Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек



Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек
Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог и способ построения типоразмерного ряда тележек

 


Владельцы патента RU 2608205:

Радзиховский Адольф Александрович (RU)
Гамзалов Станислав Джахпарович (RU)

Раскрыта конструкция двухосной трехэлементной грузовой тележки с измененной конструкцией надрессорной балки, боковых рам, центрального рессорного подвешивания и узла, передающего нагрузку от боковой рамы на подшипники колесных пар. Обеспечивается разработка новой конструкции типовой двухосной трехэлементной грузовой тележки с улучшенными характеристиками. 18 ил.

 

Группа изобретений относится к железнодорожному транспорту и касается двухосных трехэлементных тележек грузовых вагонов.

В грузовом железнодорожном транспорте в качестве ходовых частей вагонов широкое распространение получили двухосные трехэлементные тележки с одно или двухступенчатым рессорным подвешиванием, рама которых состоит из надрессорной балки и двух боковых рам опирающихся на подшипниковые узлы колесных пар. Например, тележка Motion Control М-976 Truck System (США), QCZ56 (Китай), ICF и MD 45/52 (Германия), 18-100, 18-131 (Россия) и 18-7020, 18-755, 18-781, 18-1711 (Украина) и др. Простые по конструкции и в обслуживании, трехэлементные тележки отличаются по конструкции основных функциональных узлов, состоящих из деталей не взаимозаменяемых в эксплуатации и имеют ряд характерных недостатков, основным из которых являются: повышенное динамическое воздействие на путь из-за увеличенной массы неподрессоренных частей, интенсивный износ колес, опорных поверхностей рам боковых на буксовые узлы колесных пар и вертикальных поверхностей в подшипниковом узле (букса - рама).

Известны патенты: US 97858672, ЕР 9898308243, RU 2224673 С2, RU 42992 U1, RU 2200681 С2, RU 39558 U1, RU 42991 U1 и др. направленные на устранение недостатков присущих трехэлементным тележкам, за счет упругого закрепления букс колесных пар в челюстях боковых рам с применением эластичных, резиновых, резинометаллических или эластомерных элементов, установленных на буксу, и применение скользунов постоянного контакта различного типа. Результаты испытаний грузовых тележек с упругим закреплением колесных пар свидетельствуют о необходимости их дальнейшего совершенствования для достижения более высоких динамических, прочностных и эксплуатационных качеств.

Известны патенты US 2004/0187726 А1, US 2004/0261652 А1, US 2005/0268813 А1, относящиеся к конструкции трехэлементных тележек, в буксовом подвешивании которых применяются упругие прокладки. Однако, как следует из исследований российских ученых [1], введение упругих прокладок в буксовое подвешивание «не позволяет уменьшить динамическую погонную нагрузку от тележки на путь», что значительно уменьшает эффективность использования таких технических решений на практике.

Известны так же патенты US 4134343 и GB 1573327, относящиеся к трехэлементным тележкам, в буксовом подвешивании которых между рамой и адаптером установлены резинометаллические упругие пружины V-образной формы. Применение таких пружин позволяет улучшить вертикальную динамику подвижного состава за счет достижения достаточно больших вертикальных прогибов буксового подвешивания и введения необходимых жесткостей между буксами и рамой тележки вдоль пути. Однако открытый тип надбуксовой части (т.н. челюсти) рамы тележки не позволяет резинометаллическим пружинам эффективно сопротивляться «забеганию» рам одна относительно другой, которое возникает при прохождении тележками кривых участков пути [1].

