НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.
Известна конструкция надрессорной балки тележки грузового вагона (RU №79509, B61F 5/52, 10.01.2009), содержащая верхний пояс с внутренним вертикальным ребром, подпятником с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника. Посадочные поверхности под скользуны выполнены с системой из нескольких отверстий, расположенных несимметрично относительно оси надрессорной балки, позволяющих устанавливать различные типы съемных скользунов на посадочную поверхность. Технологические отверстия, расположенные в верхнем поясе, выполнены с дополнительным усилением в виде скругленного выступа на наружной поверхности. Вертикальный пояс выполнен без отверстия в вертикальной стенке в зоне установки скользунов.
Такая конструкция надрессорной балки обладает низкой надежностью вследствие недостаточной прочности верхнего пояса. Форма поверхностей под скользуны не позволяет устанавливать на надрессорную балку более одной пары скользунов, что ведет к повышенной концентрации нагрузки на этих участках надрессорной балки при установке тележки под сочлененные вагоны.
Из патента № 118275 на полезную модель известна надрессорная балка тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс с цилиндрическим подпятником с плоской опорной поверхностью и упорным кольцевым буртом, с плоскими опорными площадками под скользуны с крепежными отверстиями, нижний пояс, выполненный с опорной поверхностью на пружины рессорного подвешивания, переходящей в наклонный пояс, вертикальные боковые стенки, карманы для установки фрикционных клиньев в концевых частях надрессорной балки, два параллельных вертикальных ребра, соединяющих верхний и нижний пояса, два отверстия овальной формы в боковых стенках под опорными площадками под боковые скользуны, при этом ребра выполнены по всей длине балки и увеличивающимися по толщине к центру, под буртом подпятника между ребрами и боковыми стенками выполнены внутренние прибыли по форме близкие к цилиндру с вертикальной образующей, в бурте подпятника на внутренней поверхности выполнены вертикальные выемки в форме сектора цилиндра с вертикальной образующей, две опорные площадки под скользуны имеют по две пары установочных отверстий каждая.
Недостатком надрессорной балки по патенту № 118275 является недостаточная надежность и нетехнологичность (сложность) изготовления, обусловленные выполнением стенки верхнего пояса переменной толщиной - с меньшей толщиной у опорных площадок под боковые скользуны с утолщением к зоне подпятника. Надрессорная балка работает в условиях сильных нагрузок, места изменения ее геометрии, места пережимов толщин стенок - это места дополнительных напряжений, обусловливающих снижение надежности конструкции. Кроме того, для выполнения стенки верхнего пояса переменной толщиной требуется более сложная оснастка.
Надрессорная балка по патенту № 118275 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание технологичной конструкции надрессорной балки, надежной в эксплуатации.
Технический результат, достигаемый полезной моделью - повышение надежности при эксплуатации, при одновременном упрощении конструкции надрессорной балки и повышении технологичности ее изготовления.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что надрессорная балка содержит верхний пояс с подпятником, боковые стенки, нижний пояс, выполненный с опорными участками по концам надрессорной балки для пружин рессорного подвешивания, карманы для фрикционных клиньев, опорные площадки скользуна, при этом стенка верхнего пояса на участке между подпятником и опорной площадкой скользуна выполнена постоянной толщиной Н, а радиусный переход от верхнего пояса к боковой стенке с внутренней стороны надрессорной балки выполнен переменной величины, плавно увеличивающейся в направлении от опорной площадки скользуна к подпятнику.
Толщина Н стенки верхнего пояса на участке между подпятником и опорной площадкой скользуна может составлять от 19 мм до 26 мм.
Радиусный переход R4 от стенки верхнего пояса к боковой стенке с внутренней стороны надрессорной балки на участке, расположенном около опорной площадки скользуна, может составлять 5-15 мм.
Радиусный переход R5 от стенки верхнего пояса к боковой стенке с внутренней стороны надрессорной балки в средней части участка между подпятником и опорной площадкой скользуна может составлять 20-40 мм.
