Боковая рама тележки грузового вагона

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового железнодорожного вагона.
Известна боковая рама тележки железнодорожного вагона, содержащая верхний пояс и два кронштейна для крепления подвесок тормозных башмаков, при этом каждый кронштейн для крепления подвески тормозного башмака содержит втулку и стенку, примыкающую к верхнему поясу и к втулке (RU 175697, B61F 5/52, опубл. 15.12.2017).
Недостатком данной конструкции боковой рамы является низкая прочность боковой рамы в узлах кронштейнов для крепления подвесок тормозных башмаков.
Известна боковая рама тележки грузового железнодорожного вагона, содержащая верхний пояс, нижний пояс, два наклонных пояса, связывающих верхний и нижний пояса, на одной боковой стенке верхнего пояса, симметрично, относительно поперечной оси рамы, расположены два кронштейна, каждый из которых содержит втулку и стенку, состоящую из вертикальной верхней части толщиной S2, примыкающей к верхнему поясу и отстоящей от вертикальной оси втулки на величину L, и средней части толщиной S3 (RU 195538, B61F 5/52, опубл. 30.01.2020), выбранная за прототип.
Недостатком является наличие в кронштейне тепловых узлов с низкой прочностью, приводящих к излому кронштейнов при эксплуатации.
Задачей полезной модели является создание конструкции боковой рамы тележки с кронштейнами для крепления подвески тормозного триангеля, обеспечивающей повышение эксплуатационной надежности.
Технический результат достигается за счет того, что боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс, нижний пояс, два наклонных пояса, связывающих верхний и нижний пояса, на одной боковой стенке верхнего пояса, симметрично, относительно поперечной оси рамы, расположены два кронштейна, каждый из которых содержит втулку и стенку, при этом стенка состоит из верхней части толщиной S1, примыкающей к верхнему поясу и отстоящей от вертикальной оси втулки на величину L, и средней части толщиной S2, причем стенка дополнительно содержит нижнюю часть толщиной S3 и длиной К, расположенную под углом α относительно вертикальной оси отверстия втулки, в местах перехода вертикальной верхней части в среднюю выполнена ступенька, а соотношение толщин определено зависимостью S1>S2>S3, при этом верхняя часть кронштейна плавно сопряжена с боковой стенкой верхнего пояса радиусными переходами R1 в диапазоне от 15 мм до 25 мм, угол α составляет от 10° до 40°, величина L составляет от 30 мм до 60 мм, длина К нижней части стенки кронштейна высчитывается по формуле K=L/sinα.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами
Фиг. 1 - рама боковая;
Фиг. 2 - выносной вид А;
Фиг. 3 - выносной вид Б;
Фиг. 4 - 3D изображение кронштейна.
Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс 1, нижний пояс 2, два наклонных пояса 3, связывающих верхний 1 и нижний 2 пояса, вертикальные колонки 4, образующие рессорный проем 5, внутренние и внешние ограничители, образующие буксовые проемы 6. На одной боковой стенке верхнего пояса, симметрично, относительно поперечной оси рамы, расположены два кронштейна 7 с втулками 8 для крепления валиков подвески тормозного башмака. Кронштейны плавно сопряжены с боковой стенкой верхнего пояса 1 переходами 9, выполненными по радиусу R1 имеющему диапазон от 15 мм до 25 мм.
Кронштейн 7 состоит из верхней части 10, средней части 11 и нижней части 12. Верхняя часть 10 кронштейна 7 выполнена вертикально и отстоит от вертикальной оси втулки на величину L, составляющую от 30 мм до 60 мм.
Толщина S1 верхней части 10 кронштейна возле боковой стенки верхнего пояса является наибольшей и может составлять от 28 мм до 35 мм. Причем верхняя часть 10 может быть как одной толщины в пределах от 28мм до 35 мм, так и плавно уменьшающейся от верхнего пояса 1 толщины. Средняя часть 11 кронштейна имеет более тонкое сечение толщиной S2 от 14 м до 18 мм и может быть выполнена аналогично верхней части 10 (одной толщины, либо постепенно уменьшающейся). Переход от верхней части 10 к средней части 11 выполнен в виде наклонной (фиг. 4) либо прямой (не показано) ступеньки.
Нижняя часть 12 кронштейна, примыкающая к втулке 8 имеет наименьшую толщину S3 от 10 мм до 14 мм, выполненную аналогично другим частям кронштейна 7. Нижняя часть расположена под углом α к вертикальной оси отверстия втулки 8, составляющим от 10° до 40°. Части кронштейна 10, 11, 12 сопрягаются между собой плавными радиусными переходами, а их толщина соответствует зависимости S1>S2>S3.
Ось 13 наклонной нижней части 12 кронштейна 7 проходит через центр отверстия втулки 8 кронштейна 7.
Длина К наклонной нижней части 12 напрямую зависит от величины L и угла наклона α и рассчитывается по формуле K=L/sinα.
Со стороны центрального поперечного сечения рамы боковой к каждому кронштейну прилита полка 14 трапециевидной формы, толщиной S4 от 8 мм до 12 мм и с габаритными размерами 140-145 мм на 170-175 мм, в которой предусмотрено отверстие для крепления опорной балки под авторежим.
Для усиления конструкции кронштейна 7 он соединяется с полкой 14 поперечным ребром 15 толщиной от 12 мм 15 мм. Ребро 15 может быть прямой (не показано) или изогнутой формы.
Выход за нижние границы диапазона размеров приведет к снижению прочности кронштейна подвески тормозного башмака и рамы боковой в целом, а выход за верхнюю границу не приведет к большему увеличению прочности рамы боковой, однако приведет к увеличению ее массы и увеличению вероятности появления раковин в толстостенных частях 10, 11, 12 кронштейна и усиливающем ребре 15.
Указанные предпочтительные значения соотношение толщин элементов кронштейна определены расчетами напряжений, выполненными методом конечных элементов и анализом изломов в зонах с наибольшими напряжениями, и являются оптимальными для упрочнения конструкции и повышения ее надежности.
Толщины кронштейна, примененные в техническом решении, приводят к уменьшению количества тепловых узлов в кронштейне, что способствует снижению литейных дефектов и обеспечить снижение напряжений в кронштейне от воздействия усадки сплава, что, в свою очередь, повышает усталостную и конструкционную прочность боковой рамы и обеспечивает увеличение срока эксплуатации боковой рамы (по излому кронштейна подвески) и, как следствие, к повышению эксплуатационной надежности. Выполнение нижней части кронштейна под углом α к вертикальной оси отверстия для крепления валиков подвески тормозного башмака в сочетании с поперечным ребром изогнутой формы, обеспечивает усиление подверженных усталостным трещинам участкам кронштейна тем, что реакция от возникающих нагрузок снижается, усилия от нагрузки передаются на наклонную поверхность кронштейна и ребра, и посредством момента, ось которого лежит на вершине пересечения осей наклонной части кронштейна и прилива, рассеиваются.