БОКОВАЯ РАМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ТЕЛЕЖКИ

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструкции боковой рамы железнодорожной тележки.

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент РФ на изобретение RU 2116921, «Амстед Индастриз Инкорпорейтед», публ. 10.08.1998), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. Нижний угол рессорного проема рамы выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс переходит в ограничители подклиновой пружины

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент США US 5481986, «Amsted Industries)), публ. 09.01.1996), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. Нижний угол рессорного проема рамы выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы.

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент США US 5718177, «Amsted Ind.», публ. 17.02.1998), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. Нижний угол рессорного проема указанной рамы выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, а верхняя поверхность перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс переходит в ограничители подклиновой пружины.

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент США US 6125767, «Amsted Ind.», публ. 03.10.2000), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. Нижний угол рессорного проема выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, и переходит в ограничители подклиновой пружины.

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент РФ на изобретение RU 2246416, ОАО «КВСЗ», публ. 20.02.2005), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. В указанной раме нижний угол рессорного проема выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс переходит в ограничители подклиновой пружины.

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент РФ на полезную модель RU 41687, ЗАО «ВИРА ЛТД», публ. 10.11.2004), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. Нижний угол рессорного проема указанной рамы выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс переходит в ограничители подклиновой пружины.

Известна боковая рама железнодорожной тележки в виде стальной отливки (патент США US 6823800 В2, Berg et al., публ. 30.11.2004), состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. В данном техническом решении нижний угол рессорного проема выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс; верхняя поверхность перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс и переходит в ограничители подклиновой пружины.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является боковая рама железнодорожной тележки, выполненная в виде стальной отливки (патент РФ на изобретение RU 2323843, АО «Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского», публ. 10.05.2008), состоящей из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части рессорного проема расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. По контуру сочленения внутренней челюстной направляющей с наклонным поясом выполнена U-образная перемычка, образуя отверстие в наклонном поясе. Нижний угол рессорного проема выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, вместе с этим, верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы и переходит в ограничители подклиновой пружины, наружная поверхность которых повторяет конфигурацию выполненного с помощью сопряженных между собой радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса. Один из сопрягаемых радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса имеет центр, совпадающий с центром бонки подклиновой пружины.

У ближайшего аналога RU 2323843 (и у ряда других описанных выше аналогов) одна из наиболее нагруженных зон боковой рамы, а именно нижний угол рессорного проема, выполнена в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, причем верхняя поверхность перехода переходит в ограничители подклиновой пружины. Кроме того, в RU 2323843 верхняя поверхность упомянутого перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, а один из сопрягаемых радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса имеет центр, совпадающий с центром бонки подклиновой пружины.

Выполнение нижнего угла рессорного проема в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, с одной стороны, отрицательно влияет на равномерность распределения напряжений от эксплуатационных нагрузок в указанной опасной зоне, с другой стороны, в совокупности с выполнением верхней поверхности перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс в виде продолжения перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, не только отрицательно влияет на равномерность распределения напряжений, но и одновременно усложняет изготовление литейной формы и отливки рамы.

Технической задачей, решаемой изобретением, является устранение перечисленных выше недостатков наиболее близкого аналога, а именно решается техническая проблема, заключающаяся в получении более равномерного распределения напряжений от эксплуатационных нагрузок в месте перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс при одновременном улучшении технологичности устройства.

Заявленное изобретение позволяет обеспечить достижение технического результата, который заключается в более равномерном распределении напряжений от эксплуатационных нагрузок и, как результат, в обеспечении надежности в процессе эксплуатации боковой рамы при одновременном улучшении технологических свойств боковой рамы.

Заявленная боковая рама железнодорожной тележки, как и наиболее близкий аналог, представляет собой стальную отливку, содержащую верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой, а также связывающие верхний и нижний пояса два наклонных пояса замкнутого сечения с вертикальными колонками. В боковых стенках наклонных поясов с вертикальными колонками образованы технологические отверстия с наружной и внутренней отбуртовками. Кроме того, боковые поверхности каждого наклонного пояса связаны наклонной внутренней перемычкой, влитой одним концом во внутреннюю отбуртовку технологического отверстия, а рессорный проем ограничен опорной площадкой нижнего пояса, верхним поясом и вертикальными колонками.

При этом достижение указанного выше технического результата обусловлено наличием совокупности следующих существенных отличительных признаков изобретения:

- нижний угол рессорного проема выполнен в виде наклонной поверхности, образующей плавный переход вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс;

- нижняя (внутренняя) поверхность перехода повторяет конфигурацию верхней (наружной поверхности), т.е. выполнена также в виде наклонной поверхности, при этом нижняя поверхность перехода плавно сопряжена с наклонной внутренней перемычкой, соединяющей боковые поверхности наклонного пояса и влитой одним (верхним) концом в отбуртовку технологического отверстия рамы, а другим (нижним) - в зону перехода от вертикальной колонки рамы к нижнему горизонтальному поясу, а именно к опорной площадке рессорного проема;

- угол между вертикалью и наклонной поверхностью, образующей переход вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, не менее чем в полтора раза меньше угла между вертикалью и наклонной внутренней перемычкой, соединяющей боковые стенки наклонного пояса и влитой во внутреннюю отбуртовку технологических отверстий рамы.

Кроме того, наклонная поверхность сформирована из прямолинейного наклонного участка, сопрягаемого с вертикальной колонкой рамы и горизонтальной опорной площадкой нижнего пояса рессорного проема с помощью радиусных переходов.

Заявленное изобретение позволяет достичь более равномерного распределения напряжений от эксплуатационных нагрузок в опасной зоне (нижний угол рессорного проема) при одновременном упрощении изготовления литейной формы и улучшении технологичности отливки.

Как показали исследования, необходимо совместное выполнение двух условий: первое - выполнение нижнего угла рессорного проема в виде описанного выше перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, а второе - чтобы угол между вертикалью и наклонной поверхностью, образующей переход вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, был не менее чем в полтора раза меньше угла между вертикалью и наклонной внутренней перемычкой, соединяющей боковые стенки наклонного пояса и влитой во внутреннюю отбуртовку технологических отверстий рамы, при этом наклонная поверхность, сформирована из прямолинейного наклонного участка, сопрягаемого с вертикальной колонкой рамы и горизонтальной опорной площадкой нижнего пояса рессорного проема с помощью радиусных переходов. Использование сочетания указанной совокупности взаимозависимых существенных отличительных признаков вместе с другими существенными признаками, включенными в формулу изобретения, позволяет обеспечить достижение указанного технического результата.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - боковая рама железнодорожной тележки, главный вид;

на фиг. 2 - место А на фиг. 1;

на фиг. 3 - фрагмент вида сверху на опорную площадку для рессорного комплекта боковой рамы.

На чертежах позициями обозначено:

1 - верхний пояс; 2 - консоли; 3 - буксовые проемы; 4 - нижний пояс; 5 -опорная площадка; 6 и 7 - наклонные пояса; 8 и 9 - технологические отверстия; 10 - рессорный проем; 11 и 12 - вертикальные колонки; 13 - наружная отбуртовка технологического отверстия; 14 - внутренняя отбуртовка технологического отверстия; 15 - наклонная внутренняя перемычка, влитая во внутреннюю отбуртовку технологического отверстия и соединяющая боковые стенки наклонного пояса; 16 - бонка; 17 - ограничитель; 18 - наклонная поверхность перехода наружной поверхности вертикальной колонки в горизонтальную наружную поверхность нижнего пояса (опорную площадку); 19 - наклонная поверхность перехода нижней внутренней поверхности вертикальной колонки в горизонтальную внутреннюю поверхность нижнего пояса; 20 - криволинейная поверхность сопряжения наклонной поверхности 19 нижней внутренней поверхности перехода с наклонной внутренней перемычкой 15.

Боковая рама железнодорожной тележки состоит из верхнего пояса 1 замкнутого сечения с консолями 2, образующими буксовые проемы 3, нижнего пояса 4 замкнутого сечения с опорной площадкой 5 для рессорного комплекта. Опорная площадка 5 нижнего пояса, расположенная горизонтально, предназначена для установки рессорного комплекта тележки. Два наклонных пояса 6 и 7 замкнутого сечения с технологическими отверстиями 8 и 9 и две вертикальные колонки 11 связывают верхний пояс 1 и нижний пояс 4. Рессорный проем 10 снизу ограничен опорной площадкой 5 нижнего пояса 4, сверху - верхним поясом 1 и по боковым сторонам - двумя вертикальными колонками 11 и 12.

Боковые стенки наклонных поясов 6, 7 совместно с боковыми стенками верхнего пояса 1 образуют вертикальные боковые поверхности, параллельные продольной плоскости рамы, при этом в указанных вертикальных боковых поверхностях выполнены упомянутые выше технологические отверстия 8 и 9, имеющие по своему контуру наружную 13 и внутреннюю 14 отбуртовки.

От внутренней отбуртовки 14 технологического отверстия 8 (или 9) отходит влитая в нее наклонная внутренняя перемычка 15 наклонного пояса 6 (или 7), соединяющая его боковые поверхности, при этом наклонная внутренняя перемычка 15 своим нижним окончанием влита в зону перехода вертикальной колонки 11 в опорную площадку 5 рессорного проема 10. На горизонтальной поверхности опорной площадки 5 нижнего пояса 4 отлиты бонки 16 и ограничители 17, предназначенные соответственно для установки подклиновых(?) пружин и предотвращения их смещения. Центр радиусов R перехода боковой стенки нижнего пояса 4 в боковую стенку наклонного пояса 6 (или 7) смещен по горизонтальной оси на величину «е» относительно центра бонки 16 в направлении от поперечной вертикальной плоскости боковой рамы (см. фиг. 3).

Нижний угол рессорного проема 10 выполнен в виде наклонной поверхности 18, образующей переход наружной поверхности вертикальной колонки 11 рамы в наружную поверхность опорой площадки 5 нижнего пояса 4. Величина угла между вертикалью и наклонной поверхностью 18 не менее, чем в полтора раза меньше угла между вертикалью и наклонной внутренней перемычкой 15, соединяющей боковые стенки наклонного пояса 6 (или 7) и влитой во внутреннюю отбуртовку технологических отверстий рамы. В частном случае выполнения угол между вертикалью и наклонной поверхностью 18 перехода наружной поверхности вертикальной колонки 11 рамы в горизонтальную наружную поверхность нижнего пояса 4 может составлять 25°(±5°), а угол между вертикалью и наклонной внутренней перемычкой может составлять 50°(±5°). Наклонная поверхность, сформирована из прямолинейного наклонного участка, сопрягаемого с вертикальной колонкой 11 рамы и горизонтальной опорной площадкой 5 нижнего пояса 4 рессорного проема 10 с помощью радиусных переходов.

Внутренняя (нижняя) поверхность перехода внутренней поверхности вертикальной колонки 11 рамы во внутреннюю поверхность нижнего пояса 4, повторяет конфигурацию верхней наружной поверхности, т.е. внутренняя поверхность перехода выполнена также в виде аналогичной наклонной поверхности 19, при этом нижняя поверхность перехода плавно сопряжена криволинейной поверхностью 20 с наклонной внутренней перемычкой 15, влитой одним концом во внутреннюю отбуртовку 14 технологических отверстий 8 (или 9) рамы, а другим - в зону перехода от вертикальной колонки 11 рамы к нижнему поясу 4.