Боковая рама тележки грузового железнодорожного вагона

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового железнодорожного вагона.
Известны различные конструкции боковых рам тележки грузового вагона, которые выполнены в виде стальной отливки (патенты: RU 166280 U1, B61F 5/52, 20.11.2016; RU 76879 U1, B61F 5/00, 10.10.2008; RU 2380256 С2, B61F 5/52, 27.01.2010, RU 102577 U1, B61F 5/52, 26.11.2012), содержащие верхний горизонтальный пояс с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, сопрягающих верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, центральный рессорный проем. В данных конструкциях предприняты попытки увеличения прочности рамы в зоне сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонным поясом. В этой зоне наиболее частые случаи поломки рамы, связанные с превышением допустимых напряжений при эксплуатации вагона. В вышеупомянутых технических решениях предусмотрены различные усиления этой зоны, путем установки внутренних ребер жесткости, наружных ребер жесткости, выполнение опорной площадки с продольными усиливающими ребрами. Однако напряжения в этих зонах остаются достаточно высокими и вызывают появление трещин.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является техническое решение по патенту RU 2463183 С2, B61F 5/52, 10.10.2012 (принято за прототип), в котором боковая рама тележки грузового вагона, выполненная в виде стальной отливки, включающая верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками и образующие совместно с последними рессорный проем, горизонтальные надбуксовые участки с опорными площадками, сопряженные с верхним горизонтальным поясом и наклонными поясами, челюстные приливы на наклонных поясах, переходы от опорных площадок к челюстным приливам, наружные усиливающие ребра в зонах переходов, при этом каждый переход образован четырьмя поверхностями: цилиндрической - от опорной площадки к нижней стенке горизонтального надбуксового участка, сопряженной с ней в верхней точке перехода цилиндрической поверхностью большего радиуса, выходящей по касательной на наклонный пояс, плоским участком наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью, выходящей по касательной на наклонный пояс, плоским участком наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью, выходящей к челюстному приливу, при этом наружные усиливающие ребра расположены вдоль прямолинейного участка перехода и повторяют в верхней части его профиль, причем верхний конец каждого усиливающего ребра выполнен горизонтально с выходом на верхний горизонтальный пояс, нижний конец - в соответствии с прямолинейным участком перехода, при этом профиль наружного усиливающего ребра содержит скос со стороны перехода, а обе цилиндрические поверхности большего радиуса выполнены дугами одинакового радиуса.
Недостатком данной конструкции боковой рамы является расположение нижнего конца усиливающего ребра вдоль прямолинейного участка перехода под углом к возникающим в раме боковой максимальным растягивающим напряжениям.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности боковой рамы и коэффициента запаса сопротивления усталости.
Технический результат достигается тем, что в боковой раме тележки грузового железнодорожного вагона, включающей сопряженный с консолями образующими челюстные проемы верхний горизонтальный пояс, нижний горизонтальный пояс, соединенный с верхним поясом посредством вертикальных колонок и наклонных поясов, при этом зоны перехода от нижних полок верхнего горизонтального пояса к наклонному поясу усилены наружными ребрами, причем верхняя часть каждого усиливающего ребра направлена вдоль нижней полки верхнего пояса, а нижняя часть установлена к прямолинейному участку наклонного пояса под углом α, равным 10-20°. Сопряжение верхней части усиливающего ребра с его нижней частью выполнено цилиндрической поверхностью, образованной радиусом, равным или большим радиуса сопряжения верхнего и наклонного поясов.
Сравнение предлагаемого технического решения с приведенными аналогами и прототипом позволило установить наличие отличительных от них признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - боковая рама в плане;
на фиг. 2 - общий вид боковой рамы;
на фиг. 3 - схема направления возникающих напряжений,
Боковая рама тележки грузового железнодорожного вагон включает верхний горизонтальный пояс 1, сопряженный с консолями 2, образующими челюстные проемы 3, нижний горизонтальный пояс 4 с верхней полкой 5, соединенный с верхним поясом 1 посредством вертикальных колонок 6 и наклонных поясов 7, зоны переходов от нижних полок верхнего пояса к наклонному поясу усилены наружными ребрами 8, состоящими из нижней части 9 и верхней части 10, дополнительно выполняющей функцию площадки для крепления скобы.
Верхняя часть 10 наружного усиливающего ребра 8 выполнена горизонтально над горизонтальным надбуксовым участком, а нижняя часть 9 установлена под углом αравным 10-20° к прямолинейному участку наклонного пояса, по направлению максимальных (растягивающих) напряжений, и заканчивается за пределами перехода нижней полки верхнего пояса 1 к наклонному поясу 7. Уменьшение угла α менее 10° либо его увеличение более 20°, как показали расчеты, приводит к увеличению напряжений в этой зоне рамы и поломке боковой рамы тележки при эксплуатации вагона.
Сопряжение верхней части 10 усиливающего ребра 8 с нижней частью 9 выполнено цилиндрической поверхностью образованной радиусом равным или большим радиуса сопряжения верхнего 1 и наклонного 7 поясов.
Выполнение боковых рам с учетом предлагаемого технического решения позволяет увеличить прочность рамы в зоне буксового проема, обеспечить большую стойкость к образованию трещин в зоне внутреннего угла буксового проема, где наиболее частые случаи поломки рамы, повысить ее надежность и долговечность при эксплуатации.
В настоящее время на заявляемую конструкцию разработан эскизный проект и выполнены расчеты на прочность.