БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.
В эксплуатируемых двухосных тележках модели 18-100 грузовых вагонов (Вагоны/Под ред. Л.А.Шадура. - М.: Транспорт, 1980. - 439 с.) боковая рама выполнена в виде стальной отливки, в средней части которой расположен рессорный проем, образованный верхним поясом, нижним горизонтальным поясом и двумя вертикальными колонками, на которых имеются упоры для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев. В нижней части рессорного проема выполнена опорная поверхность для размещения рессорного комплекта, на которой отлиты бонки для установки и ограничители от смещения пружин. Сечения наклонных поясов и вертикальных колонок имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок, а нижний и верхний пояса имеют в сечении коробчатую форму. На концах боковой рамы расположены челюстные проемы с наружными и внутренними челюстными направляющими.
Такая конструкция двухосной тележки имеет следующие недостатки, обусловленные конфигурацией боковой рамы.
Наличие открытых сечений боковой рамы в наклонном поясе уменьшает площадь его сечения и приводит к росту напряжений в нем при действии растягивающих нагрузок. Сопряжение вертикальных колонок с нижним поясом по малому радиусу приводит образованию концентраторов напряжений и, как следствие, трещин в нижних углах рессорного проема. Совпадение преломления верхнего пояса в надбуксовую зону с вертикальной плоскостью, проходящей через зону сопряжения наклонный пояс-буксовый проем, приводит к развитию трещин и отлому наружной челюстной направляющей в процессе эксплуатации при действии вагонного замедлителя.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является конструкция боковой рамы железнодорожной тележки (Патент RU 2323843, B61F 5/52 от 10.05.2008 г.) в виде стальной отливки, состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие.
Нижний угол рессорного проема выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, вместе с этим, верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, и переходит в ограничители подклиновой пружины, наружная поверхность которых повторяет конфигурацию выполненного с помощью сопряженных между собой радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса. Один из сопрягаемых радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса имеет центр, совпадающий с центром бонки подклиновой пружины. По контуру сочленения внутренней челюстной направляющей с наклонным поясом выполнена U-образная перемычка, образующая отверстие в наклонном поясе. Преломление верхнего горизонтального пояса и вертикальных боковых поверхностей рамы в надбуксовой зоне совпадает с поперечной опорной плоскостью опорного прилива внутренней челюстной направляющей. На вертикальных боковых стенках рамы в надбуксовой зоне выполнены опорные приливы, наружные поверхности которых расположены под углом к горизонтальной опорной поверхности буксового проема.
Недостатком данной конструкции тележки является наличие ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, приводящий к образованию зоны концентраторов напряжений в нижнем углу рессорного проема, что может стать причиной появления трещин и снижения надежности боковой рамы. Боковые стенки имеют постоянную толщину по всей длине боковой рамы, в то время как опорные участки буксовых проемов и наклонных поясов имеют толщину увеличивающуюся по мере приближения к внутреннему углу буксового проема, существенный переход толщины вызывает повышение действующих напряжений в зоне внутреннего угла буксового проема, что может привести к развитию трещин. Наклонный пояс в зоне внутреннего угла буксового проема имеет U-образную выемку, которая уменьшает площадь сечения в наиболее нагруженной зоне при действии растягивающих нагрузок, что приводит к росту напряжений. Вертикальные поверхности опорных приливов выполнены плоскими, что приводит к росту темпов износов, так как при взаимодействии адаптера с плоской поверхностью реализуется трение скольжения.
Задачей полезной модели является разработка боковой рамы тележки грузового вагона удобной и надежной в эксплуатации.
Технический результат заключается в повышении долговечности при эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что боковая рама тележки грузового вагона, выполненная в виде стальной отливки, состоит из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками челюстных проемов, имеющих наружные и внутренние опорные упоры.
В верхней части боковой рамы выполнено обзорное окно, верхний горизонтальный пояс в зоне обзорного окна выполнен в виде замкнутого коробчатого сечения, образованного его нижней полкой и верхней полкой наклонного пояса, которая сопряжена с верхней полкой нижнего пояса под углом α к горизонтали, боковые стенки в зоне внутреннего угла челюстного проема выполнены с полукруглым утолщением с центром в вершине угла и толщиной, равной толщине горизонтальной опорной полки челюстного проема, в кольцевой зоне толщина стенки выполнена постепенно убывающей до величины, равной общей толщине боковых стенок, поверхности опорных упоров в челюстном проеме выполнены цилиндрическими с вертикальной образующей, вертикальная стенка вертикальной колонки сопряжена с верхней полкой нижнего пояса по радиусу, сечение внутренней челюстной направляющей выполнено открытым со стороны наклонного пояса, вертикальная стенка колонки выполнена с вертикальным приливом на внутренней стороне и двумя отверстиями в средней части под установку фрикционной планки, взаимодействующей с фрикционным клином в гасителе колебаний тележки.
