Боковая рама тележки грузового вагона
Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, а также симметрично расположенные относительно продольной оси рамы внутренние ребра-перемычки, соединяющие изнутри боковые стенки рамы, при этом боковая рама снабжена симметрично расположенными относительно продольной оси рамы вертикальными опорами, размещенными между боковыми стенками рамы вдоль них и соединяющими нижнюю стенку консолей, образующих буксовые проемы, в области радиусного перехода в нижнюю стенку наклонного пояса с внутренними ребрами-перемычками на части их длины, причем каждое внутреннее ребро-перемычка выполнено соединяющим боковые стенки рамы от окантовки технологического окна до начала радиусного перехода нижней стенки консоли в нижнюю стенку наклонного пояса. Технический результат - повышение надежности работы и долговечности боковой рамы тележки грузового вагона при улучшении ее технологических свойств боковой рамы.
Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.
Известна боковая рама тележки грузового вагона по патенту США US 5546869, 1996 г., содержащая верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, в которой конструкция боковой рамы выполнена с подкрепляющими наружными ребрами в зоне сочленения верхнего пояса рамы с ее боковыми поясами (фиг.2 и 2A).
Известна также боковая рама тележки грузового вагона по патенту США US 4351242, 1982 г., в которой в месте сопряжения верхнего и наклонных поясов боковой рамы приварены усиливающие накладки.
В известной из патента США US 6543367, 2003 г. боковой рамы тележки грузового вагона ее стенка в месте радиусного сопряжения верхнего и наклонного поясов боковой рамы выполнена увеличенной толщины, также имеются наклонные ребра на каждой из стенок наклонного пояса, подкрепляющие отверстие облегчения
Ближайшим аналогом полезной модели является боковая рама тележки грузового вагона по патенту РФ 
2380256, 2010 г., которая содержит верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, при этом в конструкцию боковой рамы введены симметрично расположенные относительно продольной оси рамы внутренние ребра-перемычки, соединяющие изнутри боковые стенки рамы, при этом каждое из ребер-перемычек расположено, по меньшей мере, по части боковых стенок верхнего пояса, по боковым стенкам зоны перехода от верхнего пояса к наклонному поясу, и, по меньшей мере, по части боковых стенок наклонного пояса. В каждом ребре-перемычке рамы выполнено технологическое отверстие. При этом внутренние ребра-перемычки, соединяющие боковые стенки рамы, расположены так, что частично проходят в непосредственной близости от технологических окон наклонных поясов
Во всех приведенных выше аналогах, в том числе в ближайшем аналоге, решалась задача увеличения прочности рамы в зоне сопряжения нижней стенки верхнего пояса с наклонным поясом, так как все случаи поломки рам при испытаниях и эксплуатации связаны с превышением допустимых напряжений в нижней части рамы на указанном участке сопряжения наклонных поясов с верхним поясом, в зоне технологических окон и внутренней радиусной части буксового проема. Однако окончательно эта задача не решена. Надежность и долговечность конструкции боковой рамы требует дальнейшего повышения.
В частности, в ближайшем аналоге - патенте РФ 2380256 для улучшения конструкционной прочности рамы в местах перехода от верхнего пояса к наклонному, а также для снижения напряжений, увеличения устойчивости боковых стенок при нагрузке в конструкцию боковой рамы по патенту РФ 2380256 введено внутреннее ребро-перемычка, соединяющее, по крайней мере, части верхнего пояса, зоны перехода от верхнего пояса к наклонному поясу и боковые стенки, по крайней мере, части наклонного пояса. Это позволило, с одной стороны, повысить устойчивость боковых стенок рамы в зоне подкрепления ребром и снизить величину напряжений за счет увеличения площади поперечного сечения, а, с другой стороны, создать в этом месте условия для равномерной кристаллизации и тем самым исключить возникновение литейных дефектов.
Однако надежность боковой рамы - ближайшего аналога при эксплуатации недостаточна.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности работы и долговечности боковой рамы тележки грузового вагона при улучшении ее технологических свойств.
Поставленная задача решается за счет того, что боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, а также симметрично расположенные относительно продольной оси рамы внутренние ребра-перемычки, соединяющие изнутри боковые стенки рамы, при этом боковая рама снабжена симметрично расположенными относительно продольной оси рамы вертикальными опорами, размещенными между боковыми стенками рамы вдоль них и соединяющими нижнюю стенку консолей, образующих буксовые проемы, в области радиусного перехода в нижнюю стенку наклонного пояса с внутренними ребрами-перемычками на части их длины, причем каждое внутреннее ребро-перемычка выполнено соединяющим боковые стенки рамы от окантовки технологического окна до начала радиусного перехода нижней стенки консоли в нижнюю стенку наклонного пояса. Кроме того, вертикальные опоры выполнены плавно сужающимися от нижней стенки к ребру-перемычке. При этом ширина вертикальной опоры в месте соединения с ребрами-перемычками составляет не менее половины длины внутреннего ребра-перемычки, а толщина вертикальной опоры равна ширине внутреннего ребра-перемычки. В месте соединения вертикальной опоры с нижней стенкой вертикальная опора выходит за пределы радиусного перехода от верхнего пояса к наклонному поясу и соединена с частью нижней стенки верхнего пояса и частью нижней стенки наклонного пояса.
Техническим результатом, получаемым при изготовлении и использовании боковой рамы тележки грузового вагона, является создание конструкции, обеспечивающей повышение надежности работы и долговечности боковой рамы и улучшение ее технологических свойств, обеспечиваемых за счет предложенного конструктивного исполнения боковой рамы, позволившего достичь более равномерную кристаллизацию при охлаждении отливки и за счет расположения в опасном сечении ребер-перемычек и вертикальных опор исключить возникновение литейных дефектов в области перехода от наклонных поясов к верхним поясам. Наличие вертикальных опор внутренних ребер-перемычек изменяет характер нагружения опасного сечения в месте перехода от наклонного пояса к верхнему поясу, происходит более равномерное перераспределение нагрузки, что позволяет повысить надежность и долговечность рамы. При этом вес конструкции рамы по сравнению с ближайшим аналогом практически не изменяется в связи с тем, что ребра-перемычки выполняются меньшей длины. С технологической точки зрения, при изготовлении заявленной конструкции обеспечено равномерное охлаждение отливки и отсутствие дефектов (усадочных раковин, рыхлот) в области перехода от наклонного пояса к верхнему поясу.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - боковая рама, общий вид;
на фиг.2 - разрез боковой рамы (фрагмент);
на фиг.3 - разрез готового изделия (место, соответствующее сечению A-A на фиг.2).
Боковая рама тележки грузового вагона состоит из верхнего пояса 1 с консолями 2, образующими буксовые проемы 3, нижнего пояса 4 замкнутого сечения с опорной площадкой 5 для рессорного комплекта. Два наклонных пояса 6 и 7 связывают верхний 1 и нижний пояс 4. В наклонных поясах выполнены с технологические окна 8 и 9.
Центральный рессорный проем 10 ограничен опорной площадкой 5 для рессорного комплекта нижнего пояса 4, верхним поясом 1 и вертикальными поясами 11 для установки планок.
Симметрично расположенные относительно продольной оси рамы внутренние ребра-перемычки 12 соединяют боковые стенки рамы 13 и 14. Ребра-перемычки 12 выполнены изогнутыми в соответствии с формой нижней стенки 15 в месте перехода от консолей, образующих буксовые проемы, к нижней стенке наклонного пояса 6 (и 7).
Боковая рама снабжена вертикальными опорами 16 для внутренних ребер-перемычек 12. Вертикальные опоры 16 расположены между боковыми стенками 13 и 14 рамы, ориентированы вдоль боковых стенок и соединены с ребрами-перемычками 12 посередине между боковыми стенками 13 и 14, образуя в сечении Т-образную форму с ребрами-перемычками, а вместе с нижней стенкой 15 и боковыми стенками 13 и 14 - сечение коробчатого типа.
Вертикальные опоры 16 расположены в продольной плоскости боковой рамы в области радиусного перехода от консолей к наклонному поясу. Вертикальные опоры 16 выполнены плавно сужающимися кверху, к месту соединения с ребром-перемычкой.
Ширина вертикальной опоры 16 в месте соединения с ребрами-перемычками составляет не менее половины длины внутреннего ребра-перемычки 12, а толщина вертикальной опоры 16 примерно соответствует (или равна) ширине внутреннего ребра-перемычки.
В месте соединения вертикальной опоры с нижней стенкой 15 вертикальная опора выходит за пределы радиусного перехода от консоли к наклонному поясу, т.е. соединена помимо нижней стенки радиусного перехода еще и с частью нижней стенки консоли и частью нижней стенки наклонного пояса.
По своей длине каждое внутреннее ребро-перемычка 12 расположено от окантовки технологического окна по длине радиусного перехода от консоли к наклонному поясу.
Промышленная применимость. Боковую раму тележки грузового вагона изготавливают на автоматической формовочной линии литьем в песчано-глинистые формы с получением стальной отливки, подлежащей дальнейшей механической обработке, обычно применяемой для изделий такого рода. Стержни изготавливают на стержневых автоматах с продувкой триэтиламином.
1. Боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, а также симметрично расположенные относительно продольной оси рамы внутренние ребра-перемычки, соединяющие изнутри боковые стенки рамы, отличающаяся тем, что боковая рама снабжена симметрично расположенными относительно продольной оси рамы вертикальными опорами, размещенными между боковыми стенками рамы и соединяющими нижнюю стенку консолей, нижнюю стенку радиусных переходов в нижнюю стенку наклонных поясов с внутренними ребрами-перемычками, причем каждое внутреннее ребро-перемычка выполнено соединяющим боковые стенки рамы от окантовки технологического окна до начала радиусного перехода нижней стенки консоли в нижнюю стенку наклонного пояса.
2. Боковая рама по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные опоры выполнены плавно сужающимися от нижней стенки к ребру-перемычке.
3. Боковая рама по п.1, отличающаяся тем, что ширина вертикальной опоры в месте соединения с ребрами-перемычками составляет не менее половины длины внутреннего ребра-перемычки, а толщина вертикальной опоры равна ширине внутреннего ребра-перемычки.
4. Боковая рама по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в месте соединения вертикальной опоры с нижней стенкой вертикальная опора выходит за пределы радиусного перехода от верхнего пояса к наклонному поясу и соединена с частью нижней стенки верхнего пояса и частью нижней стенки наклонного пояса.