В стремлении максимально повысить эффективность работы железнодорожного транспорта, за счет повышения прочности и надежности ходовых частей, сокращения их типоразмеров, создания условий для применения единообразных технологий ремонта и обслуживания ходовых частей грузовых вагонов в эксплуатации, ОАО «ВНИИЖТ» разработал и Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации принят Межгосударственный стандарт ГОСТ 9246-2013 «Тележки двухосные трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия». ГОСТ предусматривает наличие в перспективном парке ходовых частей грузовых вагонов пяти типов тележек. При этом выделены главные и основные параметры тележек. Главный параметр определяет важнейшие эксплуатационные показатели тележек, не зависит от технических усовершенствований узлов тележки и технологии их изготовления, он определяет показатель прямого назначения тележки грузового вагона. Главными параметрами каждого типа тележек по ГОСТ 9246-2013 приняты максимальная расчетная статическая осевая нагрузка кН (тс), конструкционная скорость вагона (км/час) и минимальная расчетная масса вагона (103 кг). Основные параметры определяют качество тележек как совокупности свойств и показателей, определяющих соответствие тележек своему назначению. За основные параметры принимаются: масса тележки, размеры подпятника (диаметр на уровне опорной поверхности, глубина, конусность упорной поверхности), расстояние от уровня верха головок рельсов до опорной поверхности подпятника тележки, разность полных прогибов рессорного подвешивания тележки в вагонах с максимальной и минимальной расчетной массой и др.

Известно [2], что создание новых видов изделий, например: машин, технологического оборудования, тележек грузовых вагонов и др. часто приводит к выпуску излишне большой номенклатуры узлов и деталей, сходных по назначению и незначительно отличающихся по конструкции и размерам. Рациональное сокращение числа и размеров изготовляемых узлов и деталей, за счет унификации и типизации основных функциональных узлов тележек, заключающихся в разработке и принятии типовых конструктивных и технологических решений для рассматриваемого ряда на основе наиболее прогрессивных методов проектирования и изготовления, позволяет значительно повысить надежность и долговечность всего комплекса «подвижной состав - железнодорожный путь», сократить время на его ремонт и обслуживание в эксплуатации.

Типоразмерные ряды машин, в том числе и тележек грузовых вагонов, строятся исходя из значения их главных параметров с учетом теории подобия. В этом случае геометрические и массовые характеристики тележек (основные параметры) являются производными от эксплуатационных показателей (главных параметров) и в пределах ряда тележек могут изменяться по закономерностям, отличным от закономерностей изменения эксплуатационных показателей.

Наиболее близкой к предлагаемой группе изобретений является трехэлементная тележка Motion Control по патенту США 2004/0261652 А1. Тележка «содержит пару боковых рам, опирающихся на пару осей, каждая из которых оснащена парой колес прикрепленных к каждой оси и отделенных одна от другой расстоянием, соответствующим стандарту применяемой железнодорожной колеи. Боковые рамы расположены продольно по отношению к колее и передвигаются параллельно продольной оси вагона. Боковые рамы состоят из верхнего звена, работающего на сжатие, звена, работающего на растяжение, стоек, прижимных планок, основания и крыши основания. Полая надрессорная балка расположена поперечно по отношению к продольной оси железнодорожного вагона, она соединяет боковые рамы и поддерживает корпус вагона. Подпятник надрессорной балки имеет центральное отверстие. Он поддерживает цилиндрический центральный выступ тяговой балки, связанной с корпусом вагона. Подпятники надрессорной балки часто оснащены горизонтальной пластиной и вертикальным кольцом. В тележку предусматривается установка скользуна с длинным ходом, «широкого» фрикционного клина, упругой прокладки в буксовый проем для улучшенного прохождения кривой и повышенной износостойки, и системы подвешивания, «подобранной и оптимизированной для железнодорожных вагонов». Расчетная грузоподъемность железнодорожного вагона, оснащенного такими тележками, указывается стандартом Американской ассоциации железных дорог и обычно составляет 40 тонн, 50 тонн, 70 тонн, 100 тонн и 125 тонн. «Максимальная нагрузка на рельс… обычно определяется нагрузочной способностью буксового подшипника на соответствующих осях железнодорожной тележки. Также с каждой номинальной нагрузочной способностью тележки… связан размер диаметра колеса». Так, например, при увеличении грузоподъемности вагона от 40 тонн до 125 тонн, размер диаметра колеса изменяется от 33 дюймов до 38 дюймов.

