Результат интеллектуальной деятельности: Соединение буксы с боковой рамой тележки грузового вагона

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

Известна «Тележка грузового вагона (патент РФ №2292282, B61F5)», имеющая надрессорную балку, установленную на рессорных комплектах, размещенных в центральных проемах двух боковых рам, которые открытыми снизу консольными буксовыми вырезами, выполненными в виде усеченных сверху многогранных пирамид, совмещены с колесными парами через V-образные многослойные амортизаторы и адаптеры, имеющие сложную форму, соответственную особенностям буксовых вырезов.

За прототип принято изобретение «Соединение буксы с боковой рамой тележки грузового вагона (патент РФ на изобретение №2342271, B61F 5/30)». Соединение содержит адаптер буксового подшипника, установленный в буксовом вырезе, выполненном в консоли боковой рамы тележки так, что имеются только три опорные стороны без замкнутого силового контура. Между верхними опорными поверхностями буксового выреза тележки и адаптера буксового подшипника размещен упругий амортизатор. Кроме того, под нижней кромкой боковой поверхности буксового выреза закреплен блокиратор адаптера.

Недостатком конструкции соединения является наличие значительных опасных напряжений в верхних углах буксового выреза, создаваемых усилиями изгиба в двух плоскостях относительно консоли боковой рамы, которые вызывают образование трещин, чем снижают работоспособность вагонных тележек.

Техническое решение заявленного изобретения заключается в изменении буксового выреза путем создания неразрывного каркаса, монолитно объединенного с массивом боковых рам тележек, и дополнения адаптера антифрикционными накладками.

Технический результат достигается изменением системы и типа внутренних напряжений в металле, что повышает надежность и безопасность боковых рам тележек. Конструктивное решение преобразует внутренние напряжения в металле вокруг буксового выреза и снижает величины сухого трения в соединении взаимно уменьшают металлоемкость боковой рамы тележки.

Соединение буксы колесной пары с боковой рамой тележки железнодорожного вагона показано на фигуре 1 (условно изображена консоль с адаптером в технологической позиции установки его в вырез боковой рамы, а для выявления отгиба кромки сменной накладки один из наружных направляющих выступов адаптера не отмечен штриховкой). Боковая рама имеет две симметричных консоли 1, которые объединены монолитно с ее массивом. В обоих консолях 1 боковой рамы тележки выполнены двухпозиционные буксовые вырезы. Адаптеры 2 буксовых подшипников типовые и, как правило, по внешним граням подобны прямоугольным призмам с направляющими выступами 3, имеющимися на вертикальных ребрах. Смещение адаптеров 2 поперек пути совместно с колесной парой ограничено четырьмя направляющими выступами 3. Пространство между направляющими выступами 3 на каждой боковой грани адаптера 2 обеспечивает подвижное соединение его с верхней рабочей частью двухпозиционного буксового выреза боковой рамы и постоянство их положения относительно оси колесной пары (такая конструкция соединения и форма адаптера общеизвестны и являются типовыми). Упомянутая накладка имеет три секции: среднюю 4 и две крайние 5. Секции накладки соединены в разных плоскостях под прямыми углами П-образно соответственно конфигурации адаптера 2. Кромки крайних секций 5 накладки могут иметь отгибы 6, которые совмещены с направляющими выступами 3 между ними. Накладка выбрана относительно тонкой, например, равной 0,1-0,08 доли от любого размера сечения направляющего выступа 3 адаптера 2, в частности, его ширины. Вырезы удлинены, то есть каждый имеет верхнюю рабочую и нижнюю технологическую части, являющиеся позициями для адаптера. Части буксового выреза разных размеров соединены между собой по смежным сторонам. Ширина и высота нижней технологической части двухпозиционного буксового выреза каркаса выбраны соответственными максимальным габаритам торца адаптера 2, а именно с учетом наружных вертикальных направляющих выступов 3. Высота нижней технологической части буксового выреза выполнена не менее чем величина, измеренная между кромками низа адаптера 2 и верха направляющих выступов 3. Ширина верхней рабочей части двухпозиционного буксового выреза каркаса соответственна поперечному сечению адаптера 2 и, в частности, равна расстоянию между его гранями совместно с толщиной двух крайних секций 5 упомянутой накладки.

Особенностью технического решения боковой рамы 1 вагонной тележки является конструкция ободоподобных каркасов, имеющих полный охват буксовых вырезов со всех сторон в виде окантовки, в том числе, снизу.

Постоянство положения секций 4 и 5 накладки, размещенных на горизонтальной и боковых гранях адаптера 2, исключение поперечных и вертикальных перемещений их достигается четырьмя вертикальными направляющими выступами 3. Средняя секция 4 накладки удерживается от смещения ее крайними секциями 5. Поскольку секции 4 и 5 накладки, неразрывно объединены между собой и П-образная их ориентация в процессе работы изменяться не может то, они всегда функционируют надежно.

Для уменьшения сопротивления перемещению и износа контактных пар скольжения накладка выполнена из антифрикционного материала, например слоистого металлофторопласта. Антифрикционная накладка из слоистого металлофторопласта, кроме уменьшения сопротивления перемещению и износа контактных пар сухого трения, снижает величины сил и изгибающих моментов, действующих в соединении.

Соединение буксы колесной пары с боковой рамой тележки железнодорожного вагона работает следующим образом. Работа колесной пары и буксы ничем не отличается от общеизвестных подобных соединений за исключением благоприятного перераспределения внутренних напряжений в массиве консоли боковой рамы вагонной тележки, повышающих ее надежность.

Замкнутая конструкция ободоподобного каркаса консоли с полным охватом буксового выреза со всех сторон, в том числе снизу, существенно изменила внутренние напряжения в боковой раме. Явным образом, из-за значительного повышения скольжения в соединении, уменьшились, в частности, изгибающие нагрузки в опасных зонах верхних углов буксового выреза, что привело к сокращению случаев образования в них трещин. Предложенная конструкция несколько изменяет монтаж и демонтаж соединения. Нижнюю часть двухпозиционного буксового выреза помещают на один из адаптеров 2 буксы, смонтированный на оси колесной пары. При этом необходимо совместить крайние секции 5 накладки под нижними концами вертикальных направляющих выступов 3 адаптера 2. Поскольку их габариты (буксового выреза в технологической позиции и торца адаптера 2) соответственны, то нижняя часть выреза каркаса боковой рамы беспрепятственно проходит на адаптер 2. Теперь, боковую раму опускают (или колесную пару с адаптером 2 поднимают) так, чтобы достичь охвата вертикальными направляющими выступами 3 секций 4 и 5 накладки в рабочей верхней части буксового выреза. Соединение буксы колесной пары с боковой рамой тележки считается законченным при достижении адаптером 2 рабочей позиции с упором в верхнюю поверхность двухпозиционного буксового выреза.

При ободоподобном каркасе с полным охватом буксового выреза, в основном, действуют усилия растяжения, которые по величинам несколько меньше, чем изгибающие. Изменение типа напряжений и их величин позволило уменьшить металлоемкость боковой рамы. Кроме того, буксовый вырез с полным охватом ободоподобным каркасом позволил обойтись без, обязательного прежде, предварительного нагружения консоли, теперь измененной, до предела упругой деформации, что упростило технологию изготовления. Технология монтажа и демонтажа вагонной тележки при изменении конструкции боковой рамы по существу осталась прежней.