RU2473439C2

RU2473439C2 - Freight car bogie

Info

Publication number: RU2473439C2
Application number: RU2010140585/11A
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; Михаил Анатольевич Шумаков; Вадим Владимирович Балакин; Виктор Гаврилович Хараман
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2013-01-27
Also published as: RU2010140585A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to freight car cast bogie frame. Proposed frame comprises upper horizontal box-section belt wit supports making axle box openings, box-section lower belt with bearing platform for spring set, two inclined belts jointing upper and lower belts, vertical tubes, and service openings. Besides, frame comprises central spring opening confined by spring set bearing platform, upper belt and vertical tubes, circular transitions from bearing platform to vertical tubes, inner ribs on inclined belts adjoining circular transitions, ledges in zone of inner ribs adjoin circular transitions, and outer ribs adjoining said ledges. Distance from circular transition centre to vertical tube is smaller than radius. Inner ribs adjoining circular transitions are connected with service openings along tangent to their cants. Axis of every ledge is aligned with intersection one inner rib with cylindrical surface of circular transition.

EFFECT: higher strength in spring opening zone, reliability and fatigue margin.

3 cl, 5 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 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). Они выполнены в виде стальной отливки и содержат верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, технологические окна, центральный рессорный проем. Для уменьшения напряжений при передаче эксплуатационных загрузок в зоне перехода от опорной площадки к вертикальным колонкам и наклонным поясам рамы предусмотрены внутренние ребра жесткости, расположенные на наклонных поясах, и наружные ребра жесткости на опорной площадке, а сами радиусные переходы от опорной площадки к вертикальным колонкам выполнены под прямым углом. Анализ напряженного состояния этих конструкций показывает скачок напряжений на радиусном переходе и недостаточную прочность рамы в этой зоне и в нижней части 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 этой зоне тепловых узлов, которые концентрируют эти дефекты.There are various designs of the side frames of the trucks of freight cars (RU 2323843 C1, B61F 5/52, 05/10/2008; UA 8939 U, B61F 5/52, 08/15/2005; US 5546869, B61F 5/52, 08/20/1996; US 6543367 B1 , B61F 3/00, 04/08/2003). They are made in the form of steel casting and contain an upper horizontal belt of closed section with consoles forming axle openings, a lower belt of closed section with a support platform for a spring kit, two inclined belts connecting the upper and lower belts, vertical columns, technological windows, a central spring opening . To reduce stresses during the transfer of operating loads in the transition zone from the support platform to the vertical columns and the inclined belts of the frame, internal stiffening ribs located on the inclined belts and external stiffening ribs on the supporting platform are provided, and the radial transitions from the supporting platform to the vertical columns are made under right angle. Analysis of the stress state of these structures shows a jump in stress at the radius transition and insufficient frame strength in this zone and in the lower part of the process windows, which reduces the reliability of the structure. The reason for the low strength of such frames is casting defects: loosening, shrinkage shells and other casting defects resulting from the formation of thermal units in this zone that concentrate these defects.

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 кристализации (см. патент RU 2294855 C1, B61F 5/52, 10.03.2007 - принят за прототип).In the known side frame, an attempt has been made to increase the reliability and safety factor of fatigue resistance by forming protrusions at the radial transitions from the supporting platform to the vertical columns in the convergence zone of the outer ribs. The protrusions integrate the outer ribs, mate with their side surfaces and create conditions for directional crystallization (see patent RU 2294855 C1, B61F 5/52, 03/10/2007 - adopted as a prototype).

Недостатком конструкции является ее недостаточная прочность и низкий коэффициент запаса сопротивления усталости, что приводит к отказам в эксплуатации и уменьшению срока службы грузового вагона.The disadvantage of the design is its lack of strength and low safety factor of fatigue resistance, which leads to failure in operation and reduce the life of the freight car.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является повышение прочности боковой рамы в зоне рессорного проема, повышение ее надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости.The technical result, the solution of which the invention is directed, is to increase the strength of the side frame in the area of the spring opening, increase its reliability and safety factor of fatigue resistance.

Указанный технический результат достигается тем, что в боковой раме, включающей верхний горизонтальный пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса, связывающие верхний и нижний пояса, вертикальные колонки, технологические окна, центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта, верхним поясом и вертикальными колонками, радиусные переходы от опорной площадки к вертикальным колонкам, внутренние ребра на наклонных поясах, примыкающие к радиусным переходам, выступы в зоне примыкания внутренних ребер к радиусным переходам, и наружные ребра, примыкающие к выступам, расстояние от центра радиусного перехода до вертикальной колонки меньше величины радиуса, внутренние ребра, примыкающие к радиусным переходам, соединены с технологическими окнами по касательной к их окантовкам, а ось каждого выступа совпадает с линией пересечения внутреннего ребра с цилиндрической поверхностью радиусного перехода.The specified technical result is achieved by the fact that in the side frame, including the upper horizontal zone of the closed section with consoles forming axle openings, the lower belt of the closed section with the supporting platform for the spring set, two inclined zones connecting the upper and lower zones, vertical columns, technological windows , a central spring opening limited by a support platform for a spring set, an upper belt and vertical columns, radius transitions from a support platform to vertical columns, inner ribs on inclined belts adjacent to the radial transitions, protrusions in the area adjacent the inner ribs to the radius transitions, and outer ribs adjacent to the protrusions, the distance from the center of the radius transition to the vertical column is less than the radius, the inner ribs adjacent to the radius transitions are connected with technological windows tangential to their edging, and the axis of each protrusion coincides with the line of intersection of the inner edge with the cylindrical surface of the radius transition.

К каждому выступу примыкают два наружных ребра, одно из которых является продолжением опорной площадки, второе - продолжением радиусного перехода.Two protruding ribs adjoin each protrusion, one of which is a continuation of the supporting platform, and the second is a continuation of the radius transition.

Расстояние от центра радиусного перехода до вертикальной колонки составляет 0,5…0,8 величины радиуса.The distance from the center of the radius transition to the vertical column is 0.5 ... 0.8 of the radius.

Сравнение предлагаемого технического решения с приведенными аналогами и прототипом позволило установить наличие отличительных от них признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».Comparison of the proposed technical solution with the given analogues and prototype allowed us to establish the presence of distinctive features, therefore, this technical solution meets the criterion of "novelty."

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, гдеThe essence of the invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 изображен общий вид боковой рамы,figure 1 shows a General view of the side frame,

на фиг.2 - вид А на фиг.1,figure 2 - a view of figure 1,

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2,figure 3 is a section bB in figure 2,

на фиг.4 - выносной элемент В на фиг.1,figure 4 - remote element In figure 1,

на фиг.5 - выносной элемент В на фиг.1, аксонометрическая проекция.figure 5 - remote element In figure 1, axonometric projection.

Боковая рама содержит верхний горизонтальный пояс 1 замкнутого сечения с консолями 2, образующими буксовые проемы 3, нижний пояс 4 замкнутого сечения с опорной площадкой 5 для рессорного комплекта, два наклонных пояса 6, связывающие верхний 1 и нижний 4 пояса, вертикальные колонки 7, технологические окна 8 и центральный рессорный проем 9. Рессорный проем ограничен опорной площадкой 5, верхним горизонтальным поясом 1 и вертикальными колонками 7. В нижней части рессорного проема выполнены радиусные переходы 10 от опорной площадки 5 к вертикальным колонкам 7. К радиусным переходам примыкают внутренние ребра 11 наклонных поясов 6, при этом ребра доходят до технологических окон 8 и соединены с ними по касательной к их окантовкам 12. В ребрах выполнены технологические отверстия 13. Замыкание ребер 11 на окантовках 12 технологических окон способствует плавному рассеиванию напряжений в зоне радиусного перехода.The side frame contains an upper horizontal belt 1 of closed section with consoles 2 forming box openings 3, a lower belt 4 of closed section with a support platform 5 for a spring set, two inclined belts 6 connecting the upper 1 and lower 4 zones, vertical columns 7, technological windows 8 and the central spring aperture 9. The spring aperture is bounded by the support platform 5, the upper horizontal belt 1 and the vertical columns 7. Radial transitions 10 are made from the support platform 5 to the vertical 7. The inner ribs 11 of the inclined belts 6 are adjacent to the radial junctions, while the ribs reach the technological windows 8 and are connected with them tangentially to their edging 12. Technological holes 13 are made in the ribs. Closing the ribs 11 on the edging 12 of the technological windows contributes to a smooth stress dissipation in the radius transition zone.

