Боковая рама тележки грузового железнодорожного вагона

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций грузовых тележек железнодорожного вагона, в частности конструкций боковых рам тележек.
Известна конструкция боковой рамы тележки грузового железнодорожного вагона [Альбом чертежей запасных деталей вагонов железных дорог колеи 1524 мм, Москва, Транспорт, 1970, стр. 223 - 224], содержащая верхний пояс, который имеет кронштейн для крепления подвески тормозного триангеля. Кронштейн включает стенку, втулку, два ребра, прилегающих к верхнему поясу, симметрично расположенных относительно стенки, по верхней образующей поверхности стенки и нижнюю полку соединяющую верхний пояс и втулки. Стенка примыкает к втулке симметрично относительно продольной оси втулки.
Недостатком данной конструкции является отсутствие полки для установки опорной балки под авторежим, что увеличивает трудозатраты по установке в тележку опорной балки под авторежим. Также конструктивно центр масс тормозного триангеля имеет смещение к середине боковой рамы. Данная конструктивная особенность приводит к воздействию на кронштейн тормозного триангеля дополнительного крутящего момента. Размещение стенки симметрично относительно продольной оси втулки приводит к увеличению нагрузки от крутящего момента.
Также из уровня техники известна конструкция боковой рамы тележки грузового вагона [патент РФ на полезную модель №175697, опубликованная 15.12.2017 г.]. Боковая рама тележки железнодорожного вагона содержит верхний пояс и два кронштейна для крепления подвесок триангеля для установки тормозных башмаков. Каждый кронштейн для крепления подвески тормозного башмака содержит втулку и стенку, примыкающую к верхнему поясу и к втулке. Толщина стенки в каждом кронштейне для крепления подвески тормозного башмака составляет от 14 до 16 мм. К стенке кронштейна примыкает полка для крепления опорной балки под авторежим, в которой выполнено продольное отверстие.
Недостатком вышеописанной конструкции являются излишняя материалоемкость и масса кронштейнов крепления подвесок тормозных башмаков и боковой рамы в целом.
Кроме того, известна конструкция боковой рамы тележки грузового вагона [патент РФ на полезную модель №173007, опубликованная 04.08.2017 г.]. Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс и два кронштейна тормозной подвески, которые соединены с верхним поясом. Каждый кронштейн для крепления подвески тормозного башмака содержит втулку и стенку, примыкающую к верхнему поясу и к втулке. К стенке кронштейна примыкает полка для крепления опорной балки под авторежим, в которой выполнено продольное отверстие. Боковая рама содержит ребра, каждое из которых соединено с верхним поясом и с кронштейном тормозной подвески.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Существенным недостатком данной конструкции кронштейнов подвески тормозного триангеля является наличие в отливке тепловых узлов увеличенных размеров, в результате чего возможно образование литейных дефектов приводящих к излому кронштейнов.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании конструкции боковой рамы тележки с кронштейнами для крепления подвески тормозного триангеля, обеспечивающей повышение эксплуатационной надежности кронштейнов для крепления подвесок тормозных триангелей боковой рамы, в сочетании с оптимальной металлоемкостью.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции боковой рамы, полка кронштейна подвески имеет толщину не менее 12 мм, но и не более толщины стенки кронштейна. Длина полки выполнена в интервале от 125 до 135 мм, а ширина полки выполнена в интервале от 117 до 127 мм. Расстояние от середины стенки до середины продольного отверстия составляет интервал от 72 до 82 мм.
Сущность заявляемой полезной модели, заключается в том, что боковая рама тележки грузового железнодорожного вагона содержит верхний пояс и два кронштейна крепления подвесок тормозных триангелей, при этом каждый кронштейн включает втулку, полку и стенку, примыкающие к верхнему поясу, также стенка примыкает к полке и втулке, в полке, параллельно стенке, выполнено продольное сквозное отверстие для крепления опорной балки под авторежим, вместе с этим, полка кронштейна имеет толщину не менее 12 мм, но и не более толщины стенки кронштейна, длина полки выполнена в интервале от 125 до 135 мм, а ширина полки выполнена в интервале от 117 до 127 мм, при этом расстояние от середины стенки до середины продольного отверстия составляет интервал от 72 до 82 мм.
Возможно выполнение боковой рамы таким образом, что стенка кронштейна имеет переменную толщину, при этом отношение толщины стенки, в месте прилегания к верхнему поясу, к толщине стенки в месте прилегания к втулке выполнено в интервале от 1,2 до 1,9.
Стенка кронштейна, примыкает к втулке со смещением от продольной оси втулки, в сторону противоположную полке кронштейна, при этом расстояние от середины стенки до продольной оси втулки составляет не менее 15 мм
От втулки до полки выполнено ребро.
От втулки до верхнего пояса по нижней образующей поверхности стенки, с противоположной стороны стенки от полки, выполнено ребро, вместе с этим, ребро имеет скос, направленный в сторону втулки.
От верхнего пояса по верхней образующей поверхности стенки, выполнено ребро.
Все ребра на кронштейне имеют толщину не более толщины стенки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
фиг. 1 - боковая рама вид спереди;
фиг. 2 - боковая рама вид сверху;
фиг. 3 - выносной вид А;
фиг. 4 - выносной вид Б;
фиг. 5 - вид напряженного состояния кронштейна подвески;
фиг. 6 - вид напряженного состояния кронштейна подвески;
фиг. 7 - вид напряженного состояния кронштейна подвески;
фиг. 8 - вид напряженного состояния кронштейна подвески.
Боковая рама тележки грузового железнодорожного вагона содержит верхний пояс 1 и два кронштейна 2 крепления подвесок тормозных триангелей. Каждый кронштейн 2 включает втулку 3, полку 4 и стенку 5, примыкающие к верхнему поясу 1. Стенка 5 примыкает к полке 4 и втулке 3. В полке 4, параллельно стенке 5, выполнено продольное сквозное отверстие 6 для крепления опорной балки под авторежим. Полка 4 кронштейна 2 имеет толщину (S1) не менее 12 мм, но и не более толщины стенки кронштейна, длина (L1) полки 4 выполнена в интервале от 125 до 135 мм, а ширина (В1) полки 4 выполнена в интервале от 117 до 127 мм, при этом расстояние (L2) от середины стенки 5 до середины продольного отверстия 6 составляет интервал от 72 до 82 мм.
Также в боковой раме стенка 5 кронштейна 2 имеет переменную толщину, при этом отношение толщины (S2) стенки 5, в месте прилегания к верхнему поясу 1, к толщине (S3) стенки 5 в месте прилегания к втулке 3 выполнено в интервале от 1,2 до 1,9.
Стенка 5 кронштейна 2, примыкает к втулке 3 со смещением от продольной оси 7 втулки 3, в сторону противоположную полке 4 кронштейна 2, при этом расстояние (L3) от середины стенки 5 до продольной оси 7 втулки 3 составляет не менее 15 мм.
Кроме того, от втулки 3 до полки 4 выполнено ребро 8. От втулки 3 до верхнего пояса 1 по нижней образующей поверхности 9 стенки 5, с противоположной стороны стенки 5 от полки 4, выполнено ребро 10, при этом ребро 10 имеет скос 11, направленный в сторону втулки 3. От верхнего пояса 1 по верхней образующей поверхности 12 стенки, выполнено ребро 13. Ребра 8, 10, 13 на кронштейне 2 имеют толщину не более толщины стенки 5.
Технический результат от заявляемой полезной модели заключается в том, что конструкция боковой рамы, в которой применен кронштейн подвески, имеющий полку толщиной не менее 12 мм, но и не более толщины стенки кронштейна, при этом длина полки выполнена в интервале от 125 до 135 мм, а ширина полки выполнена в интервале от 117 до 127 мм и расстояние от середины стенки до середины продольного отверстия составляет интервал от 72 до 82 мм, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности кронштейнов для крепления подвесок тормозных триангелей боковой рамы. Толщины стенки и полки, примененные в техническом решении, приводят к уменьшению количества и размеров тепловых узлов в кронштейне, что позволяет достичь более равномерной (мелкозернистой) структуры отлитого металла, а размеры полки кронштейна и удаленность продольного отверстия от стенки кронштейна, обеспечивают снижение напряжения в кронштейне от воздействия на него нагрузок от тормозного триангеля и опорной балки авторежима, что в свою очередь повышает усталостную и конструкционную прочность боковой рамы в сочетании с уменьшением металлоемкости и обеспечивает увеличение срока эксплуатации боковой рамы (по излому кронштейна подвески) и, как следствие, к повышению эксплуатационной надежности. Например, на фигурах 5, 6, 7, 8 показаны напряжения, возникающие в кронштейне подвески предлагаемой конструкции. Допустимые напряжения [σ] в кронштейне составляют 255 МПа, по расчетам, максимальное напряжения, которое может возникнуть в кронштейне от прилагаемых нагрузок, составляет 175,3 МПа, то есть напряжения в кронштейне меньше допустимого на 31,25%.
Кроме того, необходимо отметить, что увеличение величин предложенных параметров приведет к необоснованному увеличению массы боковой рамы, а также к увеличению трудозатрат по установке и демонтажу других изделий входящих в грузовую железнодорожную тележку. Уменьшение величин предложенных параметров приведет к уменьшению прочностных качеств боковой рамы и кронштейна подвески.
Выполнение стенки кронштейна переменной толщины, при этом отношение толщины стенки, в месте прилегания к верхнему поясу, к толщине стенки в месте прилегания к втулке выполнено в интервале от 1,2 до 1,9, также создает равномерную структуру отлитого металла и уменьшает металлоемкость.
Выполнение стенки кронштейна со смещением от продольной оси втулки, в сторону противоположную полке кронштейна, при этом расстояние от середины стенки до продольной оси втулки составляет не менее 15 мм, обеспечивает снижение напряжения в кронштейне от воздействия на него нагрузок от тормозного триангеля и опорной балки авторежима, способствует распределению нагрузки от крутящего момента, возникающего от тормозного триангеля.
Выполнение ребер: от втулки до полки; от верхнего пояса по верхней образующей поверхности стенки; от втулки до верхнего пояса по нижней образующей поверхности стенки, с противоположной стороны стенки от полки, и выполнение всех ребер на кронштейне толщинами не более толщины стенки, также обеспечивает снижение напряжения в кронштейне от воздействия на него нагрузок от тормозного триангеля и опорной балки авторежима и создает равномерную структуру отлитого металла.
Ребро от втулки до верхнего пояса по нижней образующей поверхности стенки, с противоположной стороны стенки от полки, имеющее скос, позволяет снизить металлоемкость.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания опытных образцов.