RU206022U1

RU206022U1 - Боковая рама грузового вагона

Info

Publication number: RU206022U1
Application number: RU2021110031U
Authority: RU
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-08-16

Abstract

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.Боковая рама грузового вагона содержит верхний пояс (1), нижний пояс (2), соединённые между собой колонками (3) и наклонными поясами (4), челюстные проёмы (5), имеющие наружные упоры (5.1), внутренние упоры (5.2) с опорными площадками (5.3) между ними. Угловые участки между внутренними упорами (5.2) и опорными площадками (5) выполнены в виде пазов (6). Пазы (6) радиусной поверхности (6.1) радиусом R1и сопряжённой с ней второй радиусной поверхностью (6.2), выполненной по радиусу R2. При этом радиус R1первой радиусной соединительной поверхности (6.1) выдержан в диапазоне размеров от 40 до 110 мм, радиус (R2) второй радиусной соединительной поверхности (6.2) выдержан в диапазоне размеров от 8 до 25 мм. Боковые кромки (7) криволинейной соединительной поверхности могут быть закруглены по радиусу R3, выполненному более 10 мм. Подобранные оптимальные значения радиусов R1, R2криволинейной соединительной поверхности участка между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов, а также радиуса R3боковых кромок (7) криволинейной соединительной поверхности, позволяют повысить надёжность боковой рамы грузового вагона. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Полезная модель относится к подвижному составу железнодорожного транспорта и может быть использована в конструкциях двухосных тележек грузовых вагонов.

Известна боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний и нижний пояса, соединённые колонками и наклонными поясами, челюстные проёмы, имеющие наружные и внутренние упоры с опорными площадками между ними, участки между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов выполнены в виде пазов, образованных криволинейной соединительной поверхностью, выполненной по одному радиусу, RU 102577, B61F 5/52, опубл. 10.03.2011.

Техническим недостатком данной боковой рамы является низкая надёжность, вызванная высокими внутренними напряжениями на участках между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов, обусловленных выполнением указанных участков с помощью одного радиуса, не обеспечивающему равномерное распределение внутренних напряжений по данному участку.

Известна также боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний и нижний пояса, соединённые колонками и наклонными поясами, челюстные проёмы, имеющие наружные и внутренние упоры с опорными площадками между ними, участки между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов выполнены в виде пазов, образованных криволинейной соединительной поверхностью, RU 115315, B61F 5/52, опубл. 27.04.2012 (прототип).

Техническим недостатком данной боковой рамы также является низкая надёжность, вызванная концентрацией высоких внутренних напряжений на участке между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов по причине неоптимального выполнения криволинейной соединительной поверхности и подбора.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надёжности боковой рамы грузового вагона, полученное за счёт подбора оптимальных значений радиусов криволинейной соединительной поверхности на участке между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов.

Указанный технический результат обеспечивается боковой рамой грузового вагона, содержащей верхний и нижний пояса, соединённые колонками и наклонными поясами, челюстные проёмы, имеющие наружные и внутренние упоры с опорными площадками между ними, участки между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов выполнены в виде пазов, образованных криволинейной соединительной поверхностью, указанная криволинейная соединительная поверхность выполнена из двух плавно сопряжённых между собой радиусных поверхностей, первой радиусной поверхности, переходящей от плоской поверхности опорной площадки и выполненной по радиусу R₁, выдержанному от 40 до 110 мм, к плавно сопряжённой с ней второй поверхностью, выполненной по радиусу R₂, выдержанному от 8 до 25 мм, и переходящей в плоскую полочку в верхней части внутренних упоров челюстных проёмов, кромки криволинейной соединительной поверхности могут быть закруглены по радиусу R₄, выполненному более 10 мм.

Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что криволинейная соединительная поверхность между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов выполнена из двух плавно сопряжённых между собой радиусных поверхностей, первой радиусной поверхности, переходящей от плоской поверхности опорной площадки и выполненной по радиусу R₁, выдержанному от 40 до 110 мм, к плавно сопряжённой с ней второй поверхностью, выполненной по радиусу R₂, выдержанному от 8 до 25 мм, и переходящей в плоскую полочку в верхней части внутренних упоров челюстных проёмов, кромки криволинейной соединительной поверхности закруглены по радиусу R₄, выполненному более 10 мм. Такие отличия от прототипа дают основание утверждать о соответствии предлагаемого технического решения критерию патентоспособности полезной модели – «новизна».

Полезная модель представлена на чертежах, где:

на фиг. 1 – боковая рама грузового вагона, общий вид;

на фиг. 2 – выносной элемент «А» с Фиг. 1;

на фиг. 3 – разрез Б на фиг. 1;

на Фиг. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 – иллюстрация эпюр внутренних механических напряжений для различных размеров криволинейной соединительной поверхности.

Боковая рама грузового вагона содержит верхний пояс 1 (фиг. 1), нижний пояс 2.

Верхний пояс 1 и нижний пояс 2 соединены между собой колонками 3 и наклонными поясами 4.

По концам боковой рамы выполнены челюстные проёмы 5, имеющие наружные упоры 5.1, внутренние упоры 5.2 с опорными площадками 5.3 между ними.