В зоне примыкания внутренних ребер 11 к радиусным переходам 10 выполнены выступы 14 цилиндрической формы, с которыми связаны наружные ребра 15, 16: ребро 15 является продолжением верхней части радиусного перехода 10, а ребро 16 выполнено как продолжение опорной площадки 5. Ось 17 каждого выступа совпадает с линией пересечения внутреннего ребра 11 с цилиндрической поверхностью радиусного перехода.In the zone of abutment of the inner ribs 11 to the radial transitions 10, protrusions 14 are made of cylindrical shape, to which the outer ribs 15, 16 are connected: the rib 15 is a continuation of the upper part of the radial transition 10, and the rib 16 is made as a continuation of the supporting platform 5. The axis 17 of each protrusion coincides with the line of intersection of the inner rib 11 with the cylindrical surface of the radius transition.

Цилиндрическая поверхность радиусного перехода 10 выполнена радиусом R, центр которого находится на расстоянии l от вертикальной колонки 7, при этом расстояние l меньше величины радиуса и составляет 0,5…0,8R.The cylindrical surface of the radius transition 10 is made of radius R, the center of which is located at a distance l from the vertical column 7, while the distance l is less than the radius and is 0.5 ... 0.8R.

Достигнутый технический результат обеспечивает условия для направленной кристаллизации, устраняющей усадочные пористость, раковины, рыхлоты и образование трещин. Благодаря развитию внутренних ребер 11, новой ориентации выступов 14 и изменению геометрии радиусного перехода созданы условия для повышения прочности боковой рамы в нижней части рессорного проема, ее надежности и коэффициента запаса сопротивления усталости.The achieved technical result provides conditions for directional crystallization, eliminating shrinkage porosity, shells, friability and cracking. Thanks to the development of the inner ribs 11, the new orientation of the protrusions 14 and the change in the geometry of the radius transition, conditions have been created for increasing the strength of the side frame in the lower part of the spring opening, its reliability and the safety factor of fatigue resistance.

Теоретические исследования заявляемой боковой рамы показали, что ее коэффициент запаса сопротивления усталости составляет 2,4, что позволяет обеспечить гарантийной и назначенный срок службы грузового вагона.Theoretical studies of the claimed side frame showed that its safety factor for fatigue resistance is 2.4, which allows for a guaranteed and designated service life of a freight car.

В настоящее время изготавливается опытная партия боковых рам с использованием предлагаемого решения, которая будет подвергнута испытаниям согласно установленным нормам.An experimental batch of side frames is currently being manufactured using the proposed solution, which will be tested in accordance with established standards.

Claims

1. The side frame of the freight car truck, comprising a closed upper horizontal belt with consoles forming axle openings, a closed closed lower belt with a support platform for the spring kit, two inclined belts connecting the upper and lower belts, vertical columns, technological windows, a central spring aperture limited by the support platform for the spring set, the upper belt and vertical columns, the radius transitions from the support platform to the vertical columns, the inner ribs on an inclined ах belts adjacent to the radial transitions, protrusions in the area adjacent to the inner ribs to the radial transitions, and outer ribs adjacent to the protrusions, characterized in that the distance from the center of the radius transition to the vertical column is less than the radius, inner ribs adjacent to the radius transitions, connected to the technological windows tangentially to their edging, and the axis of each protrusion coincides with the line of intersection of the inner edge with the cylindrical surface of the radius transition.

2. The side frame according to claim 1, characterized in that two external ribs are adjacent to each protrusion, one of which is a continuation of the supporting platform, the second is a continuation of the radius transition.

3. The side frame according to claim 1, characterized in that the distance from the center of the radius transition to the vertical column is 0.5 ... 0.8 of the radius.