Радиусный переход R6 от стенки верхнего пояса к боковой стенке с внутренней стороны надрессорной балки на участке около подпятника может составлять 30-50 мм.
Радиусный переход R1 от подпятника к стенке верхнего пояса с внутренней стороны надрессорной балки может быть выполнен с радиусом 30-60 мм.
Радиусный переход R2 от стенки верхнего пояса к опорной площадке скользуна с внутренней стороны надрессорной балки может быть выполнен с радиусом 80-120 мм, при этом радиусный переход R2 выполнен с образованием дуги с выпуклой наружной поверхностью.
Радиусный переход R3, расположенный с внутренней стороны надрессорной балки после радиусного перехода R2 по направлению к опорной площадке скользуна, может быть выполнен с радиусом 60-100 мм, при этом радиусный переход R3 выполнен с образованием дуги с вогнутой наружной поверхностью.
Расстояние L1 между наиболее выпуклой точкой радиусного перехода R2 и наиболее вогнутой точкой радиусного перехода R3 может составлять от 22 до 30 мм.
Полезная модель поясняется чертежами:
на фиг. 1 - представлен вид надрессорной балки сверху;
на фиг. 2 - представлен вид надрессорной балки спереди;
на фиг. 3 - разрез А-А надрессорной балки фиг. 1;
на фиг. 4 - вспомогательный вид E фиг. 3;
на фиг. 5 - разрез F-F надрессорной балки фиг. 3;
на фиг. 6 - разрезы B-B, C-C, D-D фиг. 2.
Позиции на фигурах:
1 - верхний пояс надрессорной балки;
2 - подпятник;
3 - нижний пояс надрессорной балки;
4 - боковые стенки надрессорной балки;
5 - карманы для размещения фрикционных клиньев;
6 - опорные поверхности под пружины рессорного подвешивания;
7 - опорная площадка скользуна;
Н - толщина стенки верхнего пояса надрессорной балки;
R1 - радиусный переход от подпятника к стенке верхнего пояса с внутренней стороны надрессорной балки;
R2, R3 - радиусные переходы от стенки верхнего пояса к опорной площадке скользуна с внутренней стороны надрессорной балки. Наличие радиусных переходов R2, R3 обусловлено наличием перехода от наклонного участка верхнего пояса (между подпятником и опорной площадкой) к горизонтальному участку надрессорной балки (к опорной площадке).
R4, R5, R6 - радиусные переходы от стенки верхнего пояса к боковой стенке с внутренней стороны надрессорной балки.
.
L1 - расстояние между наиболее выпуклой точкой радиусного перехода R2 и наиболее вогнутой точкой радиусного перехода R3
Заявляемая надрессорная балка содержит верхний пояс 1 с подпятником 2, боковые стенки 4, нижний пояс 3, выполненный с опорными участками 6 по концам надрессорной балки для пружин рессорного подвешивания, карманы 5 для фрикционных клиньев, опорные площадки скользуна 7 (фиг. 1, 2).
В заявляемой полезной модели стенка верхнего пояса 1 надрессорной балки на участке между подпятником 2 и опорной площадкой скользуна 7 выполнена постоянной толщиной Н (фиг. 3, 4), которая выбирается в интервале 19-26 мм, что упрощает конструкцию балки, обеспечивает ее большую технологичность при изготовлении за счет упрощения оснастки. Поскольку стенка верхнего пояса 1 на участке между подпятником 2 и опорной площадкой 7 скользуна выполнена одинаковой толщины H, отсутствуют участки дополнительной напряженности вследствие их изменяющейся геометрии. При этом для обеспечения надёжности и технологичности при изготовлении надрессорной балки методом литья радиусный переход от верхнего пояса 1 к боковой стенке 4 с внутренней стороны надрессорной балки на протяжении от опорной площадки скользуна 7 до подпятника 2 выполнен переменной величины, плавно увеличивающейся в направлении от опорной площадки скользуна 7 к подпятнику 2 (фиг. 5, 6). При этом, например, радиусный переход R4 в разрезе D-D от стенки верхнего пояса к боковой стенке с внутренней стороны надрессорной балки на участке ближе к опорной площадки скользуна 7 может составлять 5-15 мм, радиусный переход R5 с внутренней стороны надрессорной балки в разрезе C-C в средней части участка  от опорной площадки скользуна 7 до подпятника 2 может составлять 20-40 мм, радиусный переход R6 с внутренней стороны надрессорной балки в разрезе B-B на участке ближе к подпятнику может составлять 30-50 мм (фиг. 5, 6).
Для обеспечения плавного застывания металла и отсутствия дефектов в готовом изделии радиусный переход R1 (фиг. 4) от подпятника 2 к стенке верхнего пояса 1 с внутренней стороны надрессорной балки может быть выполнен с радиусом 30-60 мм, радиусный переход R2 от стенки верхнего пояса 1 к опорной площадке скользуна 7 с внутренней стороны надрессорной балки может быть выполнен с радиусом 80-120 мм, радиусный переход R3 от стенки верхнего пояса 1 к опорной площадке скользуна 7 с внутренней стороны надрессорной балки может быть выполнен с радиусом 60-100 мм. При этом радиусный переход R2 выполнен с образованием дуги с выпуклой наружной поверхностью, а радиусный переход R3, расположенный с внутренней стороны надрессорной балки после радиусного перехода R2 по направлению к опорной площадке скользуна, выполнен с образованием дуги с вогнутой наружной поверхностью. Расстояние L1 между наиболее выпуклой точкой радиусного перехода R2 и наиболее вогнутой точкой радиусного перехода R3 составляет от 22 до 30 мм. Такое выполнение радиусных переходов R2 и R3 позволяет обеспечить сопряжение наклонного участка верхнего пояса от подпятника к опорной площадке с горизонтальной опорной площадкой наиболее плавно, без возникновения местных напряженностей, обеспечивая надлежащую надежность и прочность надрессорной балки на данном участке.
Все параметры заявляемой надрессорной балки подобраны расчётным путем, выход за эти диапазоны может привести к возникновению дефектов при застывании готового изделия при изготовлении методом литья.
Примером использования является изготовленная надрессорная балка, у которой толщина H стенки верхнего пояса составляет 22 мм, радиусный переход от верхнего пояса 1 к боковой стенке 4 с внутренней стороны надрессорной балки на протяжении от опорной площадки скользуна до подпятника выполнен переменной величины, плавно увеличивающейся от опорной площадки скользуна 7 к подпятнику 2, при этом радиусный переход R4 в разрезе D-D составляет 8 мм, радиусный переход R5 в разрезе C-C составляет 30 мм, радиусный переход R6 в разрезе B-B составляет 40 мм. Радиусный переход R1 от подпятника 2 к стенке верхнего пояса 1 с внутренней стороны надрессорной балки был выполнен с радиусом 50 мм, радиусный переход R2 от стенки верхнего пояса 1 к опорной площадке скользуна 7 с внутренней стороны надрессорной балки был выполнен с радиусом 100 мм, радиусный переход R3 от стенки верхнего пояса 1 к опорной площадке скользуна 7 с внутренней стороны надрессорной балки был выполнен с радиусом 60-100 мм. Расстояние L1 между наиболее выпуклой точкой перехода R2 и наиболее вогнутой точкой R3 составило 26 мм. Испытания показали надёжность изготовленной надрессорной балки и отсутствие литейных дефектов.
Такая конструкция, в которой сочетается постоянная толщина H стенки верхнего пояса и переменное значение радиусного перехода от стенки верхнего пояса 1 к боковой стенке 4 плавно увеличивающимся на протяжении от опорной площадки скользуна 7 до подпятника 2, обеспечивает плавное застывание металла и отсутствие дефектов в готовом изделии.
Таким образом, заявляемая полезная модель по сравнению с наиболее близким аналогом позволяет обеспечить упрощение конструкции надрессорной балки, улучшение технологичности за счет упрощения изготовления, а также позволяет повысить надежность надрессорной балки по сравнению с наиболее близким аналогом за счет исключения мест дополнительной напряженности на продольных ребрах.