RU102344U1

RU102344U1 - Боковая рама тележки грузового вагона

Info

Publication number: RU102344U1
Application number: RU2010134388/11U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Савчук; Валерий Михайлович Бубнов; Анатолий Данилович Чепурной; Евгений Кондратьевич Тусиков; Сергей Павлович Котенко; Евгений Викторович Лубковский; Алексей Валерьевич Воротилкин; Николай Алексеевич Бочкарев
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2011-02-27

Abstract

Полезная модель относится к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона. Техническая задача по повышению прочности боковой рамы в зоне буксового проема, ее надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости решается путем расположения наружных усиливающих ребер вдоль прямолинейного участка перехода от опорных площадок буксового проема к челюстным приливам, повторяя в верхней части его профиль. При этом верхний конец каждого усиливающего ребра выполнен горизонтально с выходом на верхний горизонтальный пояс, нижний конец - в соответствии с прямолинейным участком перехода, а его профиль содержит скос со стороны перехода. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

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

Известны различные конструкции боковых рам тележки грузового вагона (RU 51954 U1, B61F 5/52, 10.03.2006; RU 79081 U1, B61F 5/52, 20.12.2008; RU 76879 U1, B61F 5/00, 10.10.2008; RU 41687 U1, B61F 5/52, 10.11.2004; RU 2380256 С2, B61F 5/52, 27.01.2010; RU 2323843 C1, B61F 5/52, 10.05.2008; RU 2294855 С1, B61F 5/52, 10.03.2007; SU 111076, 20 d, 3₀₂, 20 d, 2, 11.06.1957; SU 1135684, B61F 5/52, 23.01.1985, US 6089166, B61F 1/00, B61F 5/16, 18.07.2000), 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, горизонтальные надбуксовые участки с опорными площадками, сопряженные с верхним горизонтальным поясом и наклонными поясами с нижним горизонтальным поясом. В каждой балке внутренний радиусный переход с нижней стенки верхнего горизонтального пояса на наклонный пояс выполнен одним радиусом с переходом на буксовую челюсть и наклонный пояс. Во всех конструкциях предприняты попытки увеличения прочности рамы в зоне сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонным поясом, в которой все случаи поломки в эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений. В них предусмотрены разнообразные усиления этой зоны: путем установки внутренних ребер жесткости (RU 76879 U1, SU 111076), наружных ребер жесткости (RU 51954 U1), одновременно внутренних и наружных ребер жесткости (RU 79081 U1, RU 2380256 C2, RU 2294855 C1), выполнение опорной площадки с продольными усиливающими ребрами (RU 2323843 C1, US 6089166), а также расширение нижней части сечения боковой балки в зоне внутреннего радиуса (SU 1135684). Однако напряжения в этих зонах остаются достаточно высокими и вызывают появление трещин.

Известна конструкция боковой балки, в которой нижняя полка наклонного пояса выполнена переменного сечения с увеличением толщины в сторону сопряжения с опорной площадкой, при этом их сопряжение выполнено одним радиусом, а буксовая челюсть не доходит до опорной площадки (UA 87911 С2).Такая конструкция снижает напряжение в зоне сопряжения, но оставляет концентратор в зоне радиуса.

Известна, конструкция боковой балки, в которой сопряжение опорной площадки с наклонным поясом и буксовой челюстью выполнено одним радиусом, заканчивающимся над опорной площадкой на высоте 3 min и соединенным с ней прямым участком (черт. 578.00.019-0 ФГУП «ПО УВЗ» УКБВ). Кроме того, в зоне перехода от горизонтального к наклонному поясам между нижней и боковыми стенками наклонного пояса выполнены закругления, снижающие напряжения, однако остается концентратор напряжений в зоне плоского перехода от радиусной части к опорной площадке с перепадом высот 3 min.

Известна боковая рама, в которой, в дополнение к предыдущей конструкции, 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 в зоне сопряжения усиливающего ребра с горизонтальным поясом.

Известна также боковая рама, в которой каждый переход с верхнего горизонтального пояса на наклонный пояс выполнен под тупым углом и образован четырьмя поверхностями: цилиндрической - от опорной площадки к нижней стенке горизонтального надбуксового участка, сопряженной с ней в верхней точке перехода цилиндрической поверхностью большего радиуса, выходящей по касательной на наклонный пояс, плоским участком наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью, выходящей к челюстному приливу. При этом верхняя точка перехода расположена над опорной площадкой на высоте 2±1 мм (черт. ЧЛЗ-100.00.002-05 ОГТ «Промтрактор-Промлит ООО «Чебоксарский завод промышленного литья» - принят за прототип). Снаружи в зоне перехода предусмотрены усиливающие ребра, верхняя часть которых выполнена с переломом, заканчивающаяся на верхнем горизонтальном поясе.

Недостатком конструкции является наличие высоких напряжений в зонах сопряжения усиливающих ребер со стенками горизонтального пояса, низкий коэффициент запаса сопротивления усталости.

В приведенных аналогах все случаи поломки боковых рам в эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений на участке сопряжения наклонных поясов с верхним горизонтальным поясом. На этом участке образуются тепловые узлы, которые концентрируют усадочную пористость и иные литейные дефекты. В результате снижается прочность боковой рамы в зонах расположения концентраторов напряжений, а также ее надежность.

Техническим результатом, на решение которого направлена полезная модель, является повышение прочности боковой рамы в зоне буксового проема, повышение ее надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости.

Указанный технический результат достигается тем, что в боковой раме, включающей верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками и образующие совместно с последними рессорный проем, горизонтальные надбуксовые участки с опорными площадками, сопряженные с верхним горизонтальным поясом и наклонными поясами, челюстные приливы на наклонных поясах, переходы от опорных площадок к челюстным приливам, наружные усиливающие ребра в зонах переходов. Каждый переход образован четырьмя поверхностями: цилиндрической - от опорной площадки к нижней стенке горизонтального надбуксового участка, сопряженной с ней в верхней точке перехода цилиндрической поверхностью большего радиуса, выходящей по касательной на наклонный пояс, плоским участком наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью, выходящей к челюстному приливу. При этом верхняя точка перехода расположена над опорной площадкой на высоте 2±1 мм. Наружные усиливающие ребра расположены вдоль прямолинейного участка перехода и повторяют в верхней части профиль перехода. Верхний конец каждого усиливающего ребра выполнен горизонтально с выходом на верхний горизонтальный пояс, нижний конец - в соответствии с прямолинейным участком перехода, при этом профиль наружного усиливающего ребра содержит скос со стороны перехода, в котором обе цилиндрические поверхности большего радиуса выполнены дугами одинакового радиуса.

Радиус дуги поверхности, проходящей от опорной площадки к нижней стенке горизонтального надбуксового участка составляет 12±1 мм.

От верхнего скоса наружного усиливающего ребра выполнен уклон в сторону перехода, а на примыкающей к буксовому проему верхней грани усиливающего ребра выполнено закругление, переходящее в профиль перехода.

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

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен общий вид боковой рамы,

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

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2,

на фиг.4 - выносной элемент А на фиг.1, выполненный в формате 3D,

на фиг.5 - выносной элемент В на фиг.2,

на фиг.6 - выносной элемент А на фиг.1 (вариант 1),

на фиг.7 - сечение Г-Г на фиг.6,

на фиг.8 - выносной элемент А на фиг.1 (вариант 2),

на фиг.9 - сечение Д-Д на фиг.8,

на фиг.10 - выносной элемент А на фиг.1, выполненный в формате 3D (вариант 2).

Боковая рама содержит верхний 1 и нижний 2 горизонтальные пояса, которые соединены между собой двумя вертикальными колонками 3, образующими с поясами рессорный проем 4, горизонтальные надбуксовые участки 5 с опорными площадками 6, которые сопряжены с верхним горизонтальным 1 поясом и наклонными 7 поясами, челюстные приливы 8 на наклонных поясах, переход 9 от опорных площадок 6 к челюстным приливам, наружные усиливающие ребра 10 в зоне перехода. Наклонный пояс 7 выполнен под тупым углом к опорной площадке 6.

Переход 9 от опорных площадок 6 к челюстным приливам 8 образован четырьмя поверхностями: цилиндрической 11 - от опорной площадки 6 к нижней стенке 12 горизонтального надбуксового участка 5, сопряженной с ней в верхней точке 13 перехода 9 цилиндрической поверхностью 14 большего радиуса, которая выходит по касательной на наклонный пояс 7, плоским участком 15 наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью 16, выходящей к челюстному приливу 8. Верхняя точка 13 перехода 9 расположена над опорной площадкой на высоте h=2±1 мм.

Цилиндрические поверхности 14, 16 перехода выполнены одинаковыми радиусами (R₁=R₂), а цилиндрическая поверхность 11 - радиусом R₃=12 мм.

Наружные усиливающие ребра 10 расположены вдоль плоского участка 15 наклонного пояса 7, повторяя в верхней части профиль перехода. Верхний конец 17 наружного усиливающего ребра выполнен горизонтально с переходом на горизонтальный надбуксовый участок 5, а нижний конец 18 - в соответствии с плоским участком 14 наклонного пояса и заканчивается за пределами перехода на наклонном поясе 7. На концах 17, 18 наружных усиливающих ребер 16 выполнены соответственно скосы 19, 20, обеспечивающие плавный переход к стенкам горизонтального 1 и наклонного 7 поясам боковой рамы. Кроме того, профиль наружного усиливающего ребра 9 содержит скос 21 со стороны перехода 9, который также обеспечивает плавный переход к взаимно перпендикулярной поверхности перехода.

Согласно варианту 1 исполнения наружные усиливающие ребра в зоне перехода 9 отсутствуют, а переход от вертикальных 22 стенок наклонного пояса 7 по всей его длине на нижнюю стенку 23 выполнен скругленным по радиусу R₄. Этим же радиусом выполнено скругление вдоль контура части перехода 9 и примыкающего к нему горизонтального надбуксового участка 5.

По варианту 2 в зоне перехода предусмотрены наружные усиливающие ребра 16. Они выполнены прямыми и заканчиваются в верхней части на горизонтальном надбуксовом участке 5. Верхний конец 24 каждого ребра содержит скос 25, от которого выполнен боковой уклон 26 в сторону радиусного перехода 9, а со стороны буксового проема 27 на наружном усиливающем ребре 16 выполнено закругление 28, переходящее в профиль перехода 9. Боковой уклон 26 выравнивает профиль пространства между ребром 16 и переходом 9, снижая напряжения в этой зоне.

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. По сравнению с аналогами коэффициент запаса сопротивления усталости конструкции увеличен в среднем в 1,6 раза и составляет 2,8.

В настоящее время изготавливаются опытные образцы предложенных вариантов боковых рам, после чего они будут подвергнуты испытаниям по установленным нормам.

Claims

1. Боковая рама тележки грузового вагона, включающая верхний и нижний горизонтальные пояса, соединенные между собой вертикальными колонками и образующие совместно с последними рессорный проем, горизонтальные надбуксовые участки с опорными площадками, сопряженные с верхним горизонтальным поясом и наклонными поясами, челюстные приливы на наклонных поясах, переходы от опорных площадок к челюстным приливам, наружные усиливающие ребра в зонах переходов, при этом каждый переход образован четырьмя поверхностями: цилиндрической - от опорной площадки к нижней стенке горизонтального надбуксового участка, сопряженной с ней в верхней точке перехода цилиндрической поверхностью большего радиуса, выходящей по касательной на наклонный пояс, плоским участком наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью, выходящей по касательной на наклонный пояс, плоским участком наклонного пояса и сопряженной с ним цилиндрической поверхностью, выходящей к челюстному приливу, при этом верхняя точка перехода расположена над опорной площадкой на высоте 2±1 мм, отличающаяся тем, что наружные усиливающие ребра расположены вдоль прямолинейного участка перехода и повторяют в верхней части его профиль, причем верхний конец каждого усиливающего ребра выполнен горизонтально с выходом на верхний горизонтальный пояс, нижний конец - в соответствии с прямолинейным участком перехода, при этом профиль наружного усиливающего ребра содержит скос со стороны перехода, а обе цилиндрические поверхности большего радиуса выполнены дугами одинакового радиуса.

2. Боковая рама по п.1, отличающаяся тем, что от верхнего скоса наружного усиливающего ребра выполнен уклон в сторону перехода, а на примыкающей к буксовому проему верхней грани усиливающего ребра выполнено закругление, переходящее в профиль перехода.

3. Боковая рама по п.1, отличающаяся тем, что радиус дуги поверхности от опорной площадки к нижней стенке горизонтального надбуксового участка составляет 12±1 мм.