БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА
FREIGHT CAR BOGIE SIDE FRAME

Заявляемое изобретение относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использовано в конструкции боковой рамы тележки грузового вагона.
Известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний и нижний горизонтальные пояса, соединённые между собой вертикальными колонками, образующими совместно с верхним и нижним поясами рессорный проём с опорной площадкой на нижнем горизонтальном поясе, наклонные пояса, соединяющие место соединения опорной площадки и вертикальных колонок с верхним горизонтальным поясом, RU №174094, B61F 5/00, опубл. 02.10.2017.
В зонах внутренних углов буксовых проёмов на внутренней поверхности боковой стенки верхнего пояса выполнены приливы-утолщения. Приливы-утолщения выполнены в виде протяжённых участков, расположенных между местами сопряжения нижних полок верхнего и наклонных поясов и верхней полкой верхнего пояса.
Известна также боковая рама грузового вагона, содержащая верхний и нижний горизонтальные пояса, соединённые между собой вертикальными колонками, образующими совместно с верхним и нижним поясами рессорный проём с опорной площадкой на нижнем горизонтальном поясе, наклонные пояса, соединяющие место соединения опорной площадки и вертикальных колонок с верхним горизонтальным поясом, RU №102577, B61F 5/52, опубл. 10.03.2011 (прототип).
Технической проблемой, присущей выше описанным устройствам, является низкая усталостная прочность боковой рамы тележки грузового вагона в местах соединения опорной площадки, вертикальных колонок с наклонным поясом.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении прочности боковой рамы тележки грузового вагона.
Достигается технический результат тем, что в боковой раме тележки грузового вагона, содержащей верхний и нижний горизонтальные пояса, соединённые между собой вертикальными колонками, образующими совместно с верхним и нижним поясами рессорный проём с опорной площадкой на нижнем горизонтальном поясе, наклонные пояса, соединяющие место соединения опорной площадки и вертикальных колонок с верхним горизонтальным поясом, на внутренней поверхности верхней стенки наклонных поясов в месте соединения опорной площадки и вертикальных колонок выполнены усиливающие приливы-утолщения, шириной «h», выдержанной в диапазоне от 55 до 65 мм, длиной «ℓ» не менее от 130 и толщиной «s», выдержанной от 12 до 20 мм; длина «ℓ » в предпочтительном значении может быть выполнена от 130 до 150 мм; длина «ℓ » усиливающих приливов-утолщений  может быть выполнена на всю ширину внутренней поверхности наклонных поясов и соединяет между собой их боковые стенки; толщина «s» в предпочтительном значении может быть выполнена равной 16 мм; усиливающие приливы-утолщения может быть выполнены переменной толщины «s» с увеличением толщины «s» к одной из боковых стенок наклонного пояса, с уклоном в диапазоне углов от 2° до 10° относительно внутренней поверхности верхней стенки наклонных поясов; усиливающие приливы-утолщения могут быть выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника со скруглёнными углами; усиливающие приливы-утолщения могут быть выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника со скруглёнными по радиусу кромками.
Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что на внутренней поверхности верхней стенки наклонных поясов в месте соединения опорной площадки и вертикальных колонок выполнены усиливающие приливы-утолщения, шириной «h», выдержанной в диапазоне от 55 до 65 мм, длиной «ℓ» не менее от 130 и толщиной «s», выдержанной от 12 до 20 мм; длина «ℓ» в предпочтительном значении выполнена от 130 до 150 мм; длина «ℓ» усиливающих приливов-утолщений  выполнена на всю ширину внутренней поверхности наклонных поясов и соединяет между собой их боковые стенки; толщина «s» в предпочтительном значении выполнена равной 16 мм; усиливающие приливы-утолщения выполнены переменной толщины «s» с увеличением толщины «s» к одной из боковых стенок наклонного пояса. с уклоном в диапазоне углов от 2° до 10° относительно внутренней поверхности верхней стенки наклонных поясов; усиливающие приливы-утолщения выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника со скруглёнными углами; усиливающие приливы-утолщения выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника со скруглёнными по радиусу кромками.
Такое отличие от прототипа даёт основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности изобретения – «новизна». Сравнение предлагаемого устройства с прототипом и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, аналогичные отличительным признакам предлагаемого технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности изобретения – «изобретательский уровень».
Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами, где:
- на фиг. 1 представлен общий вид боковой рамы тележки грузового вагона;
- на фиг. 2 – местный разрез боковой рамы тележки грузового вагона;
- на фиг. 3 – разрез «А – А» на фиг. 2;
- на фиг. 4 – местный разрез боковой рамы тележки грузового вагона, аксонометрическая проекция.
Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний 1 (Фиг. 1) и нижний 2 горизонтальные пояса, соединённые между собой двумя вертикальными колонками 3, образующими совместно с указанными горизонтальными поясами 1 и 2 рессорный проём 4, в нижней части которого расположена опорная поверхность. Наклонные пояса 5 сопряжены с нижним горизонтальным поясом 2 и горизонтальными опорными площадками 8 буксовых проёмов, образованных наружными и внутренними челюстными направляющими 7.
На участке внутренней поверхности каждой из верхних стенок 5.1 (Фиг. 2) наклонных поясов 5 в месте сопряжения верхней стенки 5.1 наклонных поясов 5 со стенками вертикальных колонок 3 выполнены усиливающие приливы-утолщения 9.
Усиливающие приливы-утолщения 9 могут быть выполнены шириной h от 55 до 65 мм, длиной ℓ не менее 130 мм и толщиной s от 12 до 20 мм с уклоном под углом α, выдержанном в диапазоне от 2° до 10°.
В качестве предпочтительного значения длина ℓ может быть выполнена от 130 до 150 мм. Толщина «s» в предпочтительном значении может быть выполнена равной 16 мм.
Выполнение усиливающих приливов-утолщений 9 менее 55 мм не оказывает усиливающего эффекта, поскольку в этом случае объём усиливающих приливов утолщений 9 будет небольшим, не обеспечивающим ни зоны питания расплавленным металлом, ни улучшение прочностных свойств боковой рамы. Выполнение усиливающих приливов-утолщений 9 более 65 мм также не целесообразно, поскольку в этом случае указанные усиливающие приливы-утолщения 9 выходят на технологические отверстия, выполненные в наклонных поясах 5.
Выполнение усиливающих приливов-утолщений 9 длиной ℓ менее 130 мм не целесообразно, поскольку в этом случае указанные усиливающие приливы-утолщения 9 не обеспечивают заявленного технического результата - повышении прочности боковой рамы тележки грузового вагона. В качестве развития предлагаемого технического решения возможно выполнение усиливающих приливов-утолщений 9 длиной на всю ширину внутренней полости наклонных поясов 5. Наиболее оптимальным значением длины ℓ будет значения из диапазона от 130 до 150 мм. Обеспечивающего получение заявленного технического результата без дополнительного увеличения веса боковой рамы.
Толщина s усиливающих приливов-утолщений 9, выполненная от 12 до 20 мм, обеспечивает технический результат заявляемого изобретения. Выполнение толщины s менее 12 мм не обеспечивает зоны питания расплавленным металлом и улучшение прочностных свойств боковой рамы. Выполнение толщина s усиливающих приливов-утолщений 9 более 20 мм при достижении технического результата, вызывает излишнее увеличение веса боковой рамы и расход металла при производстве боковой рамы. В предпочтительном значении толщина s может быть выполнена равной 16 мм. Угол α из значений от 2° до 10° выбран в качестве оптимального технологического угла для стальных отливок.
Усиливающие приливы-утолщения 9 могут быть выполнены в поперечном сечении в виде прямоугольника со скруглёнными углами, либо в виде прямоугольника со скруглёнными по радиусу кромками.
Применение предлагаемых усиливающих приливов-утолщений 9 позволяет создать дополнительный объём расплава в верхней стенке 5.1 наклонного пояса 5 для увеличения зоны действия прибыли, что, в свою очередь, позволяет повысить технологичность изготовления и улучшить качество отливки боковой рамы за счёт снижения вероятности возникновения литейных дефектов усадочного характера в результате организации питания зоны сопряжения стенок, находящихся на противоположной стороне от питающей данный узел прибыли. Дополнительным эффектом от данного изменения конструкции стенок является улучшение прочностных свойств в нагруженных участках переходов наклонных поясов боковой рамы.
Результаты расчёта усадочных дефектов в исследуемой зоне показывают, что при применении в конструкции предлагаемых усиливающих приливов-утолщений 9, появление условных объёмов металла пониженной плотности (несплошностей) выше определённого уровня мало вероятно.
Применение предлагаемых усиливающих приливов-утолщений 9 позволяет повысить качество отливки боковой рамы тележки грузового вагона за счёт снижения вероятности возникновения литейных дефектов усадочного характера в результате организации питания зоны сопряжения стенок, находящихся на противоположной стороне от питающей данный узел прибыли. Результаты расчётов и испытаний усадочных дефектов в исследуемой зоне показали, что при применении в конструкции предлагаемых усиливающих приливов-утолщений 9 резко снижается появление усадочных раковин, мест с пониженной плотностью металла.
Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить прочность боковой рамы тележки грузового вагона за счёт улучшения качества её отливки.