Железнодорожная тележка
Заявляемая полезная модель относится к конструкциям ходовых частей железнодорожного подвижного состава. Железнодорожная тележка содержит надрессорную балку, на верхней горизонтальной поверхности которой выполнен подпятник с размещенным износостойким элементом в виде чаши, и установлены на площадках посредством резьбовых соединений упруго-катковые скользуны, корпуса которых снабжены износостойкими скобами, взаимодействующими с износостойкими колпаками упругих полимерных демпферов, и установленными на торцевых поверхностях демпферного отсека овальной формы. На боковых стенках надрессорной балки, под площадками для скользунов, выполнены овальные отверстия, продольные оси которых расположены на горизонтальной плоскости, проходящую через горизонтальную ось балки, а отношение длины отверстия по большей оси к ширине отверстия по меньшей оси не более 2, при этом во внутренней полости концевых частей балки выполнены вертикальные ребра, соединяющие верхний и нижний пояса, проходящие через продольную ось балки и продолжающуюся на длину от вертикальной оси горизонтальной опорной поверхности, превышающую не более чем в 1, 2 раза расстояние от указанной оси до перехода горизонтальной опорной поверхности в наклонный пояс. Вместе с этим, вертикальное ребро в концевой внутренней полости надрессорной балки, со стороны подпятника выполнено с плавным переходом в верхней части к технологическому отверстию, а в нижней части к наклонному поясу.
Заявляемая полезная модель относится к конструкциям ходовых частей железнодорожного подвижного состава.
Известна конструкция тележки железнодорожного грузового вагона модели 18-100 [И.Ф.Пастухов, В.В.Лукин, Н.И.Жуков «Вагоны», М., «Транспорт», 1988, стр.74], содержащая литую надрессорную балку коробчатого сечения, равного сопротивления изгибу, на верхней поверхности которой, выполнен подпятник и жесткие скользуны. В подпятник может устанавливаться износостойкая чаша [Патент РФ на полезную модель №33076 от 09.06.2003], которая устанавливается посредством заплавки вырезов в чаше. Надрессорная балка устанавливается на рессорные комплекты [Свидетельство РФ на полезную модель №16482 от 26.06.2000], подклиновые пружины которых выше пружин под надрессорной балкой, расположенные в центральных проемах боковых рам, а фрикционные клинья своими вертикальными поверхностями взаимодействуют с соответствующими поверхностями боковых рам посредством плавающих планок [Патент РФ на изобретение №1654078 от 18.10.88]. Боковые рамы буксовыми проемами через износостойкие прокладки [Патент РФ на изобретение №2200681 от 17.01.01] установлены на буксовых узлах колесных пар, в которых попарно установлены радиальные подшипники. Колесные пары затормаживаются с помощью тормозных колодок, закрепленных на триангелях, приводимых в действие тормозной рычажной передачей.
Недостатком данной конструкции является ее малый межремонтный пробег, который лимитируется конструкцией подшипникового узла. Использование жестких скользунов, помимо их повышенного износа, не позволяет гасить низкоамплитудные колебания кузова относительно тележки, что способствует их передаче на фрикционные гасители колебаний рессорного комплекта, наклонные поверхности которых, вместе с наклонными
поверхностями надрессорных балок также подвержены повышенному износу. Вместе с этим, технологические отверстия на боковых стенках балки расположены в недоступной зоне для крепления отъемных скользунов, а верхний пояс выполнен ломанной формы с возвышением, что способствует повышению центра тяжести вагона в целом. Внутренние вертикальные ребра проходят почти на всю длину надрессорной балки, что выполнено без учета перераспределения нагрузки по всей длине балки и создает излишнюю ее жесткость в центральной части, что ведет к увеличению металлоемкости изделия.
Также известна конструкция двухосной тележки ASF ["Car and Locomotive Cyclopedia", Simmons-Boardman Publishing Corporation, N.Y., 1970], содержащая надрессорную балку [US, Патент №5086708 от 01.11.1990] коробчатого сечения, равного сопротивления изгибу, на верхней горизонтальной поверхности которой, выполнен подпятник и площадки для установки упругих [US, Патент №5601031 от 14.06.1994] или упруго-катковых скользунов. Надрессорная балка установлена на рессорных комплектах наклонные поверхности фрикционных клиньев которых, снабжены износостойкими накладками [US, Патент №4953471 от 04.08.1989]. Боковые рамы буксовыми проемами установлены через износостойкие вкладыши на адаптерах кассетных подшипников осей колесных пар.
Конструкция данной тележки выбрана в качестве прототипа.
Ее недостатком является конструктивная невзаимозаменяемость отдельных узлов с используемыми и вновь выпускаемыми тележками, что обуславливается необходимостью фиксации адаптеров на опорной поверхности буксового проема. Нерациональное расположение технологических отверстий создает трудности при установке стержней для отливки балки и затрудняет доступ при установке скользунов. Труднодоступность мест фиксации скользунов предусматривает применение специального инструмента. Вместе с этим, корпус упругого скользуна выполнен цилиндрической формы, что позволяет проворачиваться упругому элементу
вместе с колпаком. Это приводит к повышенному износу вертикальных поверхностей корпуса и колпака при их взаимном возвратно-поступательном движении.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель состоит в создании конструкции железнодорожной тележки, обладающей повышенной надежностью, полной взаимозаменяемостью с используемыми конструкциями, обеспечивающей свободный доступ к местам установки скользунов и межремонтный пробег до 500 тыс. км.
Поставленная задача решается следующим образом. На опорную площадку надрессорной балки железнодорожной тележки устанавливают упруго-роликовые скользуны, каждый из которых состоит из двух отсеков: демпферного и роликового. При этом, демпферный отсек выполнен овальной формы, а на его торцевых поверхностях установлены износостойкие скобы, взаимодействующие с колпаком упругого полимерного демпфера. На боковых стенках надрессорной балки, под площадками для скользунов, выполнены овальные отверстия, продольные оси которых расположены на горизонтальной плоскости, проходящую через горизонтальную ось балки, а отношение длины отверстия по большей оси к ширине отверстия по меньшей оси не более 2, при этом во внутренней полости концевых частей балки выполнены вертикальные ребра, соединяющие верхний и нижний пояса, проходящие через продольную ось балки и продолжающуюся на длину от вертикальной оси горизонтальной опорной поверхности, превышающую не более чем в 1, 2 раза расстояние от указанной оси до перехода горизонтальной опорной поверхности в наклонный пояс, а вертикальное ребро в концевой внутренней полости надрессорной балки, со стороны подпятника выполнено с плавным переходом в верхней части к технологическому отверстию, а в нижней части к наклонному поясу. Вместе с этим, кассетный подшипник колесной пары, ось которой изготовлена из непрерывно-литой вакуумированной стали, воспринимает нагрузку от боковых рам посредством корпуса буксы.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что железнодорожная тележка содержит надрессорную балку, выполненную в виде бруса коробчатого сечения, равного сопротивления изгибу, на верхней горизонтальной поверхности которой выполнен подпятник с размещенным износостойким элементом в виде чаши, и установлены на площадках посредством резьбовых соединений упруго-катковые скользуны, корпуса которых снабжены износостойкими скобами, взаимодействующими с износостойкими колпаками упругих полимерных демпферов, и установленными на торцевых поверхностях демпферного отсека овальной формы. На боковых стенках надрессорной балки, под площадками для скользунов, выполнены овальные отверстия, продольные оси которых расположены на горизонтальной плоскости, проходящую через горизонтальную ось балки, а отношение длины отверстия по большей оси к ширине отверстия по меньшей оси не более 2, при этом во внутренней полости концевых частей балки выполнены вертикаль ные ребра, соединяющие верхний и нижний пояса, проходящие через продольную ось балки и продолжающуюся на длину от вертикальной оси горизонтальной опорной поверхности, превышающую не более чем в 1, 2 раза расстояние от указанной оси до перехода горизонтальной опорной поверхности в наклонный пояс. Вместе с этим, вертикальное ребро в концевой внутренней полости надрессорной балки, со стороны подпятника выполнено с плавным переходом в верхней части к технологическому отверстию, а в нижней части к наклонному поясу. Надрессорная балка установлена опорными поверхностями на рессорных комплектах, включающих в себя по семь двухрядных пружин повышенной гибкости, две из которых, выполнены большей высоты и установлены под фрикционными клиньями с полиуретановыми накладками на наклонных поверхностях, а вертикальными поверхностями взаимодействующих с соответствующими поверхностями боковых рам посредством плавающих планок, размещенных в центральных проемах боковых рам. Боковые рамы опираются буксовыми проемами через закрепленные износостойкие прокладки на буксовые узлы, в которых на оси,
изготовленной из непрерывно-литой вакуумированной стали, закреплены подшипники кассетного типа. Колесные пары затормаживаются с помощью тормозных колодок, установленных на башмаках, закрепленных на триангелях, оснащенных устройством параллельного отвода колодок торсионного типа.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - общий вид железнодорожной тележки;
фиг.II - надрессорная балка;
фиг.III - скользун;
фиг.VI - буксовый узел.
Железнодорожная тележка состоит из колесных пар, ось 1 которых выполнена из непрерывно-литой вакуумированной стали, а кассетные подшипники 28 установлены в корпусе буксы 2. На буксовых узлах 2 установлены боковые рамы 3, посредством износостойких прокладок 4. В центральных проемах боковых рам, установлены рессорные комплекты 5, каждый из которых состоит из семи двухрядных пружин, при этом пружины, установленные под клиньями 6, выполнены большей высоты, чем пружины, установленные под надрессорной балкой 7. На наклонной поверхности фрикционного клина 6 установлена полиуретановая накладка 8, а своей вертикальной поверхностью фрикционный клин 6 взаимодействует через плавающую планку 9 с фрикционной поверхностью боковой рамы 3. Надрессорная балка 7 выполнена с горизонтальным верхним поясом 10, в центральной части которой выполнен подпятник 11 с установленной износостойкой чашей 12 и разнесенными на ширину колеи площадками 13 для установки скользунов 14. Надрессорная балка выполнена в виде бруса коробчатого сечения, равного сопротивления изгибу, при этом, на вертикальных стенках 15 под площадками для скользунов 14, выполнены овальные отверстия 16, продольные оси которых расположены на горизонтальной плоскости, проходящую через горизонтальную ось балки 17, а отношение длины L отверстия по большей оси к ширине отверстия по
меньшей оси Н не более 2, при этом во внутренней полости концевых частей балки выполнены вертикальные ребра 18, соединяющие верхний 10|и нижний 19 пояса, проходящие через продольную ось балки и продолжающуюся на длину S от вертикальной оси 20 горизонтальной опорной поверхности 21, не превышающую в 1, 2 раза расстояние V от указанной оси до перехода горизонтальной опорной поверхности 21 в наклонный пояс 22.
Скользуны 14, установленные с помощью резьбовых соединений на площадках 13 надрессорных балок 7, состоят из двухсекционного корпуса 23, в одном из которых размещен ролик 24, а в другом демпфер 25. При этом демпферный отсек выполнен овальной формы, на торцевых поверхностях которого установлены износостойкие скобы 26, взаимодействующие с колпаком 27, изготовленным из износостойкой стали.
Технический результат от использования заявляемой полезной модели, заключается в следующем.
Изготовление оси колесной пары из непрерывнолитой вакуумированной стали, позволяет повысить усталостную надежность оси, по сравнению с используемой в настоящее время, исключить образование литейных дефектов в теле отливки оси, что позволит уменьшить ее диаметр, влияющий на величину необрессоренной массы.
Опирание боковой рамы на подшипники кассетного типа через буксу обеспечивает взаимозаменяемость новой колесной пары с уже используемыми, что снижает эксплуатационные расходы при ремонте вагонов.
Изготовление демпферной части скользуна овальной формы, позволило избежать проворачивания колпака демпфера, что вместе с постановкой износостойких скоб на торцевые поверхности демпферного отсека, ведет к снижению его износа и избежанию заклинивания.
Выполнение верхнего пояса надрессорной балки горизонтальным обеспечило снижение центра тяжести вагона и повысило технологичность изготовления отливки надрессорной балки. Выполнение на боковых
вертикальных стенках надрессорной балки с обеих сторон, под опорными площадками скользунов овальных отверстий, продольные оси которых расположены на горизонтальной плоскости, проходящую через горизонтальную ось балки, обеспечило свободный доступ обслуживающего персонала к местам крепления скользунов на опорных площадках надрессорной балки, что позволяет производить их крепление и контроль с применением стандартных инструментов.
Выполнение отношения длины отверстия по большей оси к ширине отверстия по меньшей оси не более 2 позволило обеспечить надежную фиксацию стержней при отливке надрессорной балки по всей ее длине, распределив тем самым вертикальные нагрузки по боковым стенкам между технологическими отверстиями.
Размещение во внутренней полости концевых частей балки вертикальных ребер, соединяющих верхний и нижний пояса и проходящих через продольную ось балки позволило разнести воспринимаемую вертикальную нагрузку по всему сечению концевой части надрессорной балки, а выполнение их на длину от вертикальной оси горизонтальной опорной поверхности, превышающую не более чем в 1, 2 раза расстояние от указанной оси до перехода горизонтальной опорной поверхности в наклонный пояс снизить массу надрессорной балки и одновременно компенсировать снижение жесткости балки в сечении проходящем через площадку для скользуна, вызванного изготовлением дополнительных технологических отверстий.
Выполнение вертикального ребра в концевой внутренней полости надрессорной балки, со стороны подпятника с плавным переходом в верхней части к технологическому отверстию, а в нижней части к наклонному поясу обеспечило плавное повышение восприятия ребром вертикальной нагрузки, в зависимости от удаления от подпятникового узла, что позволяет избежать образования концентраторов напряжений в местах соединения ребра с верхним и нижним поясом.
В настоящее время на данную конструкцию разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы и проводятся их всесторонние испытания.
Заявляемая конструкция разработана по инициативе Заявителя, без выполнения работ по государственному контракту.
1. Железнодорожная тележка содержит надрессорную балку, выполненную в виде бруса коробчатого сечения, равного сопротивлению изгибу, на верхней горизонтальной поверхности которой выполнен подпятник с размещенным износостойким элементом в виде чаши и установлены на площадках посредством резьбовых соединений упруго-катковые скользуны, установленную опорными поверхностями на рессорных комплектах, включающих в себя по семь двухрядных пружин повышенной гибкости, две из которых выполнены большей высоты и установлены под фрикционными клиньями с полиуретановыми накладками на наклонных поверхностях, а вертикальными поверхностями взаимодействующих с соответствующими поверхностями боковых рам посредством плавающих планок, размещенных в центральных проемах боковых рам, опирающихся буксовыми проемами через закрепленные износостойкие прокладки на буксовые узлы колесных пар, затормаживаемых с помощью тормозных колодок, установленных на башмаках, закрепленных на триангелях, оснащенных устройством параллельного отвода колодок торсионного типа, отличающаяся тем, что на боковых вертикальных стенках надрессорной балки с обеих сторон, под опорными площадками скользунов выполнены овальные отверстия, продольные оси которых расположены на горизонтальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось балки, а отношение длины отверстия по большей оси к ширине отверстия по меньшей оси не более 2, при этом во внутренней полости концевых частей балки выполнены вертикальные ребра, соединяющие верхний и нижний пояса, проходящие через продольную ось балки и продолжающиеся на длину от вертикальной оси горизонтальной опорной поверхности, превышающую не более чем в 1,2 раза расстояние от указанной оси до перехода горизонтальной опорной поверхности в наклонный пояс.
2. Железнодорожная тележка по п.1, отличающаяся тем, что вертикальное ребро в концевой внутренней полости надрессорной балки, со стороны подпятника выполнено с плавным переходом в верхней части к технологическому отверстию, а в нижней части - к наклонному поясу.
3. Железнодорожная тележка по п.1, отличающаяся тем, что корпус упруго-каткового скользуна снабжен износостойкими скобами, взаимодействующими с износостойким колпаком упругого полимерного демпфера и установленными на торцевых поверхностях демпферного отсека овальной формы.
4. Железнодорожная тележка по п.1, отличающаяся тем, что кассетный подшипник колесной пары, ось которой изготовлена из непрерывно-литой вакуумированной стали, воспринимает нагрузку от боковых рам посредством корпуса буксы.
