Результат интеллектуальной деятельности: НАДРЕССОРНАЯ БАЛКА ТЕЛЕЖКИ ДЛЯ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для использования в конструкции рамы тележки для грузовых вагонов.

Из книги «Конструирование и расчет вагонов» под ред. В.В.Лукина, изд. УМК МПС России, 2000 г, с.327 известна надрессорная балка тележки модели 18-100, которая имеет полую конструкцию замкнутого поперечного сечения и форму, близкую к брусу равного сопротивления изгибу, т.е. верхний и нижний пояса находятся под наклоном и поперечное сечение балки сужается к концам балки. Она отлита вместе с подпятником, служащим опорой для кузова вагона, и опорами для скользунов.

Недостатками известной конструкции являются отсутствие элементов, необходимых для установки различных типов скользунов, высокая повреждаемость надрессорной балки в районе технологического отверстия, расположенного в верхнем поясе.

Известна надрессорная балка тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс с усиленными технологическими отверстиями, причем верхний пояс включает в себя подпятник с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс с внутренним продольным ребром, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника (авторское свидетельство СССР №1220990, B61F 5/52, 1986 г.).

Недостатками описанных выше конструкций являются отсутствие элементов, необходимых для установки различных типов скользунов, высокая повреждаемость надрессорной балки в районе технологического отверстия, расположенного в верхнем поясе.

Ближайшим аналогом (прототипом) изобретения является надрессорная балка тележки, содержащая верхний пояс с технологическими отверстиями, включающий в себя подпятник с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс с внутренними продольными ребрами, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника. Верхний пояс надрессорной балки выполнен горизонтальным и вровень с опорной поверхностью подпятника. В вертикальных стенках надрессорной балки в районе установки скользунов расположены отверстия. Надрессорная балка этой конструкции позволяет устанавливать на нее упругороликовые скользуны, что в свою очередь улучшает динамические качества вагона (Тимофеев В.К. Тележка модели 18-578 повышает межремонтный пробег вагонов. Вагоны и вагонное хозяйство. 2006, №2(6), стр.26-28).

Недостатками такой конструкции является отсутствие возможности установки скользунов основных мировых производителей (A.Stucki и Miner), а также наличие дополнительного отверстия в вертикальной стенке в районе установки скользунов, которое является концентратором напряжений.

Задачей изобретения является увеличение прочности в районе технологических отверстий, расположенных в верхнем поясе надрессорной балки, обеспечение установки съемных скользунов различных производителей, минимизация затрат при изменении литой формы из надрессорной балки тележки 18-100 в заявляемую надрессорную балку.

Поставленная задача решается за счет того, что надрессорная балка тележки грузового вагона содержит верхний пояс с внутренним вертикальным ребром, подпятником с плоской опорной плитой и упорным кольцевым буртом, нижний пояс, вертикальные боковые стенки и расположенную между верхним и нижним поясами опорную колонку подпятника, причем верхний пояс выполнен с технологическими отверстиями и посадочными поверхностями под скользуны, при этом каждая посадочная поверхность под скользун выполнена в виде плоской площадки с отверстиями для крепления скользуна, имеющей в плане форму прямоугольника и сопрягающейся с вертикальными боковыми стенками надрессорной балки посредством плоских наклонных стенок, а с верхним поясом - посредством криволинейной стенки, при этом в зоне установки скользунов надрессорная балка выполнена с плавным переходом радиуса сопряжения вертикальных стенок с верхним поясом и радиуса сопряжения внутреннего вертикального ребра с верхним поясом от величины R₂ до величины R₁ на расстоянии в обе стороны от вертикальной плоскости симметрии плоской площадки под скользун.

Кроме того, соотношение радиусов сопряжения составляет R₂≥2R₁, a расстояние, на котором радиус сопряжения вертикальных стенок с верхним поясом и радиус сопряжения внутреннего вертикального ребра с верхним поясом изменяется от величины R₂ до величины R₁, составляет от 10 до 400 мм.

При этом технологические отверстия, расположенные в верхнем поясе, выполнены с усилением в виде скругленного выступа на наружной поверхности.

Вертикальный пояс в предпочтительном варианте исполнения выполнен без отверстия в вертикальной стенке в зоне установки скользунов, а каждая посадочная поверхность под скользун выполнена с системой отверстий, обеспечивающих возможность крепления разных типов скользунов.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- каждая посадочная поверхность под скользун выполнена в виде плоской площадки с отверстиями для крепления скользуна;

- плоская площадка под скользун имеет в плане форму прямоугольника со скругленными углами;

- плоская площадка под скользун сопрягается с вертикальными боковыми стенками надрессорной балки посредством плоских наклонных стенок, а с верхним поясом - посредством криволинейной стенки;

- в зоне установки скользунов надрессорная балка выполнена с плавным переходом радиуса сопряжения вертикальных стенок с верхним поясом и радиуса сопряжения внутреннего вертикального ребра с верхним поясом от величины R₂ до величины R₁ на расстоянии в обе стороны от вертикальной плоскости симметрии плоской площадки под скользун;

- соотношение радиусов сопряжения составляет R₂≥2R₁;

- расстояние, на котором радиус сопряжения вертикальных стенок с верхним поясом и радиус сопряжения внутреннего вертикального ребра с верхним поясом изменяется от величины R₂ до величины R₁, составляет от 10 до 400 мм;

- технологические отверстия, расположенные в верхнем поясе, выполнены с усилением в виде скругленного выступа на наружной поверхности;

- вертикальный пояс выполнен без отверстия в вертикальной стенке в зоне установки скользунов;

- каждая посадочная поверхность под скользун выполнена с системой отверстий, обеспечивающих возможность крепления разных типов скользунов.

