НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТРЕХОСНОЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции надрессорной балки трехосной тележки.
Из уровня техники известна конструкция надрессорной балки трехосной тележки [«Чертежи запасных деталей вагонов железных дорог колеи 1524 мм», изд. «ТРАНСПОРТ», Москва, 1970 г., стр. 158-159], представляющая собой отливку коробчатого сечения, имеющая на одной из вертикальных стенок направляющие выступы для челюстей шкворневой балки, а на противоположной вертикальной стенке - кронштейны с отверстиями для соединительных болтов, скрепляющих шкворневую и надрессорную балку. На концевых частях надрессорной балки расположены челюсти и кронштейн амортизатора с ребрами жесткости, отлитый заодно с надрессорной балкой, опорные поверхности для установки пружин рессорного подвешивания. На верхнем и нижнем поясах надрессорной балки имеются по два технологических отверстия. Верхний и нижний пояса соединены вертикальными ребрами жесткости.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Технической проблемой данной конструкции являются повышенные напряжения в зоне средней части нижнего пояса и зонах технологических окон на верхнем и нижнем поясах надрессорной балки, приводящие к развитию в ней трещин при эксплуатации и дальнейшей поломке надрессорной балки.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании конструкции надрессорной балки трехосной тележки, обеспечивающей повышение эксплуатационной надежности в зонах средней части верхнего и нижнего поясов.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции надрессорной балки на боковых вертикальных стенках выполнены технологические отверстия, а верхний и нижний пояса соединены вертикальными ребрами жесткости, влитыми под зоной опорных поверхностей шкворневой балки в расположенные вдоль надрессорной балки ребра жесткости верхнего и нижнего поясов.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Надрессорная балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона представляет собой отливку коробчатого сечения, имеющую на верхнем поясе опорные поверхности под установку шкворневой балки, на одной из вертикальных стенок направляющие выступы для челюстей шкворневой балки, а на противоположной вертикальной стенке - кронштейны с отверстиями для крепежных элементов, соединяющих шкворневую и надрессорную балки, с расположенными на концевых частях челюстями и кронштейнами амортизатора с ребрами жесткости, отлитыми заодно с надрессорной балкой, имеющей опорные поверхности для установки пружин рессорного подвешивания с фиксаторами положения пружин, на боковых вертикальных стенках, в зоне между опорными поверхностями под установку шкворневой балки, выполнены технологические отверстия, а верхний и нижний пояса соединены вертикальными ребрами жесткости, влитыми под зоной опорных поверхностей шкворневой балки в ребра, расположенные на верхнем и нижнем поясах вдоль надрессорной балки.
Каждое технологическое отверстие расположено на расстоянии от центра ближайшей опорной поверхности, равном не менее 195 мм, имеет длину в диапазоне значений от 130 мм до 140 мм и образовано посредством радиусов R1 и R2, сопряженных между собой касательными. Центры радиусов R1 и R2 отверстия находятся на расстоянии от наружной поверхности верхнего пояса балки надрессорной в диапазоне значений от 100 мм до 120 мм. Вертикальные ребра жесткости, соединяющие верхний и нижний пояса, влиты в ребра жесткости верхнего и нижнего поясов посредством радиусных переходов.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид балки надрессорной (изометрия);
фиг. 2 - надрессорная балка (вид спереди);
фиг. 3 - надрессорная балка (вид сверху).
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Надрессорная балка 1 (фиг. 1-3) трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, представляет собой отливку коробчатого сечения, содержит на верхнем поясе 9 опорные поверхности 2 под установку шкворневой балки. На одной из вертикальных стенок выполнены направляющие выступы 3 для челюстей шкворневой балки, а на противоположной вертикальной стенке - кронштейны 4 с отверстиями для крепежных элементов, соединяющих шкворневую и надрессорную балки. На концевых частях надрессорной балки 1 расположены челюсти 7 и кронштейны амортизатора 5 с ребрами жесткости 6, отлитыми заодно с надрессорной балкой 1. Надрессорная балка 1 также имеет опорные поверхности 14 для установки пружин рессорного подвешивания с фиксаторами положения пружин 15. На боковых вертикальных стенках 16, в зоне между опорными поверхностями 2 под установку шкворневой балки, выполнены технологические отверстия 8. Верхний 9 и нижний 11 пояса соединены вертикальными ребрами жесткости 13 влитыми под зоной опорных поверхностей 2 шкворневой балки в ребра 10 и 12, расположенные на верхнем 9 и нижнем 11 поясах вдоль надрессорной балки 1.
Предлагаемое в полезной модели расположение технологических отверстий 8 на вертикальных стенках 16 в зоне между опорными поверхностями 2 под установку шкворневой балки, в сравнении с их расположением на верхнем и нижнем поясах, представленном в прототипе, позволяет исключить часть напряжений, возникающих в наиболее нагруженных зонах надрессорной балки, чем и являются верхний 9 и нижний 11 пояса, и перенести данные напряжения в наименее нагруженные зоны, а именно, в вертикальные стенки 16 надрессорной балки 1. Данное техническое решение, в сравнении с прототипом, способствует более равномерному распределению напряжений по всей конструкции надрессорной балки 1. Применение в конструкции надрессорной балки 1 соединяющих верхний 9 и нижний 11 пояса вертикальных ребер жесткости 13, влитых под зоной опорных поверхностей 2 шкворневой балки в ребра жесткости 10 и 12, расположенные на верхнем 9 и нижнем 11 поясах вдоль надрессорной балки 1, повышает жесткость конструкции, а также способствует перераспределению части нагрузок с верхнего и нижнего поясов, на вертикальные ребра жесткости, снижая тем самым возникновение критических напряжений и вероятность появления и развития трещин. Предлагаемые технические решения способствуют повышению усталостной и конструкционной прочности надрессорной балки трехосной тележки и обеспечивают увеличение срока эксплуатации надрессорной балки и, как следствие, приводят к повышению эксплуатационной надежности.
Выполнение технологических отверстий 8 надрессорной балки 1 посредством радиусов R1 и R2 сопряженных между собой касательными снижает вероятность возникновения концентраторов напряжений по контуру технологических отверстий 8, приводящих к возникновению и развитию трещин.
Выполнение вертикальных ребер жесткости 13, влитыми в ребра жесткости 10 и 12 верхнего 9 и нижнего 11 пояса посредством радиусных переходов, способствует равномерному распределению напряжений по телу ребра жесткости 13, исключая возникновение концентраторов напряжений, и благоприятно влияет на повышение эксплуатационной надежности надрессорной балки 1.
1
3
Расположение технологических отверстий 8 на вертикальных стенках 16 таким образом, что каждое из них находится от центра ближайшей опорной поверхности 2 на расстоянии l, равном не менее 195 мм, а центры радиусов R1 и R2 отверстия находятся от наружной поверхности верхнего пояса 9 балки надрессорной 1 на расстоянии l в диапазоне значений от 100 мм до 120 мм, обусловлено зоной наименьших напряжений в вертикальных стенках 16 с близкими к нулевым значениям при вертикальной нагрузке на надрессорную балку, что также снижает вероятность возникновения критических напряжений по контуру данных отверстий 8 и способствует равномерному распределению напряжений по всей конструкции надрессорной балки 1 трехосной тележки, повышая ее эксплуатационную надежность.
2
Выполнение технологических отверстий 8 длиной l более 140 мм приводит к снижению несущей способности и прочности надрессорной балки 1, а выполнение технологических отверстий длиной менее 130 мм, несмотря на увеличение несущей способности и прочности надрессорной балки 1, не обеспечит необходимый доступ при контроле на наличие литейных дефектов и усталостных трещин. Кроме того, выполнение технологических отверстий в диапазоне значений от 130 мм до 140 мм способствует надежному креплению стержней в литейной форме, обеспечивая вывод из них газов при заливке металла, а также способствует беспрепятственному удалению стержневой смеси из внутренних полостей отливки.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация.