RU2393968C1

RU2393968C1 - Freight car bogie side frame

Info

Publication number: RU2393968C1
Application number: RU2008149464/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Парахин (RU); Владимир Иванович Парахин; Юрий Андреевич Любимов (RU); Юрий Андреевич Любимов; Валентин Брониславович Бамбулевич (RU); Валентин Брониславович Бамбулевич; Сергей Владимирович Парахин (RU); Сергей Владимирович Парахин; Евгений Владимирович Парахин (RU); Евгений Владимирович Парахин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-07-10

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention relates to freight car bogie cast side frame. Freight car bogie cast side frame comprises top closed-section ring with axle box bearing surfaces and supports that make axle box openings, bottom closed-section ring with spring support platform, two inclined closed-section rings that link said top and bottom ring and central spring opening. Frame sections in circular transitions of top and inclined rings and axle box bearing surfaces feature ë-like surface. Frame central part apex is directed inward, not extending beyond its outlines. ^ EFFECT: higher strength, reliability and simplified design. ^ 4 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.The invention relates to railway rolling stock, in particular to the construction of a cast side frame of a freight car truck.

Известны различные конструкции боковых рам вагонной тележки (например, по ОСТ 32.183-2001), в которых для упрочнения участков, имеющих концентраторы напряжений, выполнены ребра жесткости. В других конструкциях в местах приложения наибольших нагрузок выполнены радиусные приливы или выступы.There are various designs of the side frames of the wagon carriage (for example, according to OST 32.183-2001), in which stiffeners are made to harden sections with stress concentrators. In other designs, in places of application of the greatest loads, radius tides or protrusions are made.

Эти конструкции недостаточно совершенны, т.к. при производстве отливки боковой рамы в местах наибольших утолщений кристаллизация металла происходит медленнее, чем в других местах отливки. Это вызывает образование раковин и различных рыхлот или скоплений шлаков именно в местах наибольшей концентрации напряжений, т.к. в этих местах самый толстый слой металла, медленно затвердевающий. В дальнейшем это приводит к разрушению конструкции и уменьшению срока эксплуатации рамы, т.е. конструкции ненадежны и уменьшены прочностные характеристики.These designs are not perfect enough, because during the production of side frame casting in places of greatest thickening, the crystallization of metal occurs more slowly than in other places of casting. This causes the formation of shells and various loosening or accumulations of slag in the places of the highest stress concentration, because in these places the thickest layer of metal, slowly hardening. In the future, this leads to destruction of the structure and a decrease in the life of the frame, designs are unreliable and strength characteristics are reduced.

Известна также боковая рама тележки грузового вагона (см. патент RU №2294855, опубл. 10.03.2007, б. №7 - прототип), содержащая верхний пояс замкнутого сечения с консолями, опорные площадки для буксы, буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающих верхний и нижний пояса, центральный рессорный проем, в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены ребра: одно - в нижней части наклонного пояса от периферии к центру, другое - вдоль криволинейной части рессорного проема в зоне сочленения нижнего пояса с наклонным поясом, третье - продолжение опорной площадки для рессорного комплекта, при этом в зоне схождения упомянутых ребер образованы выступы, создающие условия для направленной кристаллизации, объединяющие ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями и не выступающие в центральный рессорный проем.Also known is the side frame of a freight wagon truck (see patent RU No. 2294855, publ. 10.03.2007, B. No. 7 - prototype), containing a closed upper section belt with consoles, supporting sections for axle box, axle boxes, lower closed section belt with supporting platform for the spring kit, two inclined belts of closed section with technological windows connecting the upper and lower belts, the central spring opening, in the zone of connection of the lower belt with each inclined belt, ribs are made: one - in the lower part of the inclined belt from the periphery to the center labor, the other along the curved part of the spring opening in the zone of articulation of the lower belt with the inclined belt, the third is the continuation of the support platform for the spring set, while in the zone of convergence of the said ribs, protrusions are formed that create conditions for directional crystallization, combining the ribs and paired with their side surfaces and not protruding into the central spring opening.

Известная конструкция имеет недостатки:Known design has disadvantages:

1. Рама боковая в опасных зонах концентрации нагрузок выполнена коробчатого сечения с плоским низом, что не создает равномерного распределения напряжений.1. The lateral frame in hazardous areas of concentration of loads is made of a box section with a flat bottom, which does not create a uniform distribution of stresses.

2. Имеющиеся ребра и выступы способствуют повышению веса рамы и создают узлы скопления жидкого металла, который, затвердевая в последнюю очередь, создает усадочные рыхлоты, раковины и микротрещины, что ускоряет разрушение и снижает усталостную прочность рамы.2. The existing ribs and protrusions contribute to increasing the weight of the frame and create nodes of accumulation of liquid metal, which, hardening in the last place, creates shrinkable friability, shells and microcracks, which accelerates the destruction and reduces the fatigue strength of the frame.

От этих недостатков свободна предлагаемая боковая рама тележки грузового вагона, задачей которой является: повышение прочности, надежности конструкции и ее упрощение.The proposed side frame of the freight wagon trolley is free from these disadvantages, the task of which is: to increase the strength, reliability of the structure and its simplification.

При этом достигается следующий технический результат: получение литой боковой рамы тележки, упрочненной в местах концентрации напряжений, снижение ее веса и увеличение срока службы и безопасности при эксплуатации.In this case, the following technical result is achieved: obtaining a molded side frame of the trolley hardened in places of stress concentration, reducing its weight and increasing the service life and safety during operation.

Для достижения указанного технического результата в боковой раме тележки грузового вагона, содержащей верхний пояс замкнутого сечения с опорными поверхностями для буксы и консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения, связывающих верхний и нижний пояса, центральный рессорный проем, сечения рамы в местах радиусных переходов нижнего и наклонного поясов и опорных поверхностей для буксы имеют

-образную форму, причем вершина ее центральной части направлена во внутрь рамы, не выходя за ее габариты.To achieve the technical result, in the side frame of a freight car truck containing a closed upper section belt with bearing surfaces for axle boxes and consoles forming axle openings, a closed closed section lower belt with a support platform for a spring set, two closed section inclined belts connecting the upper and lower belts, central spring opening, frame sections in the places of radial transitions of the lower and inclined belts and bearing surfaces for axle boxes

-shaped shape, and the top of its central part is directed into the inside of the frame, without going beyond its dimensions.

Отличительными являются следующие признаки: сечения рамы в местах радиусных переходов нижнего, наклонного поясов и опорных поверхностей буксовых проемов имеют

-образную форму, причем вершина ее центральной части направлена во внутрь рамы, не выходя за ее габариты.The following features are distinguishing: cross-sections of the frame at the points of the radial transitions of the lower, inclined belts and the supporting surfaces of the axle openings

Заявленное предлагаемое изобретение имеет отличие от наиболее близких аналогов, следовательно, оно удовлетворяет условию патентоспособности «новизна». Анализ уровня техники в этой области показал, что признаки, отличающие заявленные решения, не были выявлены, что удовлетворяет условию патентоспособности изобретений - «изобретательский уровень».The claimed invention has a difference from the closest analogues, therefore, it satisfies the condition of patentability "novelty." The analysis of the prior art in this area showed that the features that distinguish the claimed solutions were not identified, which meets the condition of patentability of inventions - "inventive step".

Заявляемое изобретение обусловило создание простой и легкой конструкции литой боковой рамы, т.к. нет дополнительных приливов (утолщений, усиленных (увеличенных) радиусов, ребер жесткости) в местах с наибольшей концентрацией напряжений, а именно, на всех радиусных переходах (сопряжениях) нижнего пояса с боковыми, боковых поясов с опорными поверхностями буксового проема, опорных поверхностей буксового проема с консолями (на чертеже фиг.1, эти переходы обозначены широкой жирной линией). Сечение в указанных радиусных переходах имеет

-образную форму. Фактически при изготовлении рамы образуется волна (∩), вершина которой находится внутри нее, что прочнее, чем просто коробчатое сечение с ровным основанием. Однако кроме этого «визуального» эффекта, на боковой раме в местах наибольших эксплуатационных нагрузок, благодаря отсутствию участков толстого слоя металла, не образуется тепловых узлов кристаллизации, т.к. при производстве литой рамы происходит равномерное затвердевание без литейных раковин и рыхлот, что способствует увеличению надежности боковой рамы, при этом такое сечение дает возможность плавного распределения напряжения, не создавая условий для концентрации напряжений в какой-либо одной точке, что значительно повышает прочность боковой рамы в местах силовых ударных нагрузок и изгибающих моментов, а значит, увеличивается и срок службы боковой рамы тележки, и безопасность при эксплуатации. Таким образом, решена поставленная задача и получен указанный технический результат.The claimed invention led to the creation of a simple and lightweight design of a molded side frame, because there are no additional tides (thickenings, reinforced (increased) radii, stiffeners) in places with the highest stress concentration, namely, at all the radial transitions (conjugations) of the lower belt with the side, side belts with bearing surfaces of the axle opening, bearing surfaces of the axle opening with consoles (in the drawing of figure 1, these transitions are indicated by a wide bold line). The cross section in these radius transitions has

-shaped form. In fact, in the manufacture of the frame, a wave (∩) is formed, the top of which is inside it, which is stronger than just a box-shaped section with a flat base. However, besides this “visual” effect, on the side frame in places of the highest operational loads, due to the absence of sections of a thick metal layer, thermal crystallization nodes are not formed, because in the production of a cast frame, uniform hardening without casting shells and loosening occurs, which increases the reliability of the side frame, and this cross-section allows a smooth distribution of stress without creating conditions for stress concentration at any one point, which significantly increases the strength of the side frame in places of power shock loads and bending moments, which means that increases the service life of the side frame of the trolley, and safety during operation. Thus, the task is solved and the specified technical result is obtained.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена боковая рама и выделены утолщенными и жирными линиями места концентрации напряжений, фиг.2, 3 и 4 - сечения по А-А, Б-Б, В-В соответственно.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a side frame and is highlighted by thickened and bold lines of the stress concentration site, Figs. 2, 3 and 4 are sections along A-A, B-B, B-B, respectively.

Боковая рама тележки грузового вагона (фиг.1) содержит верхний пояс 1 замкнутого сечения с консолями 2, образующими буксовые проемы 3, с опорными поверхностями для установки буксы - 4. Нижний пояс 5 замкнутого сечения содержит опорную площадку 6 для рессорного комплекта, два симметричных наклонных пояса 7 замкнутого сечения связывают верхний 1 и нижний 5 пояса, центральный рессорный проем 8. Места радиусных переходов (обозначены на фиг.1 широкой и жирной черной линией), (например 9-10 - радиусные переходы буксового проема), сечения в этих местах (фиг.2, 3, 4) имеют

-образную форму, вершина 13 ее центральной части 11 направлена по оси 12 во внутрь рамы, не выходя за ее габариты.The side frame of the freight car truck (Fig. 1) contains an upper closed-section belt 1 with consoles 2 forming box openings 3, with supporting surfaces for mounting the axle box - 4. The lower closed-section belt 5 contains a supporting platform 6 for a spring set, two symmetrical inclined closed-section belts 7 connect the upper 1 and lower 5 belts, the central spring opening 8. Places of radius transitions (indicated by a wide and thick black line in Fig. 1), (for example, 9-10 are the radius transitions of the axle box opening), sections in these places ( figure 2 , 3, 4) have

-shaped shape, the vertex 13 of its central part 11 is directed along the axis 12 into the inside of the frame, without going beyond its dimensions.

При работе устройства ударные нагрузки, благодаря заявляемой конструкции, распределяются равномерно, не концентрируясь в одном месте, кроме того, места радиусных переходов усилены и могут выдержать по ударным нагрузкам и изгибающим моментам в 1,3 раза больше циклов, чем прочие предыдущие испытания боковых рам. Экспериментально доказано и то, что в местах наибольших нагрузок не образуются тепловые узлы, в которых концентрируется усадочная пористость и иные дефекты. Упрочнение и облегчение конструкции связано с изменением технологии ее изготовления, которая основывается на методе направленной кристаллизации при определенных условиях литья и охлаждения отливки.When the device is operating, shock loads, due to the claimed design, are distributed evenly, not concentrating in one place, in addition, the places of radius transitions are reinforced and can withstand 1.3 times more cycles of shock loads and bending moments than other previous tests of the side frames. It has been experimentally proved that in the places of the highest loads thermal nodes are not formed in which the shrinkage porosity and other defects are concentrated. Hardening and lightening of the structure is associated with a change in the technology of its manufacture, which is based on the method of directed crystallization under certain casting and cooling conditions of the casting.

Изобретение «промышленно применимо». Оно не потребовало больших материальных затрат на изготовление модельной оснастки, так как используется существующая оснастка с вводом элемента, создающего

-образную форму сечения в стержневых ящиках буксового проема и в литниковой системе нижнего пояса (на две отливки в форме). Изготовлен опытный образец боковой рамы.The invention is "industrially applicable". It did not require large material costs for the manufacture of model equipment, since the existing equipment is used with the input of the element that creates

- a cross-sectional shape in the core boxes of the axle box and in the gating system of the lower zone (for two castings in the mold). A prototype of the side frame was made.

Изобретение обладает повышенной прочностью и надежностью, простое и легкое по конструкции и изготовлению.The invention has increased strength and reliability, simple and easy in design and manufacture.

Claims

A side frame of a freight wagon trolley, comprising a closed upper section belt with bearing surfaces for axle box and consoles forming axle openings, a closed section lower belt and a supporting platform for a spring set, two closed section inclined belts connecting the upper and lower zones, a central spring opening, characterized in that the cross-sections of the frame at the points of the radial transitions of the lower and inclined zones and the bearing surfaces for the axleboxes are ω-shaped, with the top of its central part being directed towards Nutra frame without departing from its dimensions.