Тележка железнодорожного транспортного средства Российский патент 2022 года по МПК B61F5/26 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, касается конструкций тележек грузовых вагонов, в частности конструкции установки колесной пары в буксовый проем боковой рамы грузовой железнодорожной тележки.

Известен буксовый узел тележки железнодорожного транспортного средства, содержащий расположенный в буксовом проеме боковой рамы адаптер, опирающийся посадочной контактной поверхностью на наружное кольцо подшипника кассетного типа, установленного на крайней части колесной пары, при этом адаптер имеет опорные и направляющие контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями буксового проема боковой рамы, и выступы на торцевых плоскостях, ограничивающих горизонтальное перемещение адаптера в буксовом проеме. С каждой боковой стороны адаптера, между двумя спаренными выступами, на монтажной поверхности адаптера выполнено одно крепежное отверстие, посредством которого на адаптере закреплен ограничитель, лимитирующий перемещения адаптера относительно подшипника колесной пары, при этом на адаптере закреплен посредством резьбового соединения ограничитель в виде скобы прямоугольного сечения, на концах которой выполнены полки с отверстиями. Скоба полками присоединена к монтажной поверхности адаптера, а через отверстия в полках скобы и крепежные отверстия в адаптере пропущена часть резьбового соединения, вместе с этим скоба огибает внешнее кольцо подшипника колесной пары (Патент на полезную модель № RU 161326 U1, МПК B61F 5/26, опубл. 20.04.2016).

Недостатком данной конструкции буксового узла является возможность самооткручивания (самовывинчивания) ограничителя из резьбового соединения, закрепляющего ограничитель на адаптере в процессе эксплуатации, так как резьбовое соединение выполнено без дополнительной степени защиты, что может привести к самооткручиванию. Также недостатком является отсутствие возможности отслеживать техническое (температурное) состояние подшипника из-за отсутствия технологического окна в ограничителе (скобе), что может впоследствии привести к его перегреву и заклиниванию.

Из патента РФ № 203456 на полезную модель известен буксовый узел с адаптером глубокого охвата тележки грузового вагона, содержащий подшипник с комплектующими элементами его крепления на колесной паре, установленный на подшипнике адаптер с упорными буртами на посадочной поверхности, с опорными поверхностями верхних выступов под установку на них буксового проема боковой рамы тележки, с нижними продольными и боковыми выступами под направляющие упорные элементы буксового проема боковой рамы и с углублением в средней части продольных выступов, а также дугообразную пластину, закрепленную на адаптере и огибающую снизу подшипник, отличающийся тем, что монтажный зазор по ширине между упорными буртами посадочной поверхности адаптера и шириной наружного кольца подшипника составляет не более 2 мм, дугообразная пластина выполнена с расстоянием по ширине между ее верхними частями под установку на адаптере, равным расстоянию между углублениями в средней части продольных выступов адаптера, с радиусом изгиба нижней части дугообразной пластины, соответствующим половине расстояния между углублениями в средней части адаптера, с шириной в нижней части дугообразной пластины, соответствующей ширине наружного кольца подшипника и имеющей вырез прямоугольной формы в развертке дугообразной пластины длиной не менее диаметра наружного кольца подшипника и шириной не менее 2/3 ширины наружного кольца подшипника, верхние части дугообразной пластины на высоте, соответствующей радиусу наружного кольца подшипника от нижней части дугообразной пластины, имеют ширину от 35 до 55 мм, обеспечивающую их размещение в углублениях продольных выступов адаптера и через отверстия, выполненные на концах дугообразной пластины, закреплены болтами в резьбовых отверстиях, выполненных в верхних выступах адаптера с обеспечением расчетного зазора 5…8 мм между наружным кольцом подшипника и внутренними изогнутыми поверхностями полос у выреза в нижней части дугообразной пластины.

Полезная модель по патенту № 203 456 выбрана в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатком данной конструкции адаптера является технологическое окно в ограничителе, которое выполнено прямоугольной формы, что обуславливает повышенное скопление напряжений в вершинах углов прямоугольника в окне ограничителя, что приводит к возможности появления трещин, более быстрому износу и меньшей надежности ограничителя. Данные недостатки способны привести к выходу подшипника колесной пары из зацепления с адаптером, а также к повреждению буксового проема рамы боковой тележки грузового вагона вследствие биения полосы о раму боковую, тем самым снижается надежность буксового узла и уменьшается срок службы тележки.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в недостаточной надежности и быстром износе ограничителя, что вызвано отсутствием оптимальных параметров технологического окна, а соответственно недостаточная надежность буксового узла и тележки.

Технический результат, достигаемый изобретением – повышение надежности тележки за счет создания более надежной конструкции буксового узла, при сохранении возможности идентификации типа подшипника и его технического состояния.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что тележка железнодорожного транспортного средства содержит боковые рамы, колесные пары с буксовыми узлами, воспринимающими нагрузку от боковых рам, надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, расположенные в рессорных проемах боковых рам, расположенный в буксовом проеме боковой рамы адаптер, опирающийся посадочной контактной поверхностью на внешнее кольцо подшипника колесной пары, при этом адаптер имеет опорные и направляющие контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями буксового проема боковой рамы, и выступы на торцевых плоскостях, выполненные с возможностью ограничения горизонтального перемещение адаптера в буксовом проеме, ограничитель, лимитирующий перемещения адаптера относительно подшипника колесной пары, закрепленный с адаптером посредством устройства для крепления, выполнен с технологическим окном, вместе с этим ограничитель огибает внешнее кольцо подшипника, согласно изобретению монтажная поверхность выполнена в виде перемычки между спаренными торцевыми выступами, обращенными к вертикальным поверхностям буксового проема, и заодно с ними, крепление ограничителя выполнено в нижней части адаптера в монтажной поверхности, при этом монтажная поверхность выполнена меньшей высотой, чем высота выступов адаптера, расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна в короткой части технологического окна а находится в диапазоне 25-60 мм, а расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна в длинной части технологического окна b находится в диапазоне 60-150 мм, при этом технологическое окно выполнено формой в виде вытянутого круга.

Адаптер может представлять собой единую литую конструкцию.

Адаптер может представлять собой единую литую конструкцию, выполненную из стали.

Адаптер в целом может имеет прямоугольную конфигурацию.

В тележку может быть установлен подшипник кассетного типа.

Расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна плавно увеличивается, переходя от значения a в короткой части технологического окна к значению b в длинной части технологического окна, при этом увеличение может находиться в диапазоне от 25 мм до 150 мм.

Технологическое окно может быть выполнено формой приближенной к овальной.

Технологическое окно может быть выполнено формой приближенной к вытянутому кругу.

Радиус изгиба нижней части ограничителя может находиться в диапазоне 165-175 мм.

Зазор между подшипником и ограничителем может быть выполнен от 1 до 10 мм.

Длина технологического окна ограничителя может быть в диапазоне 120-300 мм.

Ширина технологического окна ограничителя может быть в диапазоне 50-120 мм.

Расстояние между выступами адаптера может находиться в диапазоне 323-333 мм.

Устройство для крепления может включать в себя наконечник, стопорное кольцо и шайбу.

Устройство для крепления может быть реализовано в виде наконечника с гайкой

Устройство для крепления может быть реализовано в виде болтового соединения.

Наконечник устройства для крепления может содержит посадочную прорезь.

Устройство для крепления может быть жестко закреплено на ограничителе с помощью сварки.

Устройство для крепления может быть выполнено единым элементом с ограничителем.

Соединение ограничителя с адаптером может быть дополнительно закреплено страховочным элементом, установленным в устройство для крепления.

В качестве страховочного элемента может быть применен шплинт.

Заявляемое изобретение поясняется фигурами:

- на фиг. 1 изображена тележка;

- на фиг. 2, 3 изображен буксовый узел;

- на фиг. 4 изображено устройство для крепления;

- на фиг. 5 изображен ограничитель, вид с боку;

- на фиг. 6 изображен ограничитель, развертка.

Тележка железнодорожного транспортного средства (фиг. 1) содержит колесные пары 1 с буксовыми узлами 2, воспринимающими нагрузку от боковой рамы 3 тележки, надрессорную балку 4, опирающуюся на рессорные комплекты 5, расположенные в рессорных проемах боковых рам 3.

Буксовый узел 2 (фиг. 2, 3) тележки железнодорожного транспортного средства, содержит буксовый проем 6, имеющие горизонтальные 7 и вертикальные 8 опорные поверхности, расположенный в буксовом проеме 6 боковой рамы 3 адаптер 10, опирающийся посадочной (цилиндрической, дугообразной формы) контактной поверхностью на внешнее кольцо подшипника 9, установленного на шейке оси колесной пары 1. Адаптер 10 имеет опорные 11 и направляющие 12 контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями 7, 8 буксового проема 6 боковой рамы 3, и выступы 13 на торцевых сторонах 14 адаптера 10, обращенные к буксовым проемам 6 боковой рамы 3 и выполненные с возможностью ограничения горизонтального перемещение адаптера 10 в буксовом проеме 6.

Адаптер 10 представляет собой единую литую металлическую конструкцию, выполненную, например, из стали, которая в целом имеет прямоугольную конфигурацию.

Также с каждой боковой стороны 15 адаптера 10, между двумя спаренными выступами 13 в виде перемычки выполнена монтажная поверхность 16. На монтажной поверхности 16 адаптера 10, выполнено, по крайней мере, одно крепежное отверстие 17, посредством которого на адаптере 10 закреплен ограничитель 18, лимитирующий расстояние перемещения между адаптером 10 и внешним кольцом подшипника 9 колесной пары 1 и обеспечивающий расчетный зазор в вертикальном направлении. Ограничитель 18 каждым из своих концов закреплен на адаптере 10 посредством устройства для крепления 19.

При формировании состава на сортировочных горках, когда вагоны подцепляются друг другу, возможно их соударение и как следствие подпрыгивание вагона, в данный момент адаптер 10 выходит из зацепления с боковой рамой 3 горизонтальной плоскостью и есть вероятность отлома головки болта, которым закреплен ограничитель 18, если указанный болт расположен на поверхности адаптера 10 и не спрятан в углублении.

Закрепление ограничителя 18 в верхней части адаптера 10 невозможно, что вызвано конструкцией применяемого адаптера 10, поэтому крепление ограничителя 18 реализовано в нижней части адаптера 10 в монтажной поверхности 16, выполненной заодно с выступами 13, обращенными к вертикальным поверхностям 8 буксового проема 6.

В частности, форма торцевых сторон 14 адаптера 10, выполненных в виде выступов 13, обращенных к буксовому проему боковой 6 рамы 3, с выполненной между указанными выступами 13 (заодно с торцевыми выступами 13) монтажная поверхность 16 меньшей высотой, чем высота выступов 13 адаптера 10 позволила выполнить место крепления ограничителя 18 в адаптере 10 в углублении, а соответственно более защищенным от возможности отлома крепления, в следствии соударения с рамой 3, то есть создано надежное крепление ограничителя 18 с адаптером 10, способствующее повышению надежности тележки. Такая форма адаптера 10 обусловила невозможность крепления ограничителя 18 в верхней части адаптера (как в выбранном наиболее близком аналоге), но позволяет обеспечить крепление ограничителя без нарушения его прочностных характеристик и предотвратить отлом крепления ограничителя 18.

Устройство для крепления 19 (фиг. 4) включает в себя наконечник 19.1, стопорное кольцо 19.2 и шайбу 19.3.

Для закрепления ограничителя 18 на адаптере 10 применяется два устройства для крепления 19, каждое из которых расположено на конце ограничителя 18. Посредством наконечника 19.1 устройство для крепления 19 может быть жестко закреплено на ограничителе 18, например, с помощью сварки. Устройство для крепления 19 может быть выполнено единым элементом с ограничителем 18, то есть, когда наконечник 19.1 будет являться продолжением ограничителя 18.

В закрепленном состоянии устройство для крепления 19 расположено в монтажной поверхности 16 адаптера 10, а именно: наконечник 19.1 расположен в отверстии 17 адаптера 10 (фиг. 4), на наконечник 19.1 насажено стопорное кольцо 19.2, ограниченное завинченной шайбой 19.3. Для установки стопорного кольца 19.2 наконечник 19.1 содержит посадочную прорезь 19.4. Описанное устройство для крепления 19 не является единственным применимым, он приведен в качестве примера реализации устройства для крепления 19, возможно применение других элементов в другой последовательности, например, наконечника с гайкой, болтового соединения, стопорного кольца со шплинтом.

При необходимости после установки в корпус адаптера 10 устройства для крепления 19, оно может быть дополнительно зафиксировано страховочным элементом 20, в качестве которого может быть применен, например, шплинт. Элемент 20 выполняет функцию дополнительного усиления в креплении и на случай выхода из строя стопорного кольца 19.2 и устанавливается в отверстие наконечника 19.1, его применение позволит исключить выход элементов устройства для крепления 19 из отверстия адаптера 10, выпадение ограничителя 18 из адаптера 10, обеспечив более надежную фиксацию в адаптере 10, что впоследствии может исключить выход колесной пары 1 из зацепления с адаптером 10, то есть улучшить конструкцию буксового узла 2 и повысить надежность тележки. Данное решение является необязательным, но позволит повысит надежность, если это будет необходимо для конструкции.

Радиус изгиба нижней части ограничителя 18 находится в диапазоне 165-175 мм, а зазор между подшипником 9 и ограничителем 18 может быть от 1 до 10 мм. Не рекомендуется применять ограничитель 18 с радиусом изгиба вне указанного диапазона и зазор между ограничителем 18 и подшипником 9 более 10 мм, так как это может привести к ухудшению характеристик буксового узла 2 и выхода подшипника 9 из зацепления с адаптером 10.

Во время эксплуатации тележки подшипники 9 требуют постоянного осмотра и контроля их технического состояния, ненадлежащий контроль или его отсутствие приводит к их перегреву, что в дальнейшем может привести к заклиниванию или же к использованию подшипника 9 с изношенным наружным кольцом, что приводит к сходу колесной пары с рельс (соответственно с тележкой и вагоном). В связи с этим ограничитель 18 (фиг. 5), исключающий выход колесной пары 1 из зацепления с адаптером 10, выполнен с технологическим окном 21, предназначенным для идентификации типа подшипника 9 и определения его технического состояния, в том числе температуры.

Окно 21 (фиг. 6) выполнено формой с плавно изменяющемся контуром, формой в виде вытянутого круга.

В настоящей заявке под вытянутым кругом понимается, например, форма в виде овала, форма в виде эллипса, геометрическая форма, имеющая пару противолежащих параллельных прямых, которые замкнуты двумя противолежащими дугообразными контурами (https://yandex.ru/images/search?text=%D0%B2%D1%8B%D1%82%D1%8F%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8B%D0%B9%20%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B3&from=tabbar).

Данное решение позволило уйти от использования в окне 21 углов, в которых при эксплуатации концентрируются наибольшие напряжения и возникает деформация, что приводит к образованию трещин в ограничителе 18, его износу, а в последствии может привести к преждевременному выходу из строя тележки. Расстояние а от центра окна 21 до контура окна 21 в короткой части окна 21 находится в диапазоне 25-60 мм (по ширине окна 21), а расстояние b от центра окна 21 до контура окна 21 в длинной части окна 21 находится в диапазоне 60-150 мм (по длине окна 21). Не рекомендовано выполнять окно 21 с расстоянием b менее 60 мм по длине и расстоянием а менее 25 мм по ширине, так как это может привести к недостоверным показаниям измерения, связанных с маленькой площадью поверхности измерения, а также не рекомендуется выполнять окно 21 расстоянием b более 150 мм по длине и расстоянием а более 60 мм по ширине ограничителя 18, так как окно 21 будет занимать большую часть ограничителя 18, что приведет к его излому, пагубно скажется на его надежности и сроке службы. При этом расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна плавно увеличивается, переходя от значения a в короткой части технологического окна к значению b в длинной части технологического окна в диапазоне от 25 мм до 150 мм, чтобы снизить и равномерно распределить приходящиеся на контур технологического окна 21 нагрузки.

Применение плавно изменяющейся формы технологического окна 21 с указанными размерами окна 21 и плавным переходом от короткой части к длинной позволило оптимизировать характеристики и равномерно распределить эксплуатационные нагрузки, при этом сохраняется возможность идентификации подшипника.

Размеры технологического окна 21 могут варьироваться в зависимости от конструктивных особенностей ограничителя 18, например, длина окна 21 может быть 120-300 мм, а ширина в диапазоне 50-120 мм.

Примером реализации может служить тележка, в буксовом узле которой установлен ограничитель 18, контур технологического окна 21 которого с плавными изменениями близкой к вытянутому кругу, расстояние от центра окна 21 до контура окна 21 в короткой части а =50 мм, а расстояние от центра окна 21 до контура окна 21 в длинной части b=125 мм, при этом расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна плавно увеличивается, переходя от значения a в короткой части технологического окна к значению b в длинной части технологического окна в диапазоне от 50 мм до 125 мм.

В заявляемом изобретении за счет создания конструкции буксового узла с оптимизированными характеристиками технологического окна ограничителя и утопленным местом крепления ограничителя к адаптеру продляется его срок службы и есть возможность создать более надежную тележку грузового вагона, способную к долгой эксплуатации, при этом сохраняя возможность идентификации типа подшипника и его технического состояния.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тележкам железнодорожных транспортных средств. Буксовые проемы тележки содержат адаптеры. Адаптеры опираются посадочной контактной поверхностью на внешнее кольцо подшипника колесной пары. Адаптер содержит опорные и направляющие поверхности, а также выступы на торцевых плоскостях. Перемещения адаптера относительно подшипника лимитирует ограничитель. Ограничитель выполнен с технологическим окном и закреплен к адаптеру. Окно выполнено формой в виде вытянутого круга. Монтажная поверхность адаптера выполнена в виде перемычки между спаренными торцевыми выступами, обращенными к вертикальным поверхностям буксового проема. Крепление ограничителя выполнено в нижней части адаптера в монтажной поверхности. Монтажная поверхность выполнена меньшей высотой, чем высота выступов. Повышается надежность тележки. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Тележка железнодорожного транспортного средства, содержащая боковые рамы, колесные пары с буксовыми узлами, воспринимающими нагрузку от боковых рам, надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, расположенные в рессорных проемах боковых рам, расположенный в буксовом проеме боковой рамы адаптер,

опирающийся посадочной контактной поверхностью на внешнее кольцо подшипника колесной пары, при этом адаптер имеет опорные и направляющие контактные поверхности, обеспечивающие взаимодействие с поверхностями буксового проема боковой рамы, и выступы на торцевых плоскостях, выполненные с возможностью ограничения горизонтального перемещение адаптера в буксовом проеме, ограничитель, лимитирующий перемещения адаптера относительно подшипника колесной пары, закрепленный с адаптером посредством устройства для крепления, выполнен с технологическим окном, вместе с этим ограничитель огибает внешнее кольцо подшипника,

отличающаяся тем, что монтажная поверхность выполнена в виде перемычки между спаренными торцевыми выступами, обращенными к вертикальным поверхностям буксового проема, и заодно с ними, крепление ограничителя выполнено в нижней части адаптера в монтажной поверхности, при этом монтажная поверхность выполнена меньшей высотой, чем высота выступов адаптера,

расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна в короткой части технологического окна а находится в диапазоне 25-60 мм, а расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна в длинной части технологического окна b находится в диапазоне 60-150 мм,

при этом технологическое окно выполнено формой в виде вытянутого круга.

2. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от центра технологического окна до контура технологического окна плавно увеличивается, переходя от значения a в короткой части технологического окна к значению b в длинной части технологического окна диапазоне от 25 мм до 150 мм.

3. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что технологическое окно выполнено формой, приближенной к вытянутому кругу, имеет овальную форму.

4. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что технологическое окно выполнено формой, приближенной к вытянутому кругу, имеет форму эллипса.

5. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что технологическое окно выполнено формой, приближенной к вытянутому кругу, имеет геометрическую форму, имеющую пару противолежащих параллельных прямых, которые замкнуты двумя противолежащими дугообразными контурами.

6. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что радиус изгиба нижней части ограничителя находится в диапазоне 165-175 мм.

7. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что зазор между подшипником и ограничителем выполнен от 1 до 10 мм.

8. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для крепления включает в себя наконечник, стопорное кольцо и шайбу.

9. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для крепления реализовано в виде наконечника с гайкой.

10. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для крепления реализовано в виде болтового соединения.

11. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что наконечник устройства для крепления содержит посадочную прорезь.

12. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для крепления жестко закреплено на ограничителе с помощью сварки.

13. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для крепления выполнено единым элементом с ограничителем.

14. Тележка по п.1, отличающаяся тем, что соединение ограничителя с адаптером дополнительно закреплено страховочным элементом, установленным в устройство для крепления.

15. Тележка по п.14, отличающаяся тем, в качестве страховочного элемента применен шплинт.