В верхней полке наклонного пояса выполнены технологические отверстия, размеры которых по ширине не превышают 33% ширины пояса.
Угол наклона верхней полки наклонного пояса к верхней полке нижнего пояса по горизонтали а в зоне перехода в верхнюю полку нижнего пояса может составлять 40…42°.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид боковой рамы тележки грузовых вагонов с разрезом по продольной плоскости;
- на фиг.2 показан разрез боковой рамы в средней части по линии Б-Б фиг.1;
- на фиг.3 показан разрез зоны челюстного проема по линии В-В фиг.1;
- на фиг.4 показана аксонометрическая проекция боковой рамы с разрезом.
Боковая рама (фиг.1) представляет собой отливку, которая состоит из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками 3, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем 4, наклонных поясов 8, сопряженных с нижним поясом 2 и горизонтальными опорными участками 11 челюстных проемов 9, имеющих наружные и внутренние опорные упоры 12.
Нижняя часть рессорного проема образует опорную поверхность 5 с размещенными на ней боками 6 для установки пружин рессорного комплекта и ограничителями 7 от смещения пружин. На вертикальных стенках 20 колонок 3 выполнены приливы 22 на внутренней стороне и два отверстия 23 в средней части под установку фрикционной планки.
Горизонтальный верхний пояс 1 в зоне обзорного окна 13 выполнен в виде замкнутого коробчатого сечения с нижней полкой 14, переходящей в верхнюю полку 15 наклонного пояса 8, образующую его коробчатое сечение и переходящую в верхнюю полку 16 нижнего пояса под углом а к горизонтали (угол а может составлять 40…42°).
Боковые стенки 17 в зоне внутреннего угла челюстного проема 9 выполнены с полукруглым утолщением 18 с центром в вершине угла и толщиной, равной толщине горизонтальной опорной полки 11 челюстного проема 9, в кольцевой зоне 19 толщина стенки постепенно убывает до величины, равной общей толщине боковых стенок 17. Поверхности опорных упоров 12 (фиг.3) в челюстном проеме 9 выполнены цилиндрическими с вертикальной образующей. Вертикальная стенка 20 вертикальной колонки 3 переходит в верхнюю полку 16 нижнего пояса 2 по радиусу. Сечение внутренней челюстной направляющей 21 выполнено открытым со стороны наклонного пояса 8. Вертикальная стенка 20 (фиг.2) колонки 3 выполнена с вертикальным приливом 22 на внутренней стороне и двумя отверстиями 23 в средней части под установку фрикционной планки.
В верхней полке 15 наклонного пояса 8 выполнены технологические отверстия 10 (фиг.4), размеры которых по ширине не превышают 33% ширины пояса 8.
Боковая рама тележки грузового вагона работает следующим образом. Горизонтальные перемещения адаптера относительно челюстного проема 9 ограничиваются выступающими опорными упорами 12 (внешним и внутренним). Выполнение поверхности опорных упоров цилиндрическими с вертикальной образующей обеспечивает при взаимодействии с адаптером трение качения, что снижает износ контактирующих поверхностей, что обеспечивает долговечность в эксплуатации.
Обзорное окно 13 в конструкции боковой рамы обеспечивает доступ к тормозным колодкам, а также доступ к гайкам болтов, крепящих фрикционные планки.
Открытое со стороны наклонного пояса 8 сечение внутренней челюстной направляющей 21 позволяет устанавливать блокиратор выхода колесной пары из челюстного проема.
Выполнение боковой стенки 17 в зоне внутреннего угла челюстного проема с переменной толщиной, с толщиной в полукруглом утолщении 18 с центром в вершине угла, равной толщине горизонтальной опорной полки 11 челюстного проема 9, и плавным переходом в кольцевой зоне 19 до толщины, равной общей толщине боковых стенок 17, обеспечивает снижение действующих напряжений в проблемной зоне, что также обеспечивает долговечность в эксплуатации.
Приливы 22 выполненные на внутренней стороне вертикальных стенок 20 колонок 3 ограничивают перемещения надрессорной балки при продольном соударении вагонов и являются ремонтопригодными, так как восстанавливаются направкой.
Основным несущим элементом боковой рамы является наклонный пояс 8, который растягивается при приложении к боковой раме, опертой в буксовых проемах 9 на адаптеры колесных пар, нагрузки через опорную поверхность 5 рессорного проема 4. Увеличение площади поперечного сечения наклонного пояса за счет выполнения его замкнутой коробчатой формы обеспечивает снижение механических напряжений в нем, повышение прочности и долговечности боковой рамы.