НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ Российский патент 2004 года по МПК B61F5/52 

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

Известна конструкция надрессорной балки [И.Ф.Пастухов и др. Вагоны. - М. : Транспорт, 1988, с. 76-79], отлитая в виде бруса равного сопротивлению изгибу и имеющая замкнутое коробчатое сечение. Надрессорная балка включает в себя верхний пояс с подпятником и технологическими отверстиями, боковые стенки с выполненными карманами под фрикционные клинья и нижний пояс, соединенный опорной колонкой с подпятником верхнего пояса.

После отливки надрессорной балки, в процессе остывания металла, вследствие неравномерного остывания наружных и внутренних поверхностей, а также увеличенной по сравнению с другими частями толщиной подпятника на теле опорной колонки, особенно в местах соединения ее с подпятником и нижним поясом, образуются горячие трещины, усадочные раковины и термические остаточные напряжения. Данные дефекты являются основной причиной отбраковки надрессорных балок как при их производстве, так и в эксплуатации.

На решение части этих проблем направлена конструкция бесколоночной надрессорной балки [Пат. РФ 1220990, B 61 F 5/52, опубл. Бюл. 12 от 30.03.86]. В данной конструкции нагрузка передается от подпятника на нижний пояс через боковые стенки посредством приливов к подпятнику и нижнему поясу. Однако при производстве и эксплуатации выявлены аналогичные недостатки, что объясняется такой же циркуляцией охлаждающего воздуха во внутренней полости балки по сравнению с вышеописанной.

Также известна надрессорная балка [Пат. РФ 2058907, B 61 F 5/50, опубл. Бюл. 12 от 27.04.96] тележки грузового вагона, содержащая верхний и нижний пояса, подпятниковый узел и опорную колонку. Опорная колонка в верхней части на расстоянии от основания подпятника не более 2/3 от ее высоты расчленена посредством жесткой технологической перегородки на две части, соединенные С-образными перемычками.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.

Однако конструкция опорной колонки данной надрессорной балки позволяет снизить знакопеременные нагрузки, возникающие от перевалки кузова, а жесткая технологическая перегородка выполнена толщиной от 0,05 до 0,15 толщины стенок опорной колонки исходя из условия технологического спая, что частично снижает термические остаточные напряжения только в центральной части колонки, а наиболее часто встречаемые повреждения (горячие трещины и усадочные раковины в местах соединения колонки с подпятником и на внутренней плоскости подпятника) не исключает. Кроме того, для установки шкворня на зеркале подпятника выполняется бурт, отливаемый за одно целое с подпятником, который в процессе эксплуатации подвергается износу и часто разрушается. При ремонте тележек данный бурт восстанавливается методом наплавки металла с последующей обработкой, что повышает стоимость ремонта.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции надрессорной балки, обеспечивающей повышение качества отливки, увеличение срока безремонтной эксплуатации, а также упрощение и удешевление ремонта.

Это достигается тем, что опорная колонка надрессорной балки отделена от подпятника металлической пластиной, примыкающей к внутренней поверхности подпятника, края которой выполнены в поперечном сечении с закруглением, причем радиус последнего равен радиусу сопряжения внутренней поверхности подпятника и вертикальных боковых стенок.

Вместе с этим в металлической пластине выполнено центральное отверстие, в которое перпендикулярно вставлена цилиндрическая втулка из износостойкой стали, защемленная упорными приливами, выполненными внутри колонки на высоте не менее половины длины шкворня, размещаемой ниже опорной плиты подпятника.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что надрессорная балка тележки грузового вагона содержит верхний пояс с технологическими отверстиями, включающий в себя подпятник с плоской плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс с внутренними продольными ребрами, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку, отделенную от подпятника металлической пластиной, примыкающей к внутренней поверхности подпятника, устанавливаемой при отливке в литейной форме и выходящей за контур поперечного сечения. Вместе с этим края металлической пластины выполнены в поперечном сечении с закруглением, радиус которого равен радиусу сопряжения внутренней поверхности подпятника и вертикальных боковых стенок. Также металлическая пластина имеет центральное отверстие, в котором перпендикулярно расположена цилиндрическая втулка из износостойкой стали, защемленная в нижней части упорными приливами, выполненными внутри колонки на высоте не менее половины длины шкворня, размещаемой ниже опорной плиты подпятника.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез надрессорной балки; на фиг.2 - поперечный разрез по линии А-А фиг.1.