Угловые участки между внутренними упорами 5.2 и опорными площадками 5.3 челюстных проёмов 5 выполнены в виде пазов 6 (фиг. 2).

Пазы 6 образованы криволинейной соединительной поверхностью, выполненной из двух плавно сопряжённых между собой радиусных поверхностей: первой радиусной поверхности 6.1 радиусом R₁, (фиг. 2) продлённой от плоской поверхности опорной площадки 5.3, и сопряжённой с первой радиусной поверхностью 6.1, второй радиусной поверхностью 6.2, выполненной по радиусу R_2.

Радиус R₁ первой радиусной соединительной поверхности 6.1 выдержан в диапазоне размеров от 40 до 110 мм_.

Радиус R₂ второй радиусной соединительной поверхности 6.2 выдержан в диапазоне размеров от 8 до 25 мм.

Вторая радиусная поверхность 6.2 сопряжена с плоской полочкой 6.3 паза 6 в верхней части внутренних упоров 5.2 челюстных проёмов 5.

Боковые кромки 7 (фиг. 3) криволинейной соединительной поверхности могут быть закруглены по радиусу R₃, выполненному более 10 мм.

Технический результат достигается следующим образом.

Наиболее проблемным местом боковых рам, с точки зрения прочности, является внутренних угол челюстного проёма. Снижение механических внутренних напряжений в этой зоне способно существенно повысить надёжность боковой рамы. Добиться такого снижения возможно при подборе оптимальных значений размеров и форм проблемных мест.

Проверка предлагаемых диапазонов размеров была произведена по критериям максимальных напряжений по Мизесу, основанной на теории Мизез-Хенки (Mises-Hencky), согласно которой пластичный материал начинает повреждаться в местах, где напряжение по Мизесу становится равным предельному напряжению. В предел текучести использован в качестве предельного напряжения.

Произведённые расчёты конструкции прототипа показывают, что боковая рама имеет высокий уровень механических напряжений на радиусной соединительной поверхности во внутреннем углу челюстного проёма – красные участки (фиг. 4). Из представленной эпюры распределения внутренних механических напряжений видно, что их величина составляет около 210 МПа, и они сконцентрированы на небольших участках поверхности, что чревато возникновением в этих местах трещин.

При выполнении радиусной соединительной поверхности 6, в том числе первой радиусной соединительной поверхности 6.1 радиусом R₁ равным 40 мм происходит не менее чем на 25% снижение внутренних механических напряжения без увеличения толщины стенки в этом месте – отсутствие участков, окрашенных в красный цвет (фиг. 5).

На фиг. 6 проиллюстрирована эпюра при R₁, равным 110 мм. Внутренние механические напряжения растут и при значениях радиуса R₁ более 110 мм резко возрастают (красные участки) и могут превысить критические значения.

Радиус R₂ второй радиусной соединительной поверхности 6.2 может быть выдержан в диапазоне размеров от 8 до 25 мм.

На фиг. 7 проиллюстрирована эпюра при R₂ будет менее 8 мм. Внутренние механические напряжения растут, при значениях радиуса R₂ будет менее 8 мм, резко возрастают (красные участки) и могут превысить критические значения.

На фиг. 8 проиллюстрирована эпюра при R₂ будет более 25 мм. Внутренние механические напряжения растут, при значениях радиуса R₂ более 25 мм, также резко возрастают (красные участки) и превышают критические значения.

Боковые кромки криволинейной соединительной поверхности могут быть закруглены по радиусу R₃, выполненному более 10 мм.

На фиг. 9 изображён результат внутренних механических напряжения при R₃, выполненному менее 10 мм. Внутренние механические напряжения превышают допустимые значения.

На фиг. 10 изображён результат расчёта, если R₃ будет наибольшей величиной, равной полуширины направляющей челюстного проёма, это максимально возможный радиус R₃, даже в этом случае внутренние механические напряжения не превышают значений прототипа.

Таким образом, описанные результаты подбора оптимальных значений радиусов криволинейной соединительной поверхности участка между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов, позволяют повысить надёжность боковой рамы грузового вагона.

Claims

1. Боковая рама грузового вагона, содержащая верхний и нижний пояса, соединённые колонками и наклонными поясами, челюстные проёмы, имеющие наружные и внутренние упоры с опорными площадками между ними, участки между внутренними упорами и опорными площадками челюстных проёмов выполнены в виде пазов, образованных криволинейной соединительной поверхностью, отличающаяся тем, что указанная криволинейная соединительная поверхность выполнена из двух плавно сопряжённых между собой радиусных поверхностей, первой радиусной поверхности, переходящей от плоской поверхности опорной площадки и выполненной по радиусу R₁, выдержанному от 40 до 110 мм, к плавно сопряжённой с ней второй поверхностью, выполненной по радиусу R₂, выдержанному от 8 до 25 мм, и переходящей в плоскую полочку в верхней части внутренних упоров челюстных проёмов.

2. Боковая рама по п. 1, отличающаяся тем, что кромки криволинейной соединительной поверхности закруглены по радиусу R₃, выполненному более 10 мм.