ПОДПЯТНИКОВЫЙ УЗЕЛ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА Российский патент 1999 года по МПК B61F5/52 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции тележек грузовых вагонов.

Известна тележка грузового вагона ЦНИИ-Х3, содержащая в верхнем поясе надрессорной балки кольцевую плиту подпятника с буртом [1]. Недостатком конструкции является высокая трудоемкость и сложность ремонта, недостаточная износостойкость подпятникового узла.

Известна конструкция тележки грузового полувагона модели 12 - 132, где на дно подпятника устанавливается сменная износостойкая пластина из стали 30ХГСА, а к бурту приварено разрезное кольцо также из стали 30ХГСА [2]. Ремонтнопригодность и износостойкость такой конструкции значительно выше, чем у рассмотренной ранее. Однако износ горизонтальной поверхности дна подпятника существенно больше, чем бурта (вертикальной поверхности), что приводит к неполному использованию ресурса одной из изнашиваемых поверхностей, дополнительным межремонтным простоям. Кроме того, при характерных для данного узла высоких контактных нагрузках в закаленной пластине весьма вероятно образование усталостных микротрещин, которые могут привести к выкрашиванию поверхности и даже разрушению пластины.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение износостойкости подпятникового узла и улучшение его ремонтнопригодности.

Для решения указанной задачи в известной конструкции [2] подпятникового узла тележки, включающей углубление цилиндрической формы с установленными полукольцами по образующей поверхности (бурту), на дно подпятника надрессорной балки установлена прокладка из пластичного материала с износостойким покрытием на стороне, обращенной к пятнику кузова, при этом покрытие выполнено в виде отдельных сегментов, разделенных между собой радиальными канавками глубиной, равной толщине покрытия и шириной в 1 ... 3 глубины канавок.

На фиг. 1 показана предлагаемая конструкция подпятникового узла. На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1. На дно подпятника, расположенного в верхнем поясе надрессорной балки 1 тележки, установлена прокладка, основа 2 которой выполнена из пластичного материала, например алюминиевого сплава АМГ 6. На основу нанесено износостойкое покрытие 3, например из стали 40Х13. По поверхности бурта вварены полукольца 4 для предотвращения его износа.

Для снижения стрелы прогиба покрытия и уровня остаточных напряжений, появляющихся в процессе термического напыления, оно выполнено отдельными участками, разделенными между собой радиальными канавками. Для обеспечения независимой работы участков глубина канавок выбирается равной толщине покрытия, а их ширина составляет 1 ... 3 указанной глубины. Чтобы обеспечить минимальную удельную нагрузку на дно подпятника, желательно уменьшать ширину канавок, но опыт показал, что дальнейшее уменьшение предложенного размера вызывает усложнение технологии изготовления прокладок.

Кроме того, наличие радиальных канавок способствует перетеканию выдавливаемой под нагрузкой смазки, используемой в узле сопряжения "пятник - подпятник", в место нагружения. Это улучшает условия трения и уменьшает локальные выработки.

Нагрузки от кузова при движении вагона прикладываются неравномерно на плоскость дна подпятника, но за счет пластичности основы прокладки они перераспределяются по всей площади. Основа прокладки может быть выполнена из мягкой, незакаленной стали. Однако эффективнее использовать алюминиевые сплавы, у которых модуль упругости в 2 ... 2.5 раза ниже, чем у закаленных сталей, тогда как у мягких сталей этот показатель ниже, чем у закаленных на 10 ... 50%.

Для проверки предложенного технического решения на гидропульсаторной машине ЦДМ-100/200 были проведены сравнительные испытания на износостойкость подпятникового узла с максимальной удельной нагрузкой цикла 95 МПа и минимальной нагрузкой 2 МПа по схеме ускоренных испытаний по части площади подпятника [3]. База испытаний составила 200000 циклов. Сравнивались конструкции подпятниковых узлов аналога (1), прототипа (2), предложенного технического решения (3, 4) по три образца каждого вида. Износ взят суммарный по всем сопрягаемым деталям: дно подпятника (сталь 20ФТЛ, НВ 180), прокладка (варианты 2 - 4), контртело (сталь 45, НВ 410). На напыленных покрытиях замерялась микротвердость по Виккерсу, приведено среднее значение. Результаты испытаний приведены в таблице.

