НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций надрессорных балок тележек, преимущественно грузовых вагонов.
Из уровня техники известно техническое решение в виде рамы тележки, содержащей надрессорную балку коробчатого сечения, содержащую верхний и нижний пояса, боковые стенки, которые имеют отверстия для уменьшения веса литья (US 3338183, B61F 5/52, опубл. 29.08.1967).
Известно техническое решение, принятое за прототип, в виде надрессорной балки, имеющей полость, ограниченную верхним и нижним поясами, боковые стенки которых имеют эллиптическое отверстие (US 4114540, B61F 5/04, опубл. 19.09.1978). Эллиптические отверстия боковых стенок в зоне вертикального поперечного сечения надрессорной балки выполнены шириной, близкой к диаметру подпятника, и высотой около 80% расстояния между верхними и нижними поясами.
Общей технической проблемой приведенных аналогов является недостаточная несущая способность надрессорной балки, т.к. боковые стенки с отверстиями в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки - зоне наибольших напряжений, выполнены шириной, не достаточной для обеспечения восприятия вертикальной нагрузки боковых стенок в указанной зоне, и высотой, которая выходит за пределы зоны нейтральной линии среднего сечения надрессорной балки, что в совокупности снижает надежность и несущую способность надрессорной балки тележки железнодорожного грузового вагона в эксплуатации.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение несущих способностей и повышение надежности в эксплуатации надрессорной балки тележки железнодорожного грузового вагона.
Указанный технический результат достигается надрессорной балкой тележки железнодорожного грузового вагона, содержащей верхний пояс, нижний пояс и вертикальные боковые стенки, имеющие отверстия в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, в которой отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки выполнены шириной В в диапазоне от 155 до 165 мм и высотой С, выполненной в соотношении:
C=H-(K+L),
где:
Н - высота центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
K - расстояние от нижнего внешнего контура нижнего пояса центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки до нижнего контура отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
L - расстояние от верхнего внешнего контура верхнего пояса центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки до верхнего контура отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм; при этом K ≥ 0,3Н и L ≥ 0,2Н.
В качестве развития полезной модели ширина В отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки предпочтительно может составлять 160 мм; высота Н центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки может быть выполнена в диапазоне от 350 до 360 мм; высота Н центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки предпочтительно может составлять 356 мм.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки выполнены шириной В в диапазоне от 155 до 165 мм и высотой С выполненной в соотношении:
C=H-(K+L),
где Н - высота центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
K - расстояние от нижнего внешнего контура нижнего пояса центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки до нижнего контура отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
L - расстояние от верхнего внешнего контура верхнего пояса центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки до верхнего контура отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
при этом K ≥ 0,3Н и L ≥ 0,2Н; ширина В отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки предпочтительно может составлять 160 мм; высота Н центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки может быть выполнена в диапазоне от 350 до 360 мм; высота Н центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки предпочтительно может составлять 356 мм. Такое отличие от прототипа дает основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется графическим изображениями, где на фиг. 1 показана надрессорная балка тележки железнодорожного грузового вагона, главный вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - выносной элемент А фиг. 1.
Надрессорная балка тележки железнодорожного грузового вагона содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2 и вертикальные боковые стенки 3, имеющие отверстия 4 в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки. Надрессорная балка оборудована съемным подпятником 5.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в увеличении несущих способностей и повышении надежности в эксплуатации надрессорной балки тележки железнодорожного грузового вагона, обеспечивается следующим образом.
Отверстия 4 вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки выполнены шириной В в диапазоне от 155 до 165 мм, высотой С, выполненной в соотношении:
C=H-(K+L),
где Н - высота центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
K - расстояние от нижнего внешнего контура нижнего пояса центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки до нижнего контура отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм;
L - расстояние от верхнего внешнего контура верхнего пояса центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки до верхнего контура отверстия вертикальных боковых стенок в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки, мм; при этом, K ≥ 0,3Н и L ≥ 0,2Н.
Заявляемый диапазон по ширине В отверстий 4 вертикальных боковых стенок 3 в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки обеспечивает достаточную несущую способность, запас усталостной прочности и надежность в эксплуатации вертикальных стенок 3 для восприятия вертикальной нагрузки в указанной зоне, увеличивая несущую способность и повышение надежности в эксплуатации надрессорной балки тележки железнодорожного грузового вагона в целом. Выполнение ширины В более 165 мм снизит несущую способность, а выполнение ширины В менее 155 мм увеличит несущую способность и прочность надрессорной балки, однако не обеспечит доступ для контроля при технической и эксплуатационном контроле на наличие литейных дефектов и усталостных трещин. Предпочтительно выполнение ширины В, которое составляет 160 мм.
Заявляемое соотношение по высоте С обеспечивает расположение отверстий 4 вертикальных боковых стенок 3 в зоне центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки в пределах границ зоны нейтральной линии среднего горизонтального сечения надрессорной балки - линии с близкими к нулевым напряжениям при вертикальной нагрузке на надрессорную балку, что повышает надежность и несущую способность надрессорной балки тележки железнодорожного грузового вагона в эксплуатации. При K<0,3Н и при L<0,2Н отверстия 4 будут выступать в роли концентраторов напряжений и начнут снижать прочность и несущую способность надрессорной балки.
Высота Н центрального вертикального поперечного сечения надрессорной балки может быть выполнена в диапазоне от 350 до 360 мм, предпочтительно выполнение высоты Н, которое составляет 356 мм. Указанный диапазон является оптимальным для восприятия вертикальных нагрузок вертикальными боковыми стенками 3 для обеспечения несущей способности и надежности надрессорной балки в эксплуатации. Превышение верхней границы диапазона может привести к увеличению массы нижнего пояса 2, что не окажет влияния на прочность и восприятие вертикальных нагрузок вертикальными боковыми стенками 3. Выход за нижнюю границу диапазона не обеспечит достаточной прочности надрессорной балки и приведет к снижению к ее несущей способности и надежности в эксплуатации.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает достижение технического результата - увеличение несущих способностей и повышение надежности в эксплуатации надрессорной балки тележки железнодорожного грузового вагона.