Тележка двухосная грузового вагона

Авторы патента:

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к двухосным тележкам грузовых вагонов и предназначена для установки под грузовыми вагонами магистральных железных дорог с осевой нагрузкой 23,5 тс на ось колеи 1520 мм. Технический результат предлагаемой полезной модели: снижение динамических воздействий на путь и уменьшение коэффициента вертикальной динамики вагона, увеличение коэффициента запаса прочности тележки и увеличение срока эксплуатации тележки, взаимозаменяемость тележки. Технический результат достигается тем, что двухосная тележка грузового вагона содержит боковые рамы и надрессорную балку выполненные усиленной конструкции в виде стальных отливок по вакуумно-пленочной технологии. С ребрами жесткости в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом боковой рамы, с расположенными подкрепляющими ребрами жесткости в центральном рессорном проеме по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонным боковой рамы. Надрессорная балка выполнена с опорой прямоугольной формы с отверстиями для резьбового крепления скользунов, расположенной на верхнем горизонтальной поясе. Тормозная рычажная передача с шарнирными соединениями, включающими износостойкие втулки, выполненные, по крайней мере, из композиционного материала. Центральное рессорное подвешивание с пружинами, выполненными высотой, определяемой величиной расчетного статического прогиба центрального рессорного подвешивания под тарой вагона и максимально допустимой нагрузкой вагона, причем фрикционные клинья выполнены, по крайней мере, из высокопрочного термоупрочненного чугуна с износостойкими накладками. Скользуны упругого типа установлены беззазорно - посредством резьбовых соединений.

Известна двухосная тележка грузового вагона ("Вагоны". Под редакцией Л.А.Шадура, М., Транспорт, 1980, с.182), содержащая центральное рессорное подвешивание, размещенное на двух боковых рамах, объединенных надрессорной балкой, гасители колебаний, колесные пары с буксовыми узлами, тормозную рычажную передачу.

Недостатками тележки являются повышенное динамическое воздействие на путь из-за увеличенной массы необрессоренных частей, и интенсивный износ трущихся поверхностей в узле опирания рамы на буксу и паре трения в клиновом фрикционном гасителе колебаний центрального рессорного подвешивания.

Наиболее близким аналогом к описываемой полезной модели, взятой за прототип, является двухосная тележка грузового вагона модели 18-100 «Уралвагонзавода» (статья И.Г.Морчиладзе, М.М.Соколов, А.В.Додонов «Сравнение конструктивных схем отечественной и зарубежной тележек для грузовых вагонов», журнал «Железные дороги мира», 08-2004), содержащая боковые рамы с верхним, нижним и наклонным поясами, центральным рессорным проемом и опорными поверхностями буксовых проемов, надрессорную балку, скользуны, колесные пары с буксовыми узлами, тормозную рычажную передачу с шарнирными соединениями, центральное рессорное подвешивание с пружинами и фрикционными клиньями. Боковая рама, выполнена в виде цельнолитой рамной конструкции, корпус роликовой буксы тележки выполнен в виде цилиндрического стакана, рессорный проем боковой рамы тележки выполнен в расчете на установку семипружинного рессорного комплекта и также оснащен клиновыми фрикционными гасителями колебаний, надрессорная балка выполнена в виде цельнолитого бруса равного сопротивления с цилиндрическим подпятником и скользунами жесткого типа. Балка снабжена технологическими отверстиями, а на концевых частях - наклонными поверхностями для установки фрикционных клиньев рессорного подвешивания, которые совместно с пружинными комплектами определяют ее положение относительно боковых рам.

Основными недостатками прототипа являются:

- применение боковой рамы и надрессорной балки типовой конструкции из низкоуглеродистой стали, что уменьшает коэффициент запаса усталостной прочности литых деталей тележки и межремонтный период по пробегу вагона;

- несовершенство конструкции скользунов (скользуны жесткого типа с регулируемым зазором), что ухудшает ходовые качества вагона, увеличивает воздействие на путь, приводит к снижению износостойкости элементов тележки;

- повышенный уровень коэффициента вертикальной динамики обрессоренных частей тележки, что приводит к увеличению интенсивности динамического воздействия на элементы верхнего строения пути и несущие элементы металлоконструкции вагона в целом.

Технический результат предлагаемой полезной модели: снижение динамических воздействий на путь и уменьшение коэффициента вертикальной динамики вагона, увеличение коэффициента запаса прочности тележки и увеличение срока эксплуатации тележки, универсальность тележки.

Технический результат достигается тем, что в двухосную тележку грузового вагона, боковые рамы с верхним, нижним и наклонным поясами, центральным рессорным проемом и опорными поверхностями буксовых проемов, надрессорную балку, скользуны, колесную пару с буксовыми узлами, тормозную рычажную передачу с шарнирными соединениями, центральное рессорное подвешивание с пружинами и фрикционными клиньями, введены износостойкие элементы; боковые рамы и надрессорная балка выполнены усиленной конструкции, с ребрами жесткости в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом боковой рамы, с расположенными подкрепляющими ребрами жесткости в центральном рессорном проеме по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонным боковой рамы; надрессорная балка выполнена с опорой прямоугольной формы с отверстиями для резьбового крепления скользунов, расположенной на верхнем горизонтальной поясе; шарнирные соединения тормозной рычажной передачи с износостойкими втулками, выполненными, по крайней мере, из композиционного материала; пружины центрального рессорного подвешивания выполнены высотой, определяемой величиной расчетного статического прогиба центрального рессорного подвешивания под тарой вагона и максимально допустимой нагрузкой вагона; фрикционные клинья выполнены, по крайней мере, из высокопрочного термоупрочненного чугуна с износостойкими накладками, выполненными, например, из полиуретана. Боковые рамы и надрессорные балки выполнены, по крайней мере, в виде стальных отливок по вакуумно-пленочной технологии. Скользуны, по крайней мере, упругого типа, установлены беззазорно - посредством резьбовых соединений.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что за счет увеличения высоты пружин центрального рессорного подвешивания и соответственно увеличения их статического прогиба и применения беззазорных скользунов упругого типа снижаются динамические воздействия на путь и уменьшается коэффициент вертикальной динамики вагона; за счет повышения износостойкости, долговечности буксового проема боковой рамы при применении боковых рам и надрессорной балки усиленной конструкции увеличивается коэффициент запаса прочности тележки и срок эксплуатации тележки, обеспечивается взаимозаменяемость с тележками других типов за счет введения конструкции опоры скользунов.

На фиг.1 изображен вид спереди, фиг.2 - вид сверху, фиг.3 - боковая рама, где приняты следующие обозначения:

- центральное рессорное подвешивание - 1; боковая рама - 2; надрессорная балка - 3; скользун - 4; колесная пара - 5; буксовый узел - 6; триангель - 7; верхний пояс боковой рамы - 8; буксовый проем - 9; нижний пояс боковой рамы - 10; опорная плита - 11; наклонный пояс боковой рамы - 12; центральный рессорный проем - 13; ребра жесткости - 14; подкрепляющие ребра - 15; опоры для скользунов - 16; износостойкая прокладка - 17; бонки - 18; бурты - 19; фрикционная планка - 20; сменный износостойкий элемент - 21; фрикционные клинья - 22; кронштейн боковой рамы - 23; опорная балка авторежима - 24; буксовые челюсти - 25; подпятник - 26; технологическое окно - 27, площадка для фрикционных планок - 28, направляющие - 29, кольцевые приливы - 30, верхний горизонтальный пояс надрессорной балки - 31, шарнирные соединения - 32 с износостойкими втулками - 33, износостойкий диск - 34.

Двухосная тележка грузового вагона содержит центральное рессорное подвешивание 1 с фрикционными клиньями 22, размещенное на двух боковых рамах 2, объединенных надрессорной балкой 3, колесные пары 5 с буксовыми узлами 6, триангели 7. Боковые рамы 2 и надрессорная балка 3, изготовлены в виде стальной отливки методом вакуумно-пленочной формовки, что позволяет свести к минимуму неоднородности отливок, улучшить их механические свойства, а также увеличить коэффициент запаса прочности и тем самым увеличить срок эксплуатации тележки в целом. В прототипе боковые рамы выполнены литьем другой технологии.

Боковая рама 2 тележки грузового вагона содержит: верхний пояс 8 замкнутого коробчатого сечения с консолями, образующими буксовые проемы 9; нижний пояс замкнутого сечения 10 с опорной плитой 11 для установки рессорного комплекта; два наклонных пояса 12 замкнутого сечения с технологическими окнами 27, связывающих верхний 8 и нижний 10 пояса; центральный рессорный проем 13, ограниченный опорной плитой 11, верхним поясом 8 и наклонными поясами 12.

В зоне соединения нижнего пояса 10 с каждым наклонным поясом 12 выполнены ребра жесткости 14. Боковая рама 2 снабжена дополнительными подкрепляющими ребрами 15, расположенными в центральном рессорном проеме 13 по радиусному сопряжению верхнего пояса 8 с наклонным 12.

Пружины центрального рессорного подвешивания 1 выполнены из шлифованного прутка с дробеструйным упрочнением, с высотой, определяемой величиной расчетного статического прогиба центрального рессорного подвешивания под тарой вагона и максимально допустимой нагрузкой вагона (статический прогиб рессорного подвешивания под максимально допустимой нагрузкой брутто - 68 мм, статический прогиб рессорного подвешивания под тарой при нагрузке колесной пары на рельсы 60 кН - 12 мм, у прототипа - статический прогиб рессорного подвешивания от массы брутто - 46-50 мм, от тары - 8 мм).

Пружины с увеличенным статическим прогибом дают возможность снизить колебания извилистого движения тележки, уменьшить воздействие на путь, улучшить динамику вагона в целом и уменьшить износ деталей тележки.

Нижняя часть среднего проема боковой рамы 2 образует опорную плиту 11 с размещенными на ней бонками 18 и буртами 19 для фиксации внутренних и наружных пружин рессорного комплекта 1. На вертикальных стенках среднего проема выполнены специальные вертикальные площадки 28 для крепления фрикционных планок 20 со сменными износостойкими элементами 21, направляющие 29 которых служат для ограничения поперечных перемещений фрикционных клиньев 22.

Буксовые проемы 9 в верхней части имеют кольцевые приливы 30, которыми боковая рама 2, через сменную износостойкую прокладку 17, опирается на буксы 6, а по бокам - буксовые челюсти 25.

Боковая рама предлагаемой полезной модели усилена в зонах, наиболее подверженных развитию дефектов: буксовый проем и угол рессорного проема, износостойкими прокладками и ребрами жесткости соответственно; увеличено поперечное сечение верхнего пояса в зоне буксового проема, благодаря чему боковая рама тележки обладает коэффициентом запаса усталостной прочности 1,8 (у прототипа - 1,4).

Надрессорная балка 3 содержит верхний горизонтальный пояс 31, в центральной части которого расположен подпятник 26, с размещенным внутри износостойким элементом выполненный в виде диска 33. По обе стороны от подпятника на специальных площадках 16 посредством резьбовых соединений установлены беззазорные скользуны упругого типа 4, (в тележке прототипе мод. 18-100 - скользуны жесткого типа, вылиты заодно с надрессорной балкой). Опорными поверхностями надрессорная балка 3 опирается на фрикционные клинья 22 рессорного подвешивания 1, включающего в себя по семь двухрядных пружин с увеличенным статическим прогибом.

Опора скользуна 16 надрессорной балки 3 представляет собой ровные слегка выступающие над основной поверхностью горизонтального верхнего пояса 31 площадки, выполненные прямоугольной формы с фрезерной обработкой, с отверстиями для резьбового крепления, благодаря чему появляется возможность установки съемных скользунов различной модификации. В зависимости от типа подвижного состава, тележка может быть оборудована:

- беззазорными скользунами упругого типа;

- скользунами жесткого типа с регулируемым зазором.

Шарнирные соединения 32 тормозной рычажной передачи тележки содержат износостойкие втулки 33, выполненные, например, из полиуретана.

Таким образом, применение фрикционных клиньев с износостойкими элементами, беззазорных скользунов упругого типа, пружин с увеличенным статическим прогибом дает возможность снизить колебания извилистого движения тележки, уменьшить воздействие на путь, улучшить динамику вагона в целом и уменьшить износ деталей тележки. Благодаря применению метода вакуумно-пленочной формовки для изготовления боковых рам и надрессорной балки улучшены прочностные характеристики в их опасных сечениях. Применение в шарнирных соединениях тормозной рычажной передачи износостойких втулок позволяет увеличить срок эксплуатации тележки.

В предлагаемой полезной модели тележки применен ряд новых конструктивных и технологических решений, позволивших увеличить межремонтный период по пробегу грузовых вагонов до 500 тыс. км и гарантийный срок эксплуатации до 4 лет. Она успешно прошла испытания и готовится к серийному выпуску в 2009 г.

1. Двухосная тележка грузового вагона, содержащая боковые рамы с верхним, нижним и наклонным поясами, центральным рессорным проемом и опорными поверхностями буксовых проемов, надрессорную балку, скользуны, колесную пару с буксовыми узлами, тормозную рычажную передачу с шарнирными соединениями, центральное рессорное подвешивание с пружинами и фрикционными клиньями, отличающаяся тем, что введены износостойкие элементы, боковые рамы и надрессорная балка выполнены усиленной конструкции, с ребрами жесткости в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом боковой рамы, с расположенными подкрепляющими ребрами жесткости в центральном рессорном проеме по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонным боковой рамы, надрессорная балка выполнена с опорой прямоугольной формы с отверстиями для резьбового крепления скользунов, расположенной на верхнем горизонтальной поясе, шарнирные соединения тормозной рычажной передачи с втулками, выполненными, по крайней мере, из композиционного материала, пружины центрального рессорного подвешивания выполнены высотой, определяемой величиной расчетного статического прогиба центрального рессорного подвешивания под тарой вагона и максимально допустимой нагрузкой вагона, фрикционные клинья выполнены, по крайней мере, из высокопрочного термоупрочненного чугуна с износостойкими элементами.

2. Двухосная тележка грузового вагона по п.1, отличающаяся тем, что боковые рамы и надрессорные балки выполнены, по крайней мере, в виде стальных отливок по вакуумно-пленочной технологии.

3. Двухосная тележка грузового вагона по п.1, отличающаяся тем, что скользуны по крайней мере, упругого типа.

4. Двухосная тележка грузового вагона по п.1, отличающаяся тем, что упругие скользуны установлены беззазорно - посредством резьбовых соединений.

5. Двухосная тележка грузового вагона по п.1, отличающаяся тем, что износостойкие элементы фрикционных клиньев выполнены, по крайней мере, из полиуретана.