При сопоставлении твердость стальной закаленной пластины (вариант 2) и напыленного слоя (варианты 3, 4) отличаются незначительно. Очевидно, различие в величине износа объясняется изменением механизма изнашивания. В варианте-прототипе из-за высоких внутренних напряжений износ идет по механизму внутреннего трения, при котором адгезия в плоскости касания прочнее когезии между нижележащими слоями, и разрушение в виде взрывов крупных блоков происходит по более слабому месту в глубину детали. В предложенном варианте внутренние напряжения перераспределяются и релаксируются в пластичной основе прокладки.

Из таблицы видно, что использование мягкой, незакаленной стали в качестве основы прокладки снижает износ узла в сравнении с цельной закаленной прокладкой. Однако радикальное уменьшение износа происходит в случае использования именно алюминиевой основы.

Согласно [2], в варианте-прототипе абсолютный износ дна подпятника в 3.5 . . . 4 раза выше, чем у бурта. Использование предлагаемого технического решения снижает износ дна на сопоставимую величину. Это создает оптимальные условия работы подпятника, когда ресурс работы изнашиваемых поверхностей одинаков, что позволяет избежать дополнительных ремонтных простоев из-за ремонта лишь одной из поверхностей.

Пластичная алюминиевая основа прокладки вдавливается по микронеровностям дна, что дает возможность избежать его механической обработки, ограничившись зачисткой шлифмашинкой наиболее грубых дефектов поверхности. Это значительно упрощается ремонт подпятника при снижении его стоимости и трудоемкости.

Пример конкретного выполнения.

На дно подпятника грузовой двухосной тележки модели 18 - 100 была уложена прокладка в виде кольца, наружный диаметр 300 мм, диаметр отверстия 55 мм. Прокладка представляла собой пластину из алюминиевого сплава АМГ6 толщиной 6 мм, на которую способом электродуговой металлизации нанесено покрытие из стали 40Х13 толщиной 2 мм. Покрытие разделено на 4 равных сегмента радиальными канавками шириной 3 мм и глубиной 2 мм. После сборки узел соответствовал требованиям чертежа надрессорной балки тележки модели 18 - 100. Трудоемкость работ по подготовке и установке прокладки снизилась на 30 минут.

Использование предлагаемой конструкции подпятника тележки грузового вагона позволяет снизить трудоемкость ремонтных работ при их упрощении и увеличить межремонтных пробег тележки.

Источники информации.

1. Тележка грузовая ЦНИИ-Х3. Техническое описание. М., 1979.

2. Четырехосный цельнометаллический полувагон модели 12 - 132. Проспект ГПО "Уралвагонзавод". 1993.

Изобретение относится к конструкции тележек грузовых вагонов. Подпятниковый узел тележки представляет собой углубление цилиндрической формы в надрессорной балке с установленными полукольцами по образующей поверхности углубления. На дно подпятника установлена прокладка из пластичного материала с износостойким покрытием на стороне, обращенной к пятнику кузова, при этом покрытие выполнено в виде отдельных сегментов, разделенных между собой радиальными канавками глубиной, равной толщине покрытия, и шириной в 1 - 3 глубины канавок. Использование предлагаемой конструкции подпятникового узла тележки грузового вагона позволяет снизить трудоемкость ремонтных работ при их упрощении и увеличить межремонтный пробег тележки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Подпятниковый узел тележки грузового вагона, представляющий собой углубление цилиндрической формы в надрессорной балке с установленными полукольцами по образующей поверхности, отличающийся тем, что на дно подпятника установлена прокладка из пластичного материала с износостойким покрытием на стороне, обращенной к пятнику кузова, причем покрытие выполнено в виде отдельных сегментов, разделенных между собой радиальными канавками глубиной, равной толщине покрытия, и шириной в 1 - 3 глубины канавок. 2. Подпятниковый узел по п.1, отличающийся тем, что прокладка выполнена из алюминиевого сплава.