ПОДПЯТНИКОВЫЙ УЗЕЛ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции тележек грузовых вагонов.
Известен подпятниковый узел тележки грузового вагона, в котором износостойкая вставка выполнена из стали по форме подпятникового места в виде тарели (чаши) с наружным кольцевым буртом, плоской опорной поверхностью и центральным отверстием соосным отверстию под шкворень.
(См. патент RU 2126317 С1, по кл. В23Р 15/20, В23Р 6/00, заявл. 12.03.1998, опубл. 20.02.1999 «Способ упрочнения подпятника надрессорной балки тележки вагона».)
Недостатком данного технического решения является повышенный износ взаимодействующих со вставкой поверхностей пятника, а также трудоемкость замены вставки при поступлении надрессорной балки в следующий ремонт.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранным в качестве ближайшего аналога является подпятниковый узел тележки грузового вагона, представляющий собой углубление цилиндрической формы в надрессорной балке с наружным кольцевым буртом, плоской опорной поверхностью, центральным отверстием под шкворень и износостойкой вставкой в виде чаши, имеющей плоскую опорную поверхность с отверстием соосным отверстию под шкворень, вокруг которого выполнен внутренний бурт, и цилиндрическую упорную поверхность. При этом чаша установлена с натягом внутри наружного бурта с плотным прилеганием к плоскости подпятникового места, а на поверхности, взаимодействующие с пятником и шкворнем, нанесено антифрикционное и высокопрочное полимерное покрытие.
(См. патент RU 2240940 С2, по кл. B61F 5/16, завл. 31.12.2002, опубл. 27.11.2004 «Подпятник надрессорной балки вагонной тележки».)
Однако, известная конструкция подпятникового узла тележки грузового вагона требует значительных затрат на монтаж и демонтаж износостойкой чаши в случае проведения ремонта из-за необходимости установки чаши с натягом между стенками наружного бурта.
Нанесение слоя антифрикционного и полимерного покрытия на поверхности чаши также требует затрат на обеспечение выполнения слоя определенной толщины, а при ремонте создает дополнительные сложности из-за неравномерности износа слоя покрытия.
Кроме того, нанесение слоя антифрикционного и полимерного покрытия на поверхности чаши, взаимодействующие с пятником и шкворнем, не обеспечивает требуемой износостойкости подпятникового узла и приводит к необходимости полной замены чаши из-за трещин, деформаций, возникающих в процессе эксплуатации вагонов с тележкой.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение износостойкости подпятникового узла и улучшение его ремонтопригодности.
Техническим результатом, позволяющим решить поставленную задачу, является оптимизация конструкции подпятникового узла тележки грузового вагона.
Поставленная задача достигается тем, что в известном подпятниковом узле тележки грузового вагона, представляющем собой углубление цилиндрической формы в надрессорной балке с наружным кольцевым буртом, плоской опорной поверхностью, центральным отверстием под шкворень и износостойкой вставкой в виде чаши, имеющей плоскую опорную поверхность с отверстием соосным отверстию под шкворень, и цилиндрическую упорную поверхность, согласно полезной модели, износостойкая вставка в виде чаши выполнена из композитного материала.
Износостойкая вставка в виде чаши может быть выполнена из композитного материала на базе эпоксивинилэфирной смолы с углеволокном.
Износостойкая вставка в виде чаши может быть установлена свободно между стенками наружного бурта.
Износостойкая вставка в виде чаши может быть жестко связана со стенками наружного бурта.
Толщина стенок чаши и ее донной части может быть 2,0-7,0 мм.
Вокруг центрального отверстия под шкворень надрессорной балки может быть выполнен внутренний бурт.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемый подпятниковый узел тележки грузового вагона неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, а следовательно, соответствует критерию «новизна».
Предлагаемый подпятниковый узел тележки грузового вагона может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.
Таким образом, заявляемый подпятниковый узел тележки грузового вагона соответствует критерию «промышленная применимость».
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому подпятниковому узлу тележки грузового вагона новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно, повышение износостойкости подпятникового узла и улучшение его ремонтопригодности.
Выполнение износостойкой вставки в виде чаши из композитного материала позволяет снизить износ плоской опорной поверхности подпятникового узла, внутреннего бурта подпятника надрессорной балки и внешнего бурта, что в свою очередь повышает износостойкость подпятникового узла в целом так как чаша из композитного материала снижает трение в подпятниковом узле.
Срок службы чаш из композитного материала выше на 40-50%, чем у стальных чаш. Гладкая самосмазывающаяся поверхность чаши из композитного материала не требует дополнительной смазки. В то время как при использовании стальных чаш ее покрывают смазкой, в дозировке которой присутствует «человеческий фактор».
Не маловажным фактором является то, что стоимость чаш из композитного материала значительно ниже стоимости чаш из стали.
Выполнение износостойкой вставки в виде чаши из композитного материала на базе эпоксивинилэфирной смолы с углеволокном расширяет ассортимент вариантов выполнения чаш.
Установка износостойкой вставки в виде чаши свободно между стенками наружного бурта с прилеганием к плоскости подпятникового места не требует особых затрат при установке или замене чаши, что в свою очередь улучшает ремонтопригодность подпятникового узла.
Установка износостойкой вставки в виде чаши жестко связанной со стенками наружного бурта позволяет избежать сдвигов чаши при резких, непредвиденных толчках тележки грузового вагона, что в свою очередь снижает вероятность ударов чаши, снижает ее износ и увеличивает срок службы подпятникового узла.
Выполнение стенок чаши и ее донной части толщиной 2,0-7,0 мм, отвечает требованиям обеспечения необходимого срока службы чаши и соответственно всего подпятникового узла.
Выполнение внутреннего бурта вокруг центрального отверстия под шкворень надрессорной балки обеспечивает упрощение процесса установки и демонтирования износостойкой вставки в надрессорной балке, что в свою очередь улучшает ремонтопригодность подпятникового узла.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:
На фиг.1 показана предлагаемая конструкция подпятникового узла в разрезе.
На фиг.2 показана чаша из композитного материала
Подпятниковый узел тележки грузового вагона представляет собой углубление цилиндрической формы в надрессорной балке 1 с наружным кольцевым буртом 2, плоской опорной поверхностью 3, центральным отверстием 4 под шкворень и износостойкой вставкой в виде чаши 5, имеющей плоскую опорную поверхность с отверстием соосным отверстию под шкворень, и цилиндрическую упорную поверхность. Износостойкая вставка в виде чаши 5 выполнена из композитного материала.
Износостойкая вставка в виде чаши 5 может быть выполнена из композитного материала на базе эпоксивинилэфирной смолы с углеволокном.
Износостойкая вставка в виде чаши 5 может быть установлена свободно между стенками наружного бурта 2.
Износостойкая вставка в виде чаши 5 может быть жестко связана со стенками наружного бурта 2.
Толщина стенок чаши 5 и ее донной части может составлять 2,0-7,0 мм.
Вокруг центрального отверстия 4 надрессорной балки 1 может быть выполнен внутренний бурт 6.
При поступлении надрессорной балки в ремонт осуществляют замену чаши 5 из композитного материала. При этом замена производится без особых усилий и затруднений.
Испытания подпятниковых узлов на износостойкость проводились в условиях вагоноремонтного депо Челябинск Южно-Уральской Дирекции по ремонту вагонов.
Результаты испытаний приведены в таблице «Сравнительные испытания подпятниковых узлов на износостойкость.
Для сравнения испытывали подпятниковый узел с чашей из металла 30ХГСА и подпятниковый узел с чашей из композитного материала на базе эпоксивинилэфирной смолы с углеволокном при толщине стенок чаши и ее донной части в 6,0 мм и наличии внутреннего бурта 6.
Установлено, что пробег тележки грузового вагона без ремонта подпятникового узла с чашей из металла составляет порядка 200000 км., а пробег тележки грузового вагона без ремонта подпятникового узла с чашей из предложенного композитного материала составляет порядка 300000 км. Следовательно, установлено, что износостойкость подпятниковых узлов с чашей из композитного материала превышает на 40-50% износостойкость узлов с чашами из металла.
Сравнительные испытания подпятниковых узлов на износостойкость.
Материал чаши Параметр
30 ХГСА
Композитный материал на базе эпоксивинилэфирной смолы с углеволокном
Предел прочности при растяжении, МПа
2,15
246,0+6,0
Модуль упругости при растяжении, ГПа
19,5+1,8
Предел прочности при изгибе, МПа
305,0+26,0
Модуль упругости при изгибе, ГПа
19,3+2,6
Предел прочности при сжатии, МПа
250,0
189,+14,0
Ударная вязкость по Шарпи (без надреза), кДж/м<sup>2</sup>
69,0
60,0+5,0
Температура термической деформации, °С
137,5+2,5
Пробег до ремонта в км
200000
300000