Однако, тележка Motion Control по патенту США 2004/0261652 А1 не может выполнять функции базовой тележки для построения типоразмерного ряда, в том числе и соответствующего требованиям Межгосударственного стандарта ГОСТ 9246-2013, т.к. в основу построения основных функциональных узлов не заложены принципы типизации, а ряд параметров основных функциональных узлов не соответствуют требованиям стандартов, действующих в РФ, например расстояние от уровня верха головок рельсов до опорной поверхности подпятника тележки в вагоне с минимальной расчетной массой, минимальный запас прогиба пружин центрального рессорного подвешивания и др.

Основной технический результат заявляемой группы изобретений достигается путем разработки типовых конструктивных и технологических решений для функциональных узлов тележки (бака надрессорная, центральное рессорное подвешивание, рама боковая и т.д.), включения в их состав стандартизованных узлов и унифицированных деталей и формирования на их основе базовой модели (конструкции) тележки рассматриваемого типоразмерного ряда. Тележка, соответствующая конкретному члену типоразмерного ряда, формируется из базовой модели путем внесения в ее функциональные узлы изменений, например, размеров, толщин или марок материала элементов и/или замены стандартизованных узлов и унифицированных деталей, соответствующих главным параметрам члена ряда.

Функциональный узел тележки - балка надрессорная. Воспринимает нагрузки от кузова вагона и через центральное рессорное подвешивание передает их на рамы боковые.

Известны технические решения, направленные на повышение прочности надрессорных балок, например, по патентам RU 79509, RU 2373091 С2, RU 104523 U1, UA 63361 U, UA 49696 U и другие. Все известные технические решения сводятся к тому, что балка надрессорная представляет собой коробчатого типа конструкцию в вертикальной плоскости близкую по форме к брусу равного сопротивления изгибу. Концевые ее части снизу оборудованы устройствами для фиксации пружин центрального рессорного подвешивания, на которые она опирается, а в боковых стенах имеются углубления - карманы для размещения клиньев фрикционных гасителей колебаний. Предлагаются различные варианты размещения внутренних элементов, подкрепляющих подпятниковое место балки, зону перехода в концевые части и опорные площадки скользунов. Большое внимание уделяется защите трущихся поверхностей подпятникового места и наклонных поверхностей карманов для клиньев фрикционных гасителей колебаний. Тем не менее, все многообразие известных технических решений не гарантирует высокую эксплуатационную надежность балок надрессорных на все время назначенного срока службы.

Ближайшим аналогом изобретения является надрессорная балка тележки вагона по патенту RU 2388632 С1. Она содержит верхний пояс, две боковые стенки и нижний лист, которые соединены между собой при помощи сварки, образуя несущее коробчатое сечение. В районе подпятника имеется два внутренних ребра жесткости, расположенных поперек продольной оси балки между продольными боковыми стенками и верхним поясом соединенные между собой косынкой с вертикально расположенной втулкой, образующих узел усиления средней части балки. По продольной оси балки между боковыми стенами по всей длине расположен вертикальный лист, нижняя кромка которого соединена сваркой с нижним листом, повторяя его конфигурацию, а верхняя кромка установлена по отношению к верхнему поясу с зазором. Прямоугольный вырез, выполненный в вертикальном листе, охватывает два вертикальных ребра жесткости, образуя неразъемное соединение. Недостатком данного технического решения (сварной вариант конструкции) применительно к надрессорной балке тележки грузового вагона является ограниченная несущая способность, наряду с высокой трудоемкостью сварочных операций и повышенной массой.

При создании изобретения решалась задача обеспечения достаточной несущей способности и надежности в эксплуатации надрессорной балки базовой конструкции тележки, при этом принятая конструктивная схема должна быть типовой для всех тележек типоразмерного ряда и обеспечивать для каждого члена ряда необходимую прочность и надежность, за счет изменения толщин или материала элементов балки надрессорной и/или замены стандартизованных узлов и унифицированных деталей на соответствующие главным параметрам члена ряда.