Надрессорная балка тележки железнодорожного вагона состоит из верхнего пояса 1 с технологическими отверстиями, нижнего пояса 2, соединенных боковыми стенками 3 и опорной колонкой 4. Верхний пояс 1 включает в себя подпятник 5 с плоской опорной плитой 6 и кольцевым упорным буртом 7. Во внутренней полости надрессорной балки выполнены продольные ребра 8. Опорная колонка 4 отделена от подпятника 5 металлической пластиной 9, которая устанавливается в литейную форму при отливке и выходит за контур поперечного сечения опорной колонки 4. При этом края 10 металлической пластины 9 выполнены в поперечном сечении с закруглением, радиус R которого равен радиусу R₁ сопряжения внутренней поверхности подпятника 5 с вертикальными боковыми стенками 3. Вместе с этим в центральной части металлической пластины 9 выполнено отверстие 11, в котором установлена перпендикулярно плоскости пластины цилиндрическая втулка 12, выполненная из износостойкой стали. Цилиндрическая втулка 12 также защемлена в своей нижней части упорными приливами 13, которые выполнены внутри опорной колонки 4 на высоте Н не менее половины длины L шкворня 14, размещаемой ниже опорной плиты подпятника 5.

Технический результат от использования заявляемой конструкции заключается в том, что при остывании отливки металлическая пластина воспринимает часть тепла от подпятника и мест сопряжения подпятника с боковыми стенками, что позволяет увеличить скорость кристаллизации слоев, соприкасающихся с металлической пластиной. Более ранняя кристаллизация этих слоев, чем полное затвердевание остальной части отливки, не позволяет образовываться горячим трещинам, усадочным раковинам и снижает остаточные напряжения в зоне подпятника. Вместе с этим установка цилиндрической втулки позволяет ввести в конструкцию дополнительный охлаждающий элемент и так как втулка выполнена из износостойкой стали, то данный узел будет подвергаться меньшему износу по сравнению с цельнолитым буртом подпятника. Надрессорная балка в результате внедрения вышеперечисленных мероприятий должна обладать повышенной надежностью, износоустойчивостью, что значительно продляет срок ее службы и снижает затраты на ее ремонт и техническое обслуживание.

В настоящее время на заявляемую конструкцию надрессорной балки разработана конструкторская документация и изготовляются литейные формы для отливки опытной партии балок.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции надрессорных балок тележек грузовых вагонов. Надрессорная балка тележки грузового вагона содержит верхний пояс, включающий в себя подпятник, нижний пояс, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника, отделенную от подпятника металлической пластиной, устанавливаемой при отливке в литейной форме и выходящей за контур поперечного сечения колонки и прилегающей к внутренней поверхности подпятника. В центральной части металлической пластины выполнено отверстие, в котором перпендикулярно плоскости пластины установлена цилиндрическая втулка 12 из износостойкой стали, защемленная в своей нижней части упорными приливами 13, выполненными внутри колонки, на высоте не менее половины длины шкворня 14, размещаемой ниже опорной плиты подпятника. Вместе с этим края металлической пластины выполнены в поперечном сечении с закруглением, радиус которого равен радиусу сопряжения внутренней поверхности подпятника и вертикальных боковых стенок. Технический результат заключается в повышении качества отливки надрессорной балки, увеличении срока ее безремонтной эксплуатации, а также упрощение и удешевление ее ремонта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Надрессорная балка тележки, содержащая верхний пояс с технологическими отверстиями, включающий в себя подпятник с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс с внутренними продольными ребрами, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника, сопряженную в своей нижней части с внутренними продольными ребрами нижнего пояса, а в верхней части расчлененную по высоте при помощи металлической пластины, устанавливаемой при отливе в литейной форме и выходящей за контур поперечного сечения колонки, отличающаяся тем, что металлическая пластина отделяет опорную колонку от подпятника и прилегает к его внутренней поверхности, а в центральной части металлической пластины выполнено отверстие, в котором перпендикулярно плоскости пластины установлена цилиндрическая втулка из износостойкой стали, защемленная в своей нижней части упорными приливами, выполненными внутри колонки на высоте не менее половины длины шкворня, размещаемой ниже опорной плиты подпятника.2. Надрессорная балка тележки по п.1, отличающаяся тем, что края металлической пластины выполнены в поперечном сечении с закруглением, радиус которого равен радиусу сопряжения внутренней поверхности подпятника и вертикальных стенок.