RU2769028C1

RU2769028C1 - Wheels pair of a three-axle trolley of a railway freight car

Info

Publication number: RU2769028C1
Application number: RU2021125085A
Authority: RU
Inventors: Павел Михайлович Нечаев; Андрей Сергеевич Власко; Александр Васильевич Самсонов; Алесь Анатольевич Гореньков; Михаил Федорович Чуваков; Александр Николаевич Баранов
Original assignee: Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского»; Общество с ограниченной ответственностью «Уральское конструкторское бюро вагоностроения»
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2022-03-28

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: invention relates to the field of railway transport, in particular, to wheelsets of freight car bogies. The wheel pair includes an axle with pressed-on wheels, bearing assemblies and balancers. Each balancer is a cast steel with asymmetrical ends. The end parts are closed by an arched opening. A vertically oriented hole is made in the center of the lower part of the opening. The hole is formed by inclined walls located opposite each other. The hole is made expanding towards the bottom of the balance bar in the longitudinal and transverse directions.

EFFECT: invention makes it possible to control the temperature of bearing assemblies by means of ground sensors.

5 cl, 7 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции колесной пары трехосной тележки грузового железнодорожного вагона с балансирами.The claimed invention relates to railway transport and concerns the design of a wheel pair of a three-axle bogie of a freight railway car with balancers.

Известна конструкция трехосной тележки типа УВЗ-9М [«Вагоны. Конструкция, теория и расчет» под ред. Л.А. Шадура, Москва, «Транспорт», 1980, рис. VIII.10, стр. 183-184], которая содержит шарнирно соединенные посредством балансиров боковые рамы, опирающиеся на буксы крайних колесных пар непосредственно, а на буксы средней колесной пары – через балансиры.A well-known design of a three-axle bogie type UVZ-9M ["Cars. Construction, Theory and Calculation, ed. L.A. Shadura, Moscow, "Transport", 1980, fig. VIII.10, pp. 183-184], which contains side frames pivotally connected by means of balancers, resting directly on the axleboxes of the outer wheelsets, and on the axleboxes of the middle wheelset through balancers.

К недостаткам данной конструкции тележки можно отнести то, что балансир закрывает собой зону сканирования буксового узла средней колесной пары при проведении бесконтактного теплового контроля напольными приборами, что не позволяет своевременно выявлять возникающие в процессе эксплуатации неисправности подшипниковых узлов и, тем самым, предупреждать возникновение необратимых отказов, способных привести к авариям и крушениям со сходом подвижных единиц с рельсов.The disadvantages of this bogie design include the fact that the balancer closes the scanning area of the axlebox assembly of the middle wheel pair during non-contact thermal control with floor-standing devices, which does not allow timely detection of malfunctions of bearing assemblies that occur during operation and, thereby, prevent the occurrence of irreversible failures. capable of causing accidents and derailments with moving units derailing.

Также известна конструкция трехосной тележки с балансиром [патент РФ 177424, опубликован 21.02.2018, бюл. №6], которая содержит три колесные пары с буксами четыре боковые рамы, два балансира, четыре комплекта рессорного подвешивания, две надрессорные балки, шкворневую балку, при этом балансир по концам имеет наклонные опорные плоскости пазов для опирания боковых рам.Also known is the design of a three-axle bogie with a balancer [patent RF 177424, published 21.02.2018, bul. No. 6], which contains three wheelsets with axle boxes, four side frames, two balancers, four sets of spring suspension, two bolsters, a pivot beam, while the balancer at the ends has inclined supporting planes of grooves for supporting the side frames.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемого изобретения.This design is chosen as a prototype for the claimed invention.

Технической проблемой вышеописанной конструкции является следующее: The technical problem of the above construction is the following:

В процессе эксплуатации необходимо выявлять неисправные (греющиеся) буксовые узлы, так как их эксплуатация представляет угрозу безопасности движения поездов. Автоматические системы контроля технического состояния буксовых узлов позволяет своевременно выявлять и исключать появляющиеся в процессе эксплуатации неисправности подвижных частей состава и предупредить возникновение необратимых отказов, способны предотвратить аварии, сократить время остановок в пути по техническим причинам и повысить безопасность движения. Таким образом, перекрытие балансиром нижней зоны сканирования приводит к невозможности проведения бесконтактного теплового контроля буксового узла средней колесной пары напольными приборами контроля в процессе эксплуатации и снижению безопасности движения поездов в составе которых используются данные конструкции трехосных тележек.During operation, it is necessary to identify faulty (heating) axlebox units, since their operation poses a threat to the safety of train traffic. Automatic systems for monitoring the technical condition of the axlebox units make it possible to timely detect and eliminate malfunctions of the moving parts of the train that appear during operation and prevent the occurrence of irreversible failures, they can prevent accidents, reduce the time of stops on the way for technical reasons and improve traffic safety. Thus, the overlapping of the lower scanning zone with the balancer leads to the impossibility of non-contact thermal control of the axle box of the middle wheel pair with floor-standing monitoring devices during operation and to a decrease in the safety of trains that use these three-axle bogie designs.

Техническим результатом, от применения предлагаемого изобретения, является повышение безопасности эксплуатации грузовых вагонов, использующих трехосные тележки с балансирами, кроме того, применение изобретения сокращает затраты на ремонт и обслуживание колесных пар с балансирами трехосных тележек.The technical result from the application of the proposed invention is to increase the safety of operation of freight cars using three-axle bogies with balancers, in addition, the application of the invention reduces the cost of repair and maintenance of wheelsets with balancers of three-axle bogies.

Технический результат достигается за счет того, что в колесной паре трехосной тележки грузового железнодорожного вагона по центру нижней части проема каждого балансира выполнено вертикально ориентированное отверстие, образованное посредством расположенных друг напротив друга, в продольном и поперечном сечении балансира, наклонных стенок, расширяющих отверстие к низу. Выполнение отверстия в нижней части балансира позволяет посредством наземных средств контроля беспрепятственно снимать показания температуры с подшипника колесной пары, своевременно выявляя неисправные и вышедшие из строя подшипниковые узлы, тем самым, предотвращая аварийные ситуации со сходом подвижного состава и повышая безопасность эксплуатации грузовых вагонов, использующих трехосные тележки с балансирами.The technical result is achieved due to the fact that in the wheelset of a three-axle bogie of a freight railway car, a vertically oriented hole is made in the center of the lower part of the opening of each balancer, formed by inclined walls located opposite each other in the longitudinal and cross section of the balancer, expanding the hole to the bottom. Making a hole in the lower part of the balancer allows using ground monitoring tools to freely take temperature readings from the wheel pair bearing, promptly identifying faulty and failed bearing units, thereby preventing accidents with rolling stock derailment and increasing the safety of operation of freight cars using three-axle bogies with balancers.

Выполнение отверстия в поперечной плоскости балансира шириной «l» в диапазоне значений от 90 до 100 мм позволяет обеспечить оптимальную, ширину открытой поверхности подшипникового узла, необходимую для снятия приборами контроля показаний температуры, способствуя снижению вероятности пропуска, требующего замены, подшипникового узла и повышению безопасности эксплуатации подвижного состава. Выполнение ширины отверстия менее представленного диапазона значений снижает вероятность выявления неисправного подшипникового узла, так как, луч приемника инфракрасного излучения расширяется по направлению к диагностируемому объекту и при недостаточной ширине отверстия в балансире, снятие показаний температуры будет производится не с поверхности подшипника, а с поверхности балансира. В свою очередь выполнение отверстия шириной превышающей указанный диапазон значений не обеспечивает требуемой прочности конструкции балансира и может привести к его излому и, как следствие, сходу подвижного состава.Making a hole in the transverse plane of the balancer with a width “l” in the range of values from 90 to 100 mm makes it possible to provide the optimal width of the open surface of the bearing assembly, which is necessary for taking temperature readings by monitoring devices, helping to reduce the likelihood of skipping the bearing assembly requiring replacement and increasing operational safety rolling stock. Making the hole width less than the presented range of values reduces the probability of detecting a faulty bearing assembly, since the infrared radiation receiver beam expands towards the diagnosed object and if the hole width in the balancer is insufficient, temperature readings will be taken not from the bearing surface, but from the surface of the balancer. In turn, making a hole with a width exceeding the specified range of values does not provide the required structural strength of the balancer and can lead to its fracture and, as a result, derailment of the rolling stock.

Выполнение наклонных стенок отверстия, в продольном сечении балансира, под углом «α» к вертикальной оси проема в диапазоне значений от 35 до 50 градусов, позволяет производить контроль температуры по всей доступной в сечении отверстия поверхности подшипникового узла, способствуя снижению вероятности пропуска, требующего замены, подшипникового узла и повышению безопасности эксплуатации подвижного состава. Данное утверждение основано на том, что в устройствах наземного контроля температуры подшипниковых узлов колесных пар, приемник инфракрасного излучения направлен на подшипник под углом 55 градусов к горизонту. Таким образом, выполнение наклонных стенок под углом к вертикальной оси проема менее 35 градусов уменьшает площадь подлежащей контролю поверхности подшипника, снижая тем самым качество производимых измерений и повышая вероятность пропуска неисправного подшипникового узла. В свою очередь, выполнение наклонных стенок под углом к вертикальной оси проема более 50 градусов не только не увеличивает площадь подлежащей контролю поверхности подшипника, но и не обеспечивает требуемой минимальной прочности конструкции балансира.The implementation of the inclined walls of the hole, in the longitudinal section of the balancer, at an angle "α" to the vertical axis of the opening in the range of values from 35 to 50 degrees, allows temperature control over the entire surface of the bearing assembly accessible in the hole section, helping to reduce the likelihood of a skip requiring replacement, bearing unit and increase the safety of rolling stock operation. This statement is based on the fact that in devices for ground temperature control of bearing assemblies of wheel sets, the infrared radiation receiver is directed at the bearing at an angle of 55 degrees to the horizon. Thus, the implementation of inclined walls at an angle to the vertical axis of the opening of less than 35 degrees reduces the area of the bearing surface to be inspected, thereby reducing the quality of measurements and increasing the likelihood of missing a faulty bearing assembly. In turn, the implementation of inclined walls at an angle to the vertical axis of the opening of more than 50 degrees not only does not increase the area of the bearing surface to be controlled, but also does not provide the required minimum strength of the balancer structure.

Выполнение предлагаемого технического решения так, что наклонные стенки отверстия в балансире сопряжены между собой по радиусу, позволяет равномерно распределить нагрузки по поверхностям стенок без образования концентраторов напряжений приводящих трещинам и излому конструкции балансира.The implementation of the proposed technical solution so that the inclined walls of the hole in the balancer are conjugated with each other along the radius, allows you to evenly distribute the load on the surfaces of the walls without the formation of stress concentrators leading to cracks and fracture of the balancer structure.

Выполнение в нижней части балансира на наружной поверхности каждой продольно ориентированной наклонной стенки не менее, чем одной бонки, с выполненным в ней отверстием с резьбой для крепления блокиратора посредством крепежных элементов, позволяет исключить выход подшипникового узла колесной пары из контакта с упорными поверхностями балансира, при соударениях вагонов в эксплуатации, а также, позволяет закреплять различные конструкции блокираторов на корпусе балансира не перекрывая отверстие в нижней части проема балансира.The execution in the lower part of the balancer on the outer surface of each longitudinally oriented inclined wall of at least one bolt, with a threaded hole made in it for fastening the blocker by means of fasteners, makes it possible to exclude the exit of the bearing assembly of the wheelset from contact with the thrust surfaces of the balancer, in case of collisions railcars in operation, and also makes it possible to fix various designs of bollards on the body of the balancer without blocking the hole in the lower part of the opening of the balancer.

Колесная пара трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, включающая в себя ось с напрессованными на нее колесами и подшипниковыми узлами, балансиры, каждый из которых представляет собой стальную отливку с ассиметрично выполненными концевыми частями и замкнутыми в средней части арочным проемом, имеющим опорные и упорные поверхности под подшипниковый узел, при этом в каждой концевой части балансира имеется проем для размещения боковой рамы тележки, ограниченный вертикальными стенками с выполненными в них отверстиями для соединения балансира с боковыми рамами, при этом, по центру нижней части проема каждого балансира выполнено вертикально ориентированное отверстие, образованное посредством расположенных друг напротив друга, в продольном и поперечном сечении балансира, наклонных стенок, расширяющих отверстие к низу. Кроме того, в поперечной плоскости ширина отверстия «l» находится в диапазоне значений от 90 до 100 мм, в продольном сечении балансира наклонные стенки отверстия выполнены под углом «α» к вертикальной оси проема, который находится в диапазоне значений от 35 до 50 градусов, а сопряжения наклонных стенок между собой выполнены по радиусу. Также, в нижней части балансира на наружной поверхности каждой продольно ориентированной наклонной стенки выполнена не менее, чем одна бонка, с выполненным в ней отверстием с резьбой для крепления блокиратора посредством крепежных элементов.A wheel pair of a three-axle bogie of a freight railway car, including an axle with wheels pressed onto it and bearing assemblies, balancers, each of which is a steel casting with asymmetrically made end parts and an arched opening closed in the middle part, having support and thrust surfaces for a bearing assembly, wherein each end part of the balancer has an opening for accommodating the side frame of the bogie, limited by vertical walls with holes made in them for connecting the balancer with the side frames, while in the center of the lower part of the opening of each balancer a vertically oriented hole is made, formed by means of located opposite each other, in the longitudinal and cross section of the balance bar, inclined walls, expanding the hole to the bottom. In addition, in the transverse plane, the hole width "l" is in the range of values from 90 to 100 mm, in the longitudinal section of the balancer, the inclined walls of the hole are made at an angle "α" to the vertical axis of the opening, which is in the range of values from 35 to 50 degrees, and the conjugation of the inclined walls between them is made along the radius. Also, in the lower part of the balancer, on the outer surface of each longitudinally oriented inclined wall, at least one bolt is made, with a threaded hole made in it for fixing the blocker by means of fasteners.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:The essence of the claimed invention is illustrated by drawings:

Фиг. 1 – колесная пара с балансиром (изометрия);Fig. 1 - wheelset with a balancer (isometry);

Фиг. 2 – колесная пара с балансиром (вид сбоку);Fig. 2 - wheelset with a balancer (side view);

Фиг. 3 – сечение А-А;Fig. 3 - section A-A;

Фиг. 4 – балансир (изометрия);Fig. 4 - balancer (isometry);

Фиг. 5 – балансир (вид спереди);Fig. 5 - balancer (front view);

Фиг. 6 – сечение Б-Б;Fig. 6 - section B-B;

Фиг. 7 – вид В.Fig. 7 - view B.

Реализация предложенного технического решения может быть выполнена следующим образом:The implementation of the proposed technical solution can be performed as follows:

Колесная пара трехосной тележки грузового железнодорожного вагона (фиг. 1 и 2), включает в себя ось 1 с напрессованными на нее колесами 2 и коническими подшипниковыми узлами 3. Также включает балансиры 4, каждый из которых представляет собой стальную отливку с ассиметрично выполненными концевыми частями 5, 6 и замкнутыми в средней части арочным проемом 7. Арочный проем 7 содержит опорные 8 и упорные 9 поверхности которыми балансир устанавливается на подшипниковый узел 3. В каждой концевой части 5 и 6 балансира 4 выполнен проем 23 предназначенный для размещения боковой рамы тележки и ограниченный вертикальными стенками 10 и 11 с выполненными в них отверстиями 12 для соединения балансира 4 с боковыми рамами. По центру нижней части 13 арочного проема 7 каждого балансира 4 выполнено вертикально ориентированное отверстие 14. Отверстие 14 образовано посредством расположенных друг напротив друга, в продольном и поперечном сечении балансира, наклонных стенок 15, 16 и 17, 18, расширяющих отверстие 14 к низу. В поперечной плоскости ширина «l» отверстия 14 составляет 100 мм. В продольном сечении балансира 4 наклонные стенки 17 и 18 отверстия 14 в балансире 4 выполнены под углом «α» к вертикальной оси проема 7 равным 40 градусам. Наклонные стенки 15, 16 и 17, 18 стенки отверстия 14 сопряжены между собой по радиусу. В нижней части 13 балансира 4 на наружной поверхности каждой продольно ориентированной наклонной стенки 15 и 16 выполнено по одной бонке 19. В бонках 19 выполнены отверстия 20 с резьбой для крепления блокиратора 21 посредством крепежных элементов 22 представляющих собой болт и стопорную шайбу.The wheelset of a three-axle bogie of a freight railway car (FIGS. 1 and 2) includes an axle 1 with wheels 2 pressed onto it and tapered bearing assemblies 3. It also includes balancers 4, each of which is a steel casting with asymmetrically made end parts 5 , 6 and closed in the middle part of the arched opening 7. The arched opening 7 contains supporting 8 and thrust 9 surfaces with which the balance bar is installed on the bearing assembly 3. In each end part 5 and 6 of the balance bar 4, an opening 23 is made designed to accommodate the side frame of the cart and limited by vertical walls 10 and 11 with holes 12 made in them for connecting the balancer 4 with the side frames. A vertically oriented hole 14 is made in the center of the lower part 13 of the arched opening 7 of each balance bar 4. The hole 14 is formed by inclined walls 15, 16 and 17, 18 located opposite each other in the longitudinal and transverse section of the balance bar, expanding the hole 14 to the bottom. In the transverse plane, the width "l" of the hole 14 is 100 mm. In the longitudinal section of the balance bar 4, the inclined walls 17 and 18 of the holes 14 in the balance bar 4 are made at an angle "α" to the vertical axis of the opening 7 equal to 40 degrees. Inclined walls 15, 16 and 17, 18 of the wall of the hole 14 are conjugated with each other along the radius. In the lower part 13 of the balance bar 4, on the outer surface of each longitudinally oriented inclined wall 15 and 16, one bolt 19 is made. In the bolts 19, threaded holes 20 are made for fastening the blocker 21 by means of fasteners 22, which are a bolt and a lock washer.

Таким образом, в процессе эксплуатации, при прохождении подвижным составом пунктов технического контроля, средствами контроля (приемник инфракрасного излучения) будет осуществляться беспрепятственный съем показаний нагрева подшипниковых узлов 3 непосредственно с корпуса подшипника.Thus, in the process of operation, when the rolling stock passes technical control points, the control means (infrared radiation receiver) will carry out unhindered readings of the heating of bearing assemblies 3 directly from the bearing housing.

Claims

1. A wheel pair of a three-axle bogie of a freight railway car, including an axle with wheels pressed onto it and bearing assemblies, balancers, each of which is a steel casting with asymmetrically made end parts and an arched opening closed in the middle part, having support and thrust surfaces under the bearing assembly, while in each end part of the balancer there is an opening for placing the side frame of the bogie, limited by vertical walls with holes made in them for connecting the balancer with the side frames, characterized in that a vertically oriented hole is made in the center of the lower part of the opening of each balancer, formed by means of inclined walls located opposite each other, in the longitudinal and cross section of the balance bar, expanding the hole downwards.

2. A wheel pair of a three-axle bogie according to claim 1, characterized in that in the transverse plane the width of the hole "l" is in the range of values from 90 to 100 mm.

3. A wheel pair of a three-axle bogie according to claim 1, characterized in that in the longitudinal section of the balancer, the inclined walls of the hole are made at an angle "α" to the vertical axis of the opening, which is in the range of values from 35 to 50 degrees.

4. A wheel pair of a three-axle bogie according to claim 1, characterized in that at least one bolt is made in the lower part of the balancer on the outer surface of each longitudinally oriented inclined wall, with a threaded hole made in it for attaching the blocker by means of fasteners.

5. A wheel pair of a three-axle bogie according to claim 1, characterized in that the inclined walls of the hole in the balancer are conjugated along the radius.