Рама боковая трехэлементной тележки грузового вагона

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается трехэлементных тележек грузовых вагонов. С целью повышения усталостной прочности боковой рамы тележки между верхней и нижней полками нижнего пояса в зоне опирания двухрядных подклиновых пружин выполнены дополнительные жесткие элементы. Эти жесткие элементы, передают деформации из плоскости верхней полки нижней полке и, таким образом, включают в работу все сечение нижнего пояса проема для центрального рессорного комплекта. Вследствие чего усталостная прочность рамы в зоне нижних углов центрального рессорного проема увеличивается.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается трехэлементных тележек грузовых вагонов.

В грузовом железнодорожном транспорте в качестве ходовых частей вагонов широкое распространение получили трехэлементные тележки с одно или двухступенчатым рессорным подвешиванием, в которых используются рамы боковые литой или сварной конструкции. К таким конструкциям относятся, например, тележки Motion Control M-976 Truck System (США), QCZ56 (Китай), ICF i MD45/52 (Германия), 18-100, 18-131, 18-578, 18-579, 18-194-1 (Россия) и 18-7020, 18-755, 18-781, 18-1711 (Украина) и др.

Начиная с боковых рам тележек УВЗ [1], ЦНИИ-ХЗ-О [2] и их модификаций [3, 4, 5, 6 и 7] и заканчивая последними разработками [8 и 9], отличительной особенностью рам боковых является выполнение их в виде одной стальной отливки или сварной конструкции, в средней части которой расположен проем для центрального рессорного комплекта, а по концам - проемы (открытые или закрытые с боковых сторон) для буксовых узлов колесных пар. Сечения наклонных поясов и колонок проема для центрального рессорного комплекта боковых рам имеют корытообразную форму с некоторым загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок нижнего пояса этого проема имеет замкнутое коробчатое сечение. По бокам к ним примыкают полки, создающие опорную поверхность для установки центрального рессорного комплекта и являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок. Балки с таким профилем опорной поверхности для установки центрального рессорного комплекта хорошо сопротивляются изгибу и кручению. Однако конструкция узла перехода нижнего пояса в вертикальные колонки проема, несмотря на наличие внутреннего наклонного ребра, являющегося продолжением верхнего пояса и соединяющего боковые стенки колонок, имеет недостаточную прочность. Результаты испытаний на усталостную прочность рам боковых трехэлементных тележек [10] и опыт эксплуатации тележек модели 18-100 (ЦНИИ-ХЗ-О) показывает, что наиболее часто возникают разрушения (трещины) в нижних углах проема для центрального рессорного комплекта со стороны кронштейнов для подвески триангелей.

В связи с переходом железных дорог на эксплуатацию грузовых вагонов повышенной грузоподъемности, актуальным становится повышение усталостной прочности боковых рам тележек, в том числе и по нижним углам проема для центрального рессорного комплекта.

Прототипами изобретения являются боковые рамы тележек моделей 18-100 и 18-578, используемые под вагонами с нагрузкой от оси на рельсы 23,5 тонны и тележек моделей 18-194-1 и 18-4129, предназначенных для перспективных грузовых вагонов с нагрузкой от оси на рельсы 25,0 тонн.

Целью изобретения является повышение усталостной прочности боковых рам трехэлементных тележек.

Эта цель достигается введением дополнительных жестких элементов между верхней и нижней полками нижнего пояса проема для центрального рессорного комплекта в зоне расположения подклиновых пружин.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в том, что повышается усталостная прочность боковой рамы тележки и создаются предпосылки для ее длительной (не менее 32 лет) эксплуатации.

Суть технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид рамы боковой с буксовыми проемами открытого типа трехэлементной тележки со стороны кронштейнов подвески триангеля;

на фиг.2 - общий вид рамы боковой с буксовыми проемами закрытого типа трехэлементной тележки со стороны кронштейнов подвески триангеля;

на фиг.3 - проем для центрального рессорного комплекта: - слева - сечение А-А по фиг.1; - справа - сечение Б-Б по фиг.2;

на фиг.4 - поперечный разрез нижнего пояса рамы боковой в зоне установки подклиновых пружин центрального рессорного комплекта;

на фиг.5 - продольный разрез нижнего пояса в зоне перехода в вертикальные колонки рамы боковой;

на фиг.6 - варианты исполнения жестких связей в виде колонн;

на фиг.7 - вариант расположения жестких связей в нижнем поясе рамы боковой.

Рама боковая трехэлементной тележки (Фиг.1 и 2) выполнена в виде одной стальной отливки или сварной конструкции, в средней части которой расположен проем для центрального рессорного комплекта 1, а по концам - проемы для буксовых узлов колесных пар открытого 2 или закрытого 3 типа (Фиг.3). Внутренние очертания буксовых проемов закрытого типа выполнены в виде усеченной сверху многогранной пирамиды, основание которой остается открытым. Грани пирамиды 7 выполнены таким образом, что имеют форму полностью соответствующую форме упругих элементов, передающих нагрузку от рамы через адаптер на буксовый узел колесной пары. Буксовые проемы открытого типа имеют в верхней части кольцевые приливы 8, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам - буксовые челюсти 9. Сечения вертикальных колонок 4 и наклонных поясов (для рам с открытым типом буксовых

проемов) 5 имеют корытообразную форму с некоторым загибом наружу концов полок 6. Сечение наклонных поясов рам с закрытым типом буксового проема имеет -образное сечение 7 с загибом внутрь концов полок. Горизонтальный участок верхнего пояса проема 10 имеет овалообразное сечение с продольно расположенными отверстиями 11 в нижней части. Горизонтальный участок нижнего пояса 12 имеет замкнутое коробчатое сечение 13 (Фиг.4). Заподлицо к верхней полке 14 коробчатого сечения с обеих сторон примыкают полки 15, создающие опорную поверхность 16 (Фиг.3) для установки рессорного комплекта и являющиеся опорами 17 для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок.

