БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции боковой рамы тележки грузового вагона.
Известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса и две колонки, соединяющие верхний и нижний пояса, усиливающие выступы-приливы, размещённые в зоне соединения нижнего пояса с колонками, см. RU181826, B61F 5/52, опубл. 26.07.2018.
Известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса и две колонки, соединяющие верхний и нижний пояса, усиливающие выступы-приливы, размещённые в зоне соединения нижнего пояса с колонками, см. RU2294855, B61F 5/52, опубл.10.03.2007 (прототип).
Общей технической проблемой, присущей данным боковым рамам, является низкая устойчивость к образованию усталостных трещин в зоне соединения нижнего пояса с колонками, обусловленная наличием резкого перехода между поверхностями указанных элементов, а также низкая технологичность операций по обслуживанию тележек грузового вагона и контролю технического состояния элементов тормозного оборудования, в частности тормозных башмаков и колодок, вызванная отсутствием возможности визуального контроля указанных элементов тормозного оборудования, скрытых за боковыми рамами ходовых тележек.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение прочности боковой рамы за счёт снижения вероятности образования усталостных трещин в зоне соединения нижнего пояса с колонками, а также при этом повышение технологичности операций по обслуживанию и контролю технического состояния элементов тормозного оборудования, в частности тормозных башмаков и колодок.
1
2
1
2
3
1
1
2
3
Заявляемый технический результат достигается боковой рамой тележки грузового вагона, содержащей верхний пояс, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса и две колонки, соединяющие верхний и нижний пояса, усиливающие выступы-приливы, размещённые в зоне соединения нижнего пояса с колонками, в каждой из колонок в зонах их соединения с нижним поясом выполнено открытое со стороны своих торцов углубление, сформированное из плавно сопряжённых между собой и с опорной площадкой для рессорного пружинного комплекта участков цилиндрических поверхностей, выполненных по радиусам R и R, выдержанным в диапазонах R от 50 до 90 мм, R от 120 до 200 мм, и на глубину Н, выдержанную в диапазоне от 60 до 100 мм, при этом указанные открытые смотровые окна-углубления усилены рёбрами жёсткости толщиной S, выдержанной в диапазоне от 16 до 24 мм, отлитыми по торцевым кромкам указанных окон-углублений, усиливающие выступы-приливы выполнены по радиусу R, выдержанному в диапазоне от 40 до 82 мм, и длиной и L, составляющей от 0,5 до 0,8 общей ширины L боковой рамы в месте размещения усиливающих выступов-приливов; оптимальное значение R может быть выполнено равным 70 мм; оптимальное значение R может быть выполнено равным 160 мм; оптимальное значение R может быть выполнено равным 62 мм; оптимальное значение глубины Н может быть выполнено равным 80 мм; оптимальное значение толщины S может быть выполнено равным 20 мм.
1
2
1
2
3
1
1
2
3
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что в каждой из колонок в зонах их соединения с нижним поясом выполнено открытое со стороны своих торцов углубление, сформированное из плавно сопряжённых между собой и с опорной площадкой для рессорного пружинного комплекта участков цилиндрических поверхностей, выполненных по радиусам R и R, выдержанным в диапазонах R от 50 до 90 мм, R от 120 до 200 мм, и на глубину Н, выдержанную в диапазоне от 60 до 100 мм, при этом указанные открытые смотровые окна-углубления усилены рёбрами жёсткости толщиной S, выдержанной в диапазоне от 16 до 24 мм, отлитыми по торцевым кромкам указанных окон-углублений, усиливающие выступы-приливы выполнены по радиусу R, выдержанному в диапазоне от 40 до 82 мм, и длиной и L, составляющей от 0,5 до 0,8 общей ширины L боковой рамы в месте размещения усиливающих выступов-приливов; оптимальное значение R выполнено равным 70 мм; оптимальное значение R выполнено равным 160 мм; оптимальное значение R выполнено равным 62 мм; оптимальное значение глубины Н выполнено равным 80 мм; оптимальное значение толщины S выполнено равным 20 мм. Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».
Полезная модель представлена чертежами, где:
- на Фиг. 1 – боковая рама тележки грузового вагона, вид на внутреннюю сторону боковой рамы;
- на Фиг. 2 – пример использования боковой рамы в тележке грузового вагона;
- на Фиг. 3 – боковая рама тележки грузового вагона, вид на внешнюю сторону боковой рамы;
- на Фиг. 4 – выносной элемент А на фиг. 1;
- на Фиг. 5 – разрез Б – Б на фиг. 3.
1
2
Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс 1 (Фиг. 1), нижний пояс 2 с опорной площадкой 2.1 для рессорного комплекта 3 (Фиг. 2). Также боковая рама тележки грузового вагона содержит два наклонных пояса 4 и две колонки 5, соединяющие верхний 1 и нижний пояса 2. На внешней стороне боковой рамы грузового вагона выполнены усиливающие выступы-приливы 6 (Фиг. 3), размещённые в зоне соединения нижнего пояса 2 с колонками 5. В колонках 5 в зонах их соединения с нижним поясом 2 выполнены открытые со стороны своих торцов углубления, образующие смотровые окна-углубления 7. Смотровые окна-углубления 7 сформированы из плавно сопряжённых между собой и с опорной площадкой 2.1 радиусной поверхности 7.1 (Фиг. 4), выполненной по радиусу R, и радиусной поверхности 7.2, выполненной по радиусу R. Смотровые окна-углубления 7 выполнены в колонках 5 на глубину Н.
1
2
3
1
3
Радиус Rвыдержан от 50 до 90 мм, при оптимальном значении 70 мм. Радиус R выдержан от 120 до 200 мм, при оптимальном значении 160 мм, глубина Н выдержана от 60 до 100 мм, при оптимальном значении 80 мм. Смотровые окна-углубления 7 по своим торцевым кромкам усилены рёбрами жёсткости 7.3 толщиной S, выдержанной от 16 до 24 мм, при оптимальном значении 20 мм, и сопряжёнными с торцовыми поверхностями 2.2 опорной площадки 2.1 нижнего пояса 2. Рёбра жёсткости 7.3 отлиты повторяющими конфигурацию торцевых кромок смотровых окон-углублений 7. Усиливающие выступы-приливы 6 выполнены по радиусу R (Фиг. 5), выдержанному в диапазоне от 40 до 82 мм, при оптимальном значении 62 мм, и длиной и L, составляющей от 0,5 до 0,8 общей ширины L боковой рамы в месте размещения усиливающих выступов-приливов 6. Части усиливающих выступов-приливов 6, отлитых внутри боковой рамы между её стенками, могут быть выполнены с переменными радиусами R, уменьшающимися в направлении к концу усиливающих выступов-приливов 6.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Для увеличения прочности в предлагаемой боковой раме отсутствуют резкие переходы в зонах соединений нижнего пояса 2 с колонками 5. Смотровые окна-углубления 7 выполнены из плавно сопряжённых между собой и с опорной площадкой участков цилиндрических поверхностей, а именно – из радиусной поверхности 7.1, выполненной по радиусу R и сопряжённой с ней радиусной поверхности 7.2, выполненной по радиусу R. При этом радиус Rвыдержан от 50 до 90 мм, радиус R выдержан от 120 до 200 мм, глубина Н смотровых окон-углублений 7 выдержана от 60 до 100 мм. Выполнение радиусов R,R менее нижних значений указанных диапазонов не обеспечивает необходимого распределения внутренних напряжения, возникающих при эксплуатации боковой рамы, в зоне соединения нижнего пояса 2 с колонками 5. При выполнении радиусов R,R более верхних значений указанных диапазонов возможно ослабление места соединения нижнего пояса 2 с колонками 5. Оптимальные значения этих параметров, составляющие 70 мм для Rи 160 мм для R, обеспечивают распределение внутренних напряжений и усиление указанного места соединения. Из аналогичных условий выполнена глубина Н открытых со стороны своих торцов смотровых окон-углублений 7. Выполнение глубины Н менее 60 мм не позволяет образовать плавного перехода между нижним поясом 2 и колонками 5 и удалить из колонок 5 зоны с повышенной концентрацией внутренних напряжений, приводящих к изломам боковой рамы. При выполнении глубины Н более 100 мм возможно ослабление зоны соединения между нижним поясом 2 и колонками 5, вследствие чего оптимальным значением является величина 80 мм.
Кроме того, для увеличения прочности зоны соединения нижнего пояса 2 с колонками 5 открытые со стороны своих торцов смотровые окна-углубления 7 по своим торцевым кромкам усилены рёбрами жёсткости 7.3, выполненными толщиной S, выдержанной от 16 до 24 мм. При выполнении толщины S менее 16 мм может не обеспечиваться прочность боковой рамы, при выполнении толщины S более 24 мм неоправданно увеличивается вес боковой рамы. Наиболее оптимальным значением этого параметра является значение в 20 мм, обеспечивающее выполнение условий прочности и наименьшего при этом веса боковой рамы.
3
1
3
3
1
1
1
Кроме описанных элементов конструкции, на прочность предлагаемой боковой рамы влияют и усиливающие выступы-приливы 6, которые выполняют по радиусу R (Фиг. 5), выдержанному в диапазоне от 40 до 82 мм, и длиной и L, составляющей от 0,5 до 0,8 общей ширины L боковой рамы в месте размещения указанных усиливающих выступов-приливов 6. Использование этих выступов-приливов 6 вызвано не только использованием их в качестве усиливающих элементов, но и в качестве технологических элементов 6 при получении отливки боковой рамы, когда запас в теле выступов-приливов 6 расплавленного металла обеспечивает компенсацию усадочных раковин и высокое качество отливки боковой рамы. Выбор диапазона радиуса Rобусловлен технологическими требованиями при производстве боковой рамы и созданием усиливающего элемента для увеличения прочности боковой рамы. При этом внутренняя часть усиливающих выступов-приливов 6, отлитых внутри боковой рамы между её стенками 8, может быть выполнена с переменным радиусом R, уменьшающимся в направлении к концу усиливающих выступов-приливов 6, что обеспечивает оптимальные условия для получения качественной отливки боковой рамы и равномерного распределения внутренних напряжений при эксплуатации боковой рамы. Указанный диапазон длины L обеспечивает оптимальные технологические значения как при получении отливки, так и при её эксплуатации. Выполнение усиливающего выступа-прилива 6 длиной Lменее 0, 5 от общей ширины L боковой рамы не обеспечивает оптимальных условий при получении отливки боковой рамы, вследствие своего малого объёма, при выполнении длины L более 0,8 общей ширины L боковой рамы необоснованно увеличивается металлоёмкость боковой рамы.
Таким образом, предлагаемая конструкция боковой рамы позволяет равномерно распределять внутренние напряжения, возникающие при эксплуатации боковой рамы, в зоне соединения нижнего пояса и колонок, что обеспечивает увеличение прочности боковой рамы, выполнение открытых со стороны своих торцов смотровых окон-углублений 7 в предлагаемых диапазонах размеров обеспечивает возможность свободного визуального доступа к элементам тормозной системы ходовой тележки, чем обеспечивается повышение технологичности операций по обслуживанию и контролю технического состояния элементов тормозного оборудования, в частности тормозных башмаков и колодок 9.