РАМА ДВУХОСНОЙ РЕЛЬСОВОЙ ТЕЛЕЖКИ Российский патент 2008 года по МПК B61F5/52 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к рамам двухосных тележек для поддерживания кузовов вагонов, например вагонов метро.

Известна рама тележки вагона метрополитена, имеющая Н-образную форму, включающая две продольные и две поперечные балки коробчатого поперечного сечения (см. RU 14186 на полезную модель, МПК 7 B61F 5/52, 10.07.2000 г.).

Данная тележка обеспечивает расчетный срок службы только при значительных расходах на обслуживание при ее эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является рама двухосной рельсовой тележки, содержащая (см. Руководство по эксплуатации вагонов метрополитена моделей 81-717.5 и 81-714.5, М., «Транспорт», 1995, стр.20-21).

Известная рама тележки не обеспечивает расчетный срок службы при эксплуатации и ее конструктивное исполнение требует значительных усилий при ремонте.

Техническим результатом при использовании изобретения является увеличение срока службы рамы тележки и улучшение ее ремонтопригодности.

Указанный технический результат достигается тем, что рама тележки, содержащая продольные и поперечные балки, соединенные между собой и имеющие коробчатое поперечное сечение, при этом поперечные балки имеют кронштейны под тяговые двигатели, снабжена ребрами жесткости, установленными попарно в продольных балках в месте соединения с поперечными и выполненными в виде вертикальных листов, жестко прикрепленных по периметру к внутренним стенкам продольной балки под углом к боковым стенкам продольных балок, причем первая вертикальная сторона каждого ребра расположена напротив вертикальной стороны бокового листа поперечной балки, косынками, расположенными на наружных сопряженных поверхностях продольных и поперечных балок и выполненными в виде изогнутых листов, и силовыми элементами для закрепления кронштейнов тяговых двигателей, выполненными в виде промежуточных цилиндрических втулок, жестко закрепленных в отверстиях поперечных балок, при этом наружные боковые стенки продольных балок выполнены из нескольких частей, средние из которых расположены между ребрами жесткости.

Кроме того, верхние, нижние и боковые стенки продольных и поперечных балок выполнены в виде листов; угол наклона вертикальных листов к вертикальным стенкам продольных балок составляет не менее 60°; радиус скругления косынок равен радиусу сопряжения наружных поверхностей продольных и поперечных балок, а сторона каждой косынки, примыкающая к боковому листу поперечной балки, имеет выемку в форме полукруга; толщина крайних частей и средней части верхних и нижних листов продольных балок имеет разную величину: толщина средней части больше толщины крайних частей; ширина верхних и нижних листов по длине продольных балок имеет разную величину и уменьшается от средней части к крайним частям; одна из крайних частей продольных балок имеет постоянную ширину.

На фиг.1 изображена рама двухосной рельсовой тележки, общий вид;

на фиг.2 - выносной элемент I на фиг.1;

на фиг.3 - вид А на фиг.1;

на фиг.4 - место соединения продольной и поперечной балок;

на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1.

Рама двухосной рельсовой тележки состоит из двух продольных 1 и двух поперечных 2 балок коробчатого сечения, жестко соединенных между собой в виде буквы «Н». Коробчатое сечение продольных балок 1 состоит из верхней, нижней и двух боковых стенок, выполненных соответственно в виде листов 3, 4, 5, при этом наружные боковые стенки 5 выполнены из отдельных листов, а именно концевых 6, средних 7 и 8.

Коробчатое сечение поперечных балок 2 состоит из верхней, нижней и двух боковых стенок, выполненных соответственно в виде листов 9-11.

Внутри продольных балок 1, в месте соединения с поперечными балками 2 попарно установлены ребра 12 жесткости под углом к боковым стенкам балок 1 (соответственно к листам 6, 8), причем первая вертикальная сторона 13 каждого ребра 12 расположена напротив вертикальной стороны бокового листа 11 поперечной балки 2. Ребра 12 выполнены в виде цельного листа, соединенного по периметру с верхними, нижними и боковыми листами продольных балок, причем угол наклона ребер 12 жесткости соответственно к боковым листам 6, 8 продольных балок 1 составляет не менее 60 градусов.