С целью повышения усталостной прочности боковой рамы между верхней 14 и нижней 18 полками нижнего пояса 12 в зоне опирания двухрядных подклиновых пружин 19 выполнены дополнительные жесткие элементы 20 или 21 (Фиг.4, 5 и 6). Жесткие элементы 20 выполнены в виде ребра, длина которого соизмерима со средним диаметром наружной подклиновой пружины. Жесткие элементы 21 представляют собой колонны, расположенные в зоне площадки ограниченной средним диаметром наружной подклиновой пружины. Жесткие элементы 20 и 21 могут располагаться как по продольной оси нижнего пояса проема для центрального рессорного комплекта боковой рамы, так и на некотором расстоянии «а» от продольной оси, предпочтительно параллельно ей (Фиг.7).

Положительный эффект достигается за счет того, что дополнительные жесткие элементы 20 или 21 воспринимают на себя деформации верхней полки 14 коробчатого сечения нижнего пояса проема для рессорного комплекта, вызванные силовыми воздействиями внутренней подклиновой пружины 22 в процессе движения вагона. Эти усилия прилагаются к полке 14 в промежутке между вертикальными стенками 23 коробчатого сечения нижнего пояса. Жесткие элементы 20 или 21, передают деформации из плоскости полки 14 полке 18 и, таким образом, включают в работу все сечение нижнего пояса 12. Вследствие чего усталостная прочность рамы в зоне нижних углов рессорного проема увеличивается.

Источники информации:

1. Вагоны под редакцией М.В.Винокурова. Трансжелдориздат, 1953, стр.215-216, фиг.186.

2. Л.А.Шадур., И.И.Челноков, Л.Н.Никольский, Е.Н.Никольский и др. Вагоны. «Транспорт», 1965, стр.147-148, рис.100.

3. Железнодорожная тележка. ФГУП «ПО Уралвагонзавод» Патент RU 42992 U1

4. Тележка грузового вагона. ОАО «Алтайвагонзавод». Патент RU 2224673 С2

5. Тележка железнодорожного вагона. ГУП «ПО Уралвагонзавод». Патент RU 2200681 С2

6. Железнодорожная грузовая тележка для повышенных скоростей движения. ФГУП «ЦКБ ТМ». Патент RU 39558 U1.

7. Тележка двухосная для грузовых железнодорожных вагонов колеи 1520 мм. ГУП «УО ВНИИЖТ». Патент RU 42991 U1.

8. Двухосная тележка грузового вагона. ОАО «Крюковский вагоностроительный завод» (UA). Патент RU 2246416 С2.

9. Тележка двухосная для грузовых вагонов магистральных железных дорог. Радзиховский А.А. (UA), Воронович В.П. (RU). Патент модель RU 54347 U1.

10. Протокол №597 вiд 29 червня 2006 р. скорочених випробувань на втому балок надресорних (креслення 4129.00.001) та рам бокових (креслення 4129.00.002). ВЦ ПВ УкрНДIВ, 2006.

1. Рама боковая трехэлементной тележки, выполненная в виде стальной отливки или сварной конструкции, в средней части которой расположен проем для центрального рессорного комплекта, а по концам - проемы для буксовых узлов колесных пар открытого или закрытого типа; внутренние очертания буксовых проемов закрытого типа выполнены в виде усеченной сверху многогранной пирамиды, основание которой остается открытым, а грани пирамиды выполнены таким образом, что имеют форму полностью соответствующую форме упругих элементов, передающих нагрузку от рамы через адаптер на буксовый узел колесной пары; буксовые проемы открытого типа имеют в верхней части кольцевые приливы, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам - буксовые челюсти; сечения вертикальных колонок и наклонных поясов (для рам с открытым типом буксовых проемов) имеют корытообразную форму с некоторым загибом наружу концов полок, а сечение наклонных поясов рам с закрытым типом буксового проема имеет -образное сечение с загибом внутрь концов полок; горизонтальный участок верхнего пояса проема имеет овалообразное сечение с продольно расположенными отверстиями в нижней части, а горизонтальный участок нижнего пояса имеет замкнутое коробчатое сечение, заподлицо к верхней полке которого с обеих сторон примыкают полки, создающие опорную поверхность для установки рессорного комплекта и являющиеся опорами для наконечников триангелей в случае обрыва подвесок, отличающаяся тем, что между верхней и нижней полками нижнего пояса проема для центрального рессорного комплекта в зоне расположения подклиновых пружин установлены дополнительные элементы жесткости в виде ребра или в форме колонн.

2. Рама боковая трехэлементной тележки по п.1, отличающаяся тем, что элементы жесткости, выполненные в виде ребра, имеет длину соизмеримую со средним диаметром наружной подклиновой пружины.

3. Рама боковая трехэлементной тележки по п.1, отличающаяся тем, что элементы жесткости, выполненные в форме колонн, расположены в зоне площадки образованной средним диаметром наружной подклиновой пружины.

4. Рама боковая трехэлементной тележки по п.1, отличающаяся тем, что элементы жесткости между верхней и нижней полками нижнего пояса проема для центрального рессорного комплекта в зоне расположения подклиновых пружин могут располагаться как по продольной оси нижнего пояса боковой рамы, так и на некотором расстоянии «а» от продольной оси, предпочтительно параллельно ей.