Анализ изобретения на соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень» показал, что вертикальный пояс согласно предложенному изобретению выполнен таким же, как у надрессорной балки тележки модели 18-100, т.е. без отверстия в вертикальной стенке в районе установки скользунов. Однако один этот отличительный признак не позволяет существенно увеличить прочность изделия. В заявленном изобретении по сравнению с надрессорными балками тележек моделей 18-100 и 18-578, во-первых, дополнительно усилены технологические отверстия, расположенные в верхнем поясе надрессорной балки, а во-вторых, посадочное место скользуна выполнено в виде плоской фрезерованной площадки, сопрягающейся с вертикальными боковыми стенками посредством плоских наклонных стенок, а с верхним поясом - криволинейной стенкой. Указанные признаки в совокупности с выполнением вертикального пояса без отверстия в вертикальной стенке приводят к значительному уменьшению концентрации напряжений в этой зоне.

Техническим результатом от использования изобретения является увеличение прочности надрессорной балки.

Усиление надрессорной балки в зоне установки скользунов, обусловленное плавным переходом радиуса сопряжения вертикальных стенок и внутреннего вертикального ребра с верхним поясом, в сочетании с выполнением посадочного места под скользун в виде плоской фрезерованной площадки, сопрягающейся с вертикальными боковыми стенками посредством плоских наклонных стенок, а с верхним поясом - криволинейной стенкой, на которую непосредственно устанавливается скользун, уменьшает градиент концентрации напряжений в данной зоне.

Дополнительным техническим результатом от использования предлагаемой надрессорной балки является ее высокая технологичность и, кроме того, возможность минимизировать затраты при изменении литой формы из надрессорной балки тележки модели 18-100 в заявляемую надрессорную балку. Заявляемая надрессорная балка, как и прототип, позволяет устанавливать съемные скользуны, но в отличие от прототипа посадочное место скользуна в заявленном изобретении имеет универсальную конструкцию, что позволяет устанавливать на надрессорную балку различные типы и модели скользунов, в том числе зарубежных производителей (A.Stucki, Miner), упругороликового скользуна производства ОАО "Уралвагонзавод", а также специально разработанного жесткого съемного скользуна производства ЗАО «Промтрактор-Вагон».

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг.1 - надрессорная балка, главный вид.

На фиг.2 - сечение А-А фиг.1.

На фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1.

На фиг.4 - сечение В-В фиг.1.

На фиг.5 - сечение Г-Г фиг.1.

На фиг.6 - сечение Д-Д фиг.1.

На фиг.7 - сечение Е-Е фиг.1.

На фиг.8 - надрессорная балка с унифицированной системой отверстий, обеспечивающих установку разных типов и моделей скользунов.

Надрессорная балка (фиг.1) содержит верхний пояс 1, включающий в себя подпятник 2 (фиг.3) с плоской опорной плитой 3 (фиг.2) и упорным кольцевым буртом 4 (фиг.2), нижний пояс 5 (фиг.1), с внутренним продольным ребром 6 (фиг.2), вертикальные боковые стенки 7 (фиг.2) и расположенную между верхним 1 (фиг.1) и нижним поясами 5 (фиг.1) опорную колонку подпятника 8 (фиг.3).

Посадочные места 9 скользунов расположены симметрично относительно вертикальной оси надрессорной балки. Каждое из посадочных мест выполнено в виде плоской горизонтальной фрезерованной площадки, сопрягающейся с вертикальными боковыми стенками 7 посредством плоских наклонных стенок 13, а с верхним поясом 1 - криволинейной стенки 14, на которую непосредственно устанавливается скользун. Горизонтальная фрезерованная площадка 9 выполнена (при виде в плане) по форме прямоугольника со скругленными углами.

В зоне установки скользунов надрессорная балка усилена за счет плавного перехода сопряжения вертикальных боковых стенок 7 с верхним поясом 1 и сопряжения внутреннего вертикального ребра 6 с верхним поясом 1 от радиуса R₂ до радиуса R₁ на расстоянии А и Б в обе стороны от середины площадки 9 по ширине балки, при этом R₂≥2R₁. На посадочное место 9 скользуна (фиг.2) могут устанавливаться различные типы скользунов, которые крепятся на надрессорной балке болтами через отверстия 10 (фиг.2, фиг.8). Расположение отверстий 10 (фиг.8) обусловлено конструктивным исполнением скользунов и образует унифицированную систему, позволяющую обеспечить возможность крепления различных типов скользунов. Регулировка высоты скользунов под вагоном производится путем установки металлических пластин на ответную часть скользуна, расположенную на раме вагона.

Технологическое отверстие 11 (фиг.2), расположенное в верхнем поясе 1 (фиг.1), содержит усиление 12 (фиг.2). Усиление представляет собой скругленный выступ, расположенный по всему контуру технологического отверстия.

Также предусмотрена возможность за счет системы отверстий (фиг.8) установки съемного жесткого скользуна, позволяющая унифицировать тележку, которая может подкатываться под все типы грузовых вагонов, эксплуатируемых на магистральных железных дорогах РФ.