После установки ребер 12 жесткости вовнутрь продольных балок 2 листы 7 продольных балок неподвижно устанавливают на листах 6, 8, т.е. средние части балок расположены между ребрами жесткости.

На раме установлены с возможностью съема упоры 14, которые могут быть изготовлены как из металла повышенной прочности и износостойкости по отношению к материалу рамы, так и из композитных или иных синтетических материалов с улучшенными прочностными характеристиками. Упоры 14 необходимы для ограничения продольных перемещений надрессорной балки (на чертеже не показана).

Поперечные балки 2 содержат кронштейны 15, 16 для установки соответственно тяговых двигателей и редукторов (на чертеже не показаны). Поперечные балки 2 выполнены изогнутыми вниз, т.е. средняя часть каждой из балок расположена ниже крайних.

Продольные балки 1 содержат втулки 17 шпинтонов (на чертеже не показаны) для установки колесных пар с буксовыми узлами (на чертеже не показаны), кронштейны 18, 19 для установки соответственно тормозного оборудования и устройств автоматического управления (на чертеже не показаны). Верхние и нижние листы 3, 4 продольных балок 1 имеют среднюю часть 20 и крайние части 21, при этом толщина d₁ крайних частей и средней части d₂ имеет разную величину: толщина средней части больше толщины крайних частей. Ширина по длине верхних и нижних листов 3, 4 также имеет разную величину и уменьшается от средней части 20 к крайним частям 21, причем для обеспечения взаимозаменяемости рам тележек, предназначенных для разных модификаций вагонов, одна из крайних частей 22 одной продольной балки 1 имеет постоянную ширину.

Рама тележки снабжена косынками 23 для повышения прочности соединения продольных и поперечных балок. Косынки 23 расположены на наружных сопряженных поверхностях продольных балок 1 и поперечных балок 2 и выполнены в виде изогнутых листов. Радиус изгиба косынок 23 равен радиусу сопряжения наружных поверхностей продольных и поперечных балок, причем сторона косынки 23, примыкающая к боковому листу поперечной балки 2, имеет выемку 24 для установки цилиндрических втулок 25 валиков тяги (на чертеже не показаны) и расположена на вертикальной оси втулок 25, одновременно косынка 23 является ребром жесткости цилиндрических втулок 25 и элементом, снижающим концентрацию напряжений в месте установки втулок.

В боковых листах поперечных балок 2 рамы установлены силовые элементы, выполненные в виде промежуточных цилиндрических втулок 26, 27, которые предназначены для компенсации ослабления сечения рамы отверстиями под кронштейны 15 тяговых двигателей, причем для выравнивания напряжений в боковых листах поперечных балок от веса двигателей геометрические размеры промежуточных втулок 26 и 27 связаны соотношением

где d - внутренний диаметр втулки 26;

h - высота втулки 26;

D - наружный диаметр втулки 27;

Н - ширина проточки втулки 27 под фланец кронштейна 15;

А - расстояние между вертикальными листами поперечной балки;

В - расстояние от места приложения нагрузки от веса двигателя до вертикального листа поперечной балки.

Такое выполнение крепления кронштейнов через промежуточные втулки позволяет увеличить количество замен кронштейнов в течение срока службы рамы без ослабления поперечной балки, что имеет место при непосредственном креплении кронштейнов к боковым листам рамы и последующей их замены.

Рама двухосной рельсовой тележки работает следующим образом.

При движении вагона возникают вертикальные динамические силы: от веса кузова с пассажирами, которые через втулки 25 валиков тяги воспринимаются поперечными балками 2 рамы тележки, от веса тяговых электродвигателей и редукторов, которые через кронштейны 15 и 16 соответственно воспринимаются поперечными балками 2 рамы тележки, от веса тормозного оборудования и устройств автоматического управления, которые через кронштейны 18 и 19 соответственно воспринимаются продольными балками 1 рамы тележки.

Нагрузки, воспринимаемые поперечными балками 2, передаются на продольные балки 1 и через втулки 17 шпинтонов равномерно распределяются между колесными парами.

