БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ Российский патент 2013 года по МПК B61F5/52 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается, в частности, конструкции боковой рамы железнодорожной тележки.

Известна конструкция боковой рамы тележки [Авторское свидетельство СССР №768683, B61F 5/52], выполненная в виде стальной отливки, в средней части которой расположен рессорный проем, образованный верхним горизонтальным поясом, нижним горизонтальным поясом и двумя вертикальными колонками, на которых имеются направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев. По концам боковой рамы расположены буксовые проемы, имеющие горизонтальную опорную часть, которая сопрягается радиусными переходами с наружными и внутренними челюстными направляющими. Буксовые проемы и нижний горизонтальный пояс соединены наклонными поясами. Наклонные пояса, как и вертикальные колонки, имеют в сечении корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок, а нижний и верхний пояса имеют в сечении коробчатую форму. Внутренние челюстные направляющие имеют корытообразную форму и сопрягаются с нижней стенкой наклонных поясов рамы.

Недостатком данной конструкции рамы являются наблюдаемые в процессе эксплуатации трещины в зоне сопряжения наклонного пояса с горизонтальным опорным участком буксового проема.

Известна конструкция рамы боковой, в которой сопряжение опорной площадки с наклонным поясом и буксовой челюстной направляющей выполнено одним радиусом. Кроме этого, предусмотрены прямые усиливающие ребра, расположенные по касательной к упомянутому переходу, заканчивающиеся вверху на верхнем горизонтальном поясе, внизу - на наклонном поясе (черт. 100.00.002-4 ФГУП «ПО УВЗ» УКБВ).

Анализ напряженного состояния этой конструкции показывает скачок напряжений на радиусном переходе зоны сопряжения усиливающего ребра с горизонтальным поясом.

Известны конструкции боковых рам тележки грузового вагона (RU 51954 U1; RU 79081 U1; RU 76879 U1; RU 41687 U1; RU 2380256 C2; RU 2323843 C1; RU 2294855 C1; SU 111076; SU 1135684), которые выполнены в виде стальной отливки и содержат верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками и образующие совместно с последними рессорный проем, а также горизонтальные надбуксовые участки с опорными площадками. Во всех конструкциях предприняты решения, направленные на увеличение прочности рамы в зоне сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонным поясом, так как все случаи поломки рам в эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений именно в этой зоне. Предусмотрены разнообразные усиления этой зоны: путем установки внутренних перемычек и ребер жесткости (RU 2323843 C1, RU, SU 111076), одновременно внутренних и наружных ребер жесткости (RU 79081 U1, RU 76879 U1, RU 2380256 C2), а также расширения нижней части сечения боковой рамы в зоне внутреннего радиуса (SU 1135684).

Недостатком таких конструкций является либо усложнение технологии отливки, либо наличие концентраторов напряжений в зоне перехода верхнего в наклонный пояс.

В приведенных аналогах все случаи поломки боковых рам в эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений на участке сопряжения наклонных поясов, элементов внутренних челюстных направляющих и верхних горизонтальных поясов. На этих участках наблюдается резкое увеличение жесткости конструкции, образование тепловых узлов, которые концентрируют усадочную пористость и иные литейные дефекты. В результате снижается прочность боковой рамы в зонах расположения концентраторов напряжений, а также ее надежность.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании конструкции боковой рамы железнодорожной тележки, имеющей повышенную надежность, за счет перераспределения напряжений и снижения концентрации напряжений в критических местах рамы, наблюдаемых в процессе эксплуатации.

Поставленная задача решается следующим образом.

В зоне сопряжения горизонтальных надбуксовых участков с внутренними челюстными направляющими имеются наружные усиливающие ребра в виде перевернутой запятой, которые соединяют между собой горизонтальные надбуксовые участки, наклонный пояс, вертикальные стенки челюстной направляющей и радиусный переход внутренних углов надбуксовых участков боковой рамы. Диаметр расширенной части усиливающих ребер составляет не менее 50 мм.

Кроме этого, во внутренней полости боковой рамы в зоне сопряжения нижних стенок наклонных поясов, вертикальных стенок челюстных направляющих и горизонтальных надбуксовых участков имеются дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов внутренних углов горизонтальных надбуксовых участков. Дополнительные ребра, размещенные параллельно нижним стенкам наклонных поясов, расположены в разных плоскостях по отношению к нижним стенкам наклонных поясов. Длина этих ребер не менее 60 мм.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что боковая рама железнодорожной тележки выполнена в виде стальной отливки, состоящей из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, которые образуют совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, и наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, которые имеют наружные и внутренние челюстные направляющие. В нижней части рессорного проема расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин.

В зоне сопряжения горизонтальных надбуксовых участков с внутренними челюстными направляющими имеются наружные усиливающие ребра в виде перевернутой запятой, которые соединяют между собой горизонтальные надбуксовые участки, наклонный пояс, вертикальные стенки челюстной направляющей и радиусный переход внутреннего угла надбуксового участка боковой рамы. Диаметр расширенной части усиливающих ребер составляет не менее 50 мм.

Во внутренней полости боковой рамы в зоне сопряжения нижних стенок наклонных поясов, вертикальных стенок челюстных направляющих и горизонтальных надбуксовых участков имеются дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов внутренних углов горизонтальных надбуксовых участков. Дополнительные ребра, размещенные параллельно нижним стенкам наклонных поясов, расположены в разных плоскостях по отношению к нижним стенкам наклонных поясов. Длина этих ребер не менее 60 мм.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - общий вид боковой рамы железнодорожной тележки;

фиг.2 - вид надбуксовой зоны боковой рамы;

фиг.3 - разрез надбуксовой зоны боковой рамы.

Боковая рама состоит из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками 3, образующими совместно с горизонтальными поясами 1 и 2 рессорный проем 4. Нижний пояс 2 рамы, переходящий в ее наклонные пояса 5, сопряжен с горизонтальными опорными участками 10 буксовых проемов 6. Каждый буксовый проем 6 состоит из внутренней 7 и наружной 8 челюстных направляющих и надбуксовой зоны 9. Внутренняя челюстная направляющая 7, сопряженная с нижней стенкой наклонного пояса 5, имеет в своем сечении, так же как и вертикальные колонки 3, корытообразную форму. Нижний 2 и верхний 1 пояса, а также надбуксовые зоны 9 имеют в сечении коробчатую форму. Сечение надбуксовой зоны 9 уменьшается по высоте и ширине в сторону наружной челюстной направляющей 8.

Боковые стенки 11 верхнего пояса 1 и боковые стенки 12 наклонных поясов 5 расположены параллельно, а стенки 13 нижнего пояса 2 - под углом к продольной плоскости боковой рамы. Боковые стенки 14 вертикальных колонок 3 совместно с боковыми стенками 12 наклонных поясов 5 и боковыми стенками 11 верхнего горизонтального пояса 1 образуют две общие вертикальные боковые поверхности, в которых выполнены технологические отверстия 15, имеющие по своему контуру внутреннюю 16 и наружную 17 отбуртовки.

В нижней части рессорного проема 4 имеется опорная поверхность 18 для размещения рессорного комплекта тележки, на которой предусмотрены бонки 19 для установки и ограничители 20 от смещения пружин.

В зоне сопряжения горизонтальных надбуксовых участков 10 с внутренними челюстными направляющими 7 имеются наружные усиливающие ребра 21 в виде перевернутой запятой, которые сопрягают между собой наклонный пояс 5, вертикальные стенки внутренней челюстной направляющей 7 и радиусный переход внутреннего угла 22 надбуксового участка 9 боковой рамы. Диаметр расширенной части усиливающих ребер 21 составляет не менее 50 мм.

Во внутренней полости 23 боковой рамы в зоне сопряжения нижних стенок 24 наклонных поясов 5 вертикальных стенок 25 внутренних челюстных направляющих 7 и горизонтальных надбуксовых участков 10 имеются дополнительные ребра 26, выходящие из радиусных переходов внутренних углов 22 горизонтальных надбуксовых участков 10. Дополнительные ребра 26 размещены вне плоскости нижних стенок 24 наклонных поясов 5, направлены параллельно нижним стенкам 24 наклонных поясов 5 и имеют длину не менее 60 мм.

Выполнение боковых рам с учетом предлагаемого технического решения позволяет увеличить прочность рамы в зоне буксового проема, обеспечить большую стойкость к образованию трещин в зоне внутреннего угла буксового проема, повысить ее надежность и долговечность.

В настоящее время изготавливаются опытные образцы предложенного варианта боковой рамы, после чего они будут подвергнуты испытаниям по установленным нормам.

В зоне сопряжения горизонтальных надбуксовых участков с внутренними челюстными направляющими имеются наружные усиливающие ребра в виде перевернутой запятой, которые соединяют между собой горизонтальные надбуксовые участки, наклонный пояс, вертикальные стенки челюстной направляющей и радиусный переход внутренних углов надбуксовых участков боковой рамы. Диаметр расширенной части усиливающих ребер составляет не менее 50 мм. Во внутренней полости боковой рамы в зоне сопряжения нижних стенок наклонных поясов, вертикальных стенок челюстных направляющих и горизонтальных надбуксовых участков имеются дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов внутренних углов горизонтальных надбуксовых участков. Дополнительные ребра размещены параллельно нижним стенкам наклонных поясов и расположены в разных плоскостях по отношению к нижним стенкам наклонных поясов. Длина этих ребер не менее 60 мм. Повышается надежность рамы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки, состоящей из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, расположенной в нижней части рессорного проема опорной поверхности с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие, отличающаяся тем, что в зоне сопряжения горизонтальных надбуксовых участков с внутренними челюстными направляющими имеются наружные усиливающие ребра в виде перевернутой запятой, которые соединяют между собой горизонтальные надбуксовые участки, наклонные пояса, вертикальные стенки челюстных направляющих и радиусные переходы внутренних углов надбуксовых участков боковой рамы, при этом диаметр расширенной части усиливающих ребер составляет не менее 50 мм.

2. Боковая рама железнодорожной тележки по п.1, отличающаяся тем, что во внутренней полости боковой рамы, в зоне сопряжения нижних стенок наклонных поясов и вертикальных стенок челюстных направляющих имеются дополнительные ребра, выходящие из радиусных переходов внутренних углов горизонтальных надбуксовых участков, размещенные параллельно к нижним стенкам наклонных поясов длиною не менее 60 мм и расположенные в разных плоскостях по отношению к нижним стенкам наклонным поясов.