ЛИТАЯ БОКОВАЯ РАМА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА Российский патент 2020 года по МПК B61F5/52 

Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.

Известны различные конструкции литых боковых рам тележек грузовых вагонов (RU 2323843 C1, B61F 5/52, 10.05.2008; UA 8939 U, B61F 5/52, 15.08.2005; US 5546869, B61F 5/52, 20.08.1996; US 6543367 B1, B61F 3/00, 08.04.2003), которые содержат симметрично обрамляющие их центральный рессорный проем: верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы; нижний горизонтальный пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта; две вертикальные колонки и два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний горизонтальные пояса; радиусные переходы к опорной площадке в нижних углах рессорного проема; технологические окна между верхним поясом, вертикальными колонками и наклонными поясами.

Для уменьшения напряжений при передаче эксплуатационных загрузок в зонах радиусных переходов от опорной площадки к вертикальным колонкам и наклонным поясам предусмотрены внутренние ребра жесткости, расположенные в наклонных поясах. Анализ напряженного состояния этих конструкций показывает наличие скачка напряжений в радиусных переходах и свидетельствует о недостаточной прочности рамы в этих зонах и нижних частях технологических окон, что снижает надежность конструкции. Причиной низкой прочности таких рам являются дефекты литья: рыхлоты, усадочные раковины и иные литейные дефекты, появляющиеся в результате образования в этих зонах тепловых узлов, концентрирующих эти дефекты.

В известной боковой раме предпринята попытка повышения надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости путем образования выступов у радиусных переходов от опорной площадки к вертикальным колонкам в зоне схождения наружных ребер. Выступы объединяют наружные ребра, сопряжены с их боковыми поверхностями и создают условия для направленной кристаллизации (см. патент RU 2294855 С1, B61F 5/52, 10.03.2007 - принят за прототип).

Недостатком конструкции является ее неудовлетворительная статическая и усталостная прочность, что приводит к отказам в эксплуатации и сокращению срока службы боковой рамы.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является повышение надежности боковой рамы, статической и усталостной прочности в зонах нижних углов ее центрального рессорного проема.

Указанный технический результат достигается тем, что в литой боковой раме, включающей симметрично обрамляющие ее рессорный проем: верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, две вертикальные колонки и два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, радиусные переходы к опорной площадке в нижних углах рессорного проема, технологические окна в стенках боковой рамы между верхним поясом, вертикальными колонками и боковыми поясами, внутренние ребра в наклонных поясах, примыкающие к радиусным переходам, выступы с наружной стороны боковой рамы в зонах радиусных переходов, наружные ребра, примыкающие к выступам, каждый нижний угол рессорного проема содержит два радиусных перехода, верхний из которых выполнен с углублением в вертикальную колонку и сопрягается по касательной с наклонным поясом, а нижний - сопрягает по касательным наклонный пояс с опорной площадкой. К каждому выступу примыкают два наружных ребра, одно из которых является продолжением наружной наклонной окантовки технологического окна, а другое - продолжением опорной площадки.

Сравнение предлагаемого технического решения с приведенными аналогами и прототипом позволило установить наличие отличительных от них признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где

на фиг. 1 изображен общий вид литой боковой рамы,

на фиг. 2 - выносной элемент А на фиг. 1,

на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1,

на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3,

на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3,

Литая боковая рама содержит симметрично обрамляющие ее центральный рессорный проем 1 элементы: верхний горизонтальный пояс 2 замкнутого сечения с консолями 3, образующими буксовые проемы 4, нижний горизонтальный пояс 5 замкнутого сечения с опорной площадкой 6 для рессорного комплекта, две вертикальные колонки 7 и два наклонных пояса 8, связывающие верхний 2 и нижний 5 горизонтальные пояса, технологические окна 9 между верхним горизонтальным поясом 2, вертикальными колонками 7 и наклонными поясами 8.

Каждый нижний угол центрального рессорного проема 1 содержит два радиусных перехода, верхний R₁ из которых выполнен с углублением в вертикальную колонку 7 и сопрягается по касательной с наклонным поясом 8, а нижний R₂ - сопрягает по касательной наклонный пояс 8 с опорной площадкой 6. К радиусному переходу R₁ примыкает внутреннее ребро 10 наклонного пояса 8, сопрягаемое с внутренними окантовками 11 технологического окна 9. В ребре 10 выполнено технологическое отверстие 12. Выступ 13 с наружной стороны боковой рамы в зоне примыкания к радиусным переходам R₁ и R₂ выполнен в виде сегмента и плавно переходит в наружные ребра 14 и 15, первое из которых является продолжением наружной наклонной окантовки 16 технологического окна 9, а второе - продолжением опорной площадки 6. Значения радиусов верхнего и нижнего радиусных переходов составляют 50…55 мм и 30…40 мм соответственно, а углубление верхнего радиусного перехода в вертикальную колонку - 0,9…1,1 от значения радиуса этого перехода.

Достигнутый технический результат заключается в обеспечении условий для направленной кристаллизации, устраняющей усадочные пористость, раковины, рыхлоты и образование трещин в боковой раме, а также снижения концентрации напряжений, повышения статической и усталостной прочности в нижней части центрального рессорного проема 1 и надежности боковой рамы в целом.

Теоретические исследования заявляемой литой боковой рамы показали, что значения коэффициента запаса сопротивления усталости в нижних углах рессорного проема, относящихся к экстремальным зонам, составляет не менее 2,8, что будет способствовать ее безотказной эксплуатации в течение всего назначенного срока службы.

В настоящее время изготавливается опытная партия боковых рам с использованием предлагаемого технического решения, которая будет подвергнута испытаниям, согласно установленным нормам.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции боковых рам трехэлементных тележек. Рама содержит центральный рессорный проем, верхний, нижний и два наклонных пояса и две вертикальных колонки. Внутренние ребра в наклонных поясах и выступы с наружной стороны рамы примыкают к радиусным переходам, выполненным в нижних углах проема. Каждый нижний угол проема содержит по два радиусных перехода. Верхний переход выполнен с заглублением в вертикальную колонку и сопряжен с наклонным поясом по касательной. Нижний переход сопрягает наклонный пояс с опорной площадкой. Достигается повышение надежности боковой рамы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Литая боковая рама тележки грузового вагона, содержащая симметрично обрамляющие ее центральный рессорный проем элементы: верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний горизонтальный пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, две вертикальные колонки и два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний горизонтальные пояса, радиусные переходы в нижних углах рессорного проема, технологические окна между верхним горизонтальным поясом, вертикальными колонками и наклонными поясами, внутренние ребра в наклонных поясах, примыкающие к радиусным переходам, выступы с наружной стороны боковой рамы в зоне радиусных переходов, и наружные ребра, примыкающие к выступам, отличающаяся тем, что каждый нижний угол рессорного проема содержит два радиусных перехода, верхний из которых выполнен с углублением в вертикальную колонку и сопрягается по касательной с наклонным поясом, а нижний - сопрягает по касательным наклонный пояс с опорной площадкой.

2. Литая боковая рама по п. 1, отличающаяся тем, что значения радиусов верхнего и нижнего радиусных переходов составляют 50…55 мм и 30…40 мм соответственно, а углубление верхнего радиусного перехода в вертикальную колонку - 0,9…1,1 от значения радиуса этого перехода.

3. Литая боковая рама по п. 1, отличающаяся тем, что к каждому выступу примыкают два наружных ребра, одно из которых является продолжением наружной наклонной окантовки технологического окна, а другое - продолжением опорной площадки.