На кривых участках пути под действием центробежных сил появляются боковые нагрузки от взаимодействия гребней колесной пар с рельсом. Эти нагрузки через втулки 17 шпинтонов передаются на продольные 1 и поперечные 2 балки рамы тележки и далее на кузов.

Продольные балки 1 рамы через втулки 17 шпинтонов и кронштейны 18 воспринимают также продольные инерционные тяговые и тормозные усилия от колесных пар и передают их кузову.

В случае экстренных режимов торможения возникают силы взаимодействия, воспринимаемые поперечными балками 2 рамы через съемные упоры 14.

Кроме того, на раму действуют дополнительные нагрузки, обусловленные неровностями рельсового пути, извилистым движением колесных пар и др.

Действующие на раму вертикальные, боковые и продольные силы вызывают растяжение и изгиб ее элементов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также их кручение, поэтому конструкция рамы должна обладать повышенной прочностью и надежностью.

Операция замены кронштейнов 15 тяговых двигателей производится путем разделки сварных швов промежуточных втулок 26 и 27 и последующей вварки кронштейнов 15 в отверстия втулок 26, 27. Благодаря тому, что данная операция производится без термического или механического воздействия на боковые листы 11 поперечных балок 2, допускается неограниченное количество замен кронштейнов 15 в течение срока службы тележки без ослабления материала рамы.

Рама тележки содержит продольные (1) и поперечные (2) балки с кронштейнами (15, 16) под тяговые двигатели, соединенные между собой и имеющие коробчатое поперечное сечение. Рама снабжена ребрами (12) жесткости, установленными попарно в продольных балках в месте соединения с поперечными и выполненными в виде вертикальных листов, жестко прикрепленных по периметру к внутренним стенкам продольной балки под углом к боковым стенкам продольных балок. Первая вертикальная сторона каждого ребра расположена напротив вертикальной стороны бокового листа поперечной балки. На наружных сопряженных поверхностях продольных и поперечных балок расположены косынки, выполненные в виде изогнутых листов. Силовые элементы для закрепления кронштейнов тяговых двигателей выполнены в виде промежуточных цилиндрических втулок, жестко закрепленных в отверстиях поперечных балок. Наружные боковые стенки продольных балок выполнены из нескольких частей, средние из которых расположены между ребрами жесткости. Увеличиваются срок службы рамы и ее ремонтопригодность. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Рама тележки, содержащая продольные и поперечные балки, соединенные между собой и имеющие коробчатое поперечное сечение, при этом поперечные балки имеют кронштейны под тяговые двигатели, отличающаяся тем, что она снабжена ребрами жесткости, установленными попарно в продольных балках в месте соединения с поперечными и выполненными в виде вертикальных листов, жестко прикрепленных по периметру к внутренним стенкам продольной балки под углом к боковым стенкам продольных балок, причем первая вертикальная сторона каждого ребра расположена напротив вертикальной стороны бокового листа поперечной балки, косынками, расположенными на наружных сопряженных поверхностях продольных и поперечных балок и выполненными в виде изогнутых листов, и силовыми элементами для закрепления кронштейнов тяговых двигателей, выполненными в виде промежуточных цилиндрических втулок, жестко закрепленных в отверстиях поперечных балок, при этом наружные боковые стенки продольных балок выполнены из нескольких частей, средние из которых расположены между ребрами жесткости.2. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что верхние, нижние и боковые стенки продольных и поперечных балок выполнены в виде листов.3. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона вертикальных листов к вертикальным стенкам продольных балок составляет не менее 60°.4. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что радиус скругления косынок равен радиусу сопряжения наружных поверхностей продольных и поперечных балок, а сторона каждой косынки, примыкающая к боковому листу поперечной балки, имеет выемку в форме полукруга.5. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что толщина крайних частей и средней части верхних и нижних листов продольных балок имеет разную величину: толщина средней части больше толщины крайних частей.6. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что ширина верхних и нижних листов по длине продольных балок имеет разную величину и уменьшается от средней части к крайним частям.7. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что одна из крайних частей продольных балок имеет постоянную ширину.