Основной технический результат по функциональному узлу - балке надрессорной, представляющей собой коробчатого типа литую конструкцию (деталь) полую внутри, в вертикальной плоскости на участке между концевыми опорными частями близкую по форме к брусу равного сопротивления изгибу, имеющую устройства для фиксации пружин центрального рессорного подвешивания, на которые она опирается концевыми частями, а в боковых стенах которой имеются углубления - карманы для размещения клиньев фрикционных гасителей колебаний, достигается путем введения во внутреннюю полость одного или нескольких дополнительных элементов жесткости - вертикально расположенных по всей длине балки вдоль ее продольной оси симметрии ребер с технологическими отверстиями, соединенных как с нижним, так и с верхним поясом, в том числе и в зоне подпятника. При этом достигается эффект аналогичный эффекту от применения так называемых сотовых конструкций. Сочетание внутренних вертикальных ребер с коробчатого типа полой внутри балкой дает возможность создать прочную и легкую конструкцию. Аналогичные конструкции используются в ответственных агрегатах самолетов и других летательных аппаратов, а также при изготовлении кузовов автомобилей, в жилищном строительстве, в мебельной промышленности и в других областях техники. Сотовые конструкции обеспечивают необходимую жесткость при изгибающих нагрузках и устойчивость при сжатии. Применение сот дает экономию массы, которая в некоторых случаях достигает 15-20%. Срок службы этих конструкций при усталостных нагрузках значительно больше, чем обычных конструкций. Такой прием построения внутренней полости типовой конструкции балки надрессорной обусловлен тем, что максимальная толщина стенок и поясов литой детали имеет «критическую величину», после достижения которой прочность литой детали не увеличивается пропорционально толщине ее стенок [4]. Параметр «критическая величина толщины» зависит от содержания углерода в используемой марке стали (сплава). Например, для сталей марок 20ГЛ, 20ГФЛ, 20ГТЛ с содержанием углерода 0,17…0,25%, критическая толщина стенок составляет около 18 мм. А значит каждый последующий член типоразмерного ряда тележек, характеризуемый главным параметром - максимальной расчетной статической осевой нагрузкой, для обеспечения прочности при увеличении осевой нагрузки, должен будет иметь массу балки надрессорной, непропорционально большую, чем если бы увеличение толщины несущих литых элементов обеспечивало бы пропорциональный рост прочности. Так, например, толщина несущих элементов (стенок) надрессорной балки первой тележки в типоразмерном ряду с главным параметром равным 196 кН, близкая к критической величине, обеспечивает заданную надежность и долговечность. При этом нет необходимости вводить во внутреннюю полость балки усиливающие по всей ее длине элементы. Для второго и третьего членов ряда -тележек с главным параметром соответственно 230,5 кН и 245 кН, масса их, пропорциональная росту главного параметра, достигается при толщине боковых стенок близких к «критическому значению» и введении во внутреннюю полость одного вертикального ребра с технологическими отверстиями и толщиной на 15…20% меньшей, чем толщина боковых стенок. Для обеспечения пропорционального увеличения массы надрессорных балок четвертого и пятого членов ряда с главным параметром 266 кН и 294 кН соответственно, потребуется ввести во внутреннюю полость балок по два вертикальных ребра, при этом толщина наружных стенок останется близкой к «критической величине». Этот эффект достигается за счет того, что продольные вертикальные ребра совместно с боковыми стенками балки, ее верхним и нижним поясами образуют продольно расположенные вдоль оси балки соты, эффективно воспринимающие как вертикальные, так и горизонтально действующие нагрузки, возникающие в процессе движения вагона. Таким образом, типовым решением конструкции балки надрессорной базовой трехэлементной тележки рассматриваемого типