к соответствующему радиусно-скруглённому переходу 5. Очевидно, что толщина t для каждой зоны сопряжения опорной стенки 1 для рессорного комплекта и боковой стенки 3 кармана 2 для размещения фрикционного клина устанавливается индивидуально.
Диапазон значений радиусов R радиусно-скруглённых переходов 5 удовлетворяет условию t ≤ R ≤ 2t, при этом указанные радиусы измеряются в месте наиболее резкого перехода жёсткости детали. Другими словами, диапазон возможных величин радиусов R в сечении с наибольшим значением лежит в пределах от одной до двух величин толщины t опорной стенки 1 для рессорного комплекта. Например, в зоне 4 сопряжения боковой стенки 3 кармана 2 для размещения фрикционного клина может быть выполнен радиусно-скруглённый переход 5 с плавно изменяющимся радиусом R в диапазоне от 10 мм до 50 мм, R ∈ [10, 50], например, от 13 мм до 50 мм. Значение радиуса R, меньшее толщины t опорной стенки 1, R < t, не позволяет достаточно эффективно сгладить переход жёсткостей конструкции, а значение радиуса R более двух толщин t опорной стенки 1 R > 2t приводит к существенному росту массы надрессорной балки без внесения существенного эффекта в повышение прочности в указанных зонах 4 сопряжения.
Предложенная конструкция надрессорной балки позволяет снизить напряжения в зонах геометрических концентратов, а именно, в зонах 4 сопряжения боковых стенок 3 карманов 2 для размещения фрикционных клиньев и опорных стенок 1 для рессорных комплектов, что повышает статическую прочность и усталостную прочность без существенного увеличения массы надрессорной балки, в результате чего увеличивается эксплуатационная надёжность надрессорной балки и эксплуатационная надёжность всей тележки грузового вагона в целом.
Решение технической проблемы и достижение технического результата продемонстрированы выше на предпочтительном варианте выполнения предложенной полезной модели. Специалисту в данной области техники могут быть очевидны другие варианты выполнения предложенного технического решения, не выходящие за рамки сущности и объёма предложенной полезной модели.
В других вариантах выполнения предложенного технического решения упомянутое центральное вертикальное ребро 7 может отсутствовать, надрессорная балка может содержать по меньшей мере одно центральное вертикальное ребро, которое может совпадать и/или не совпадать с представленным на чертежах. В других вариантах выполнения предложенного технического решения внутри надрессорной балки в по меньшей мере одной зоне сопряжения по меньшей мере одной боковой стенки по меньшей мере одного кармана для размещения фрикционного клина и по меньшей мере одной опорной стенки для рессорного комплекта может быть выполнен по меньшей мере один радиусно-скруглённый переход, который по конфигурации (длина, ширина, радиус скругления и прочие параметры) может совпадать и/или не совпадать с радиусно-скруглённым переходом, представленным на поясняющих чертежах. У основания по меньшей мере одной боковой стенки по меньшей мере одного кармана для размещения фрикционного клина может быть выполнен по меньшей мере один радиусно-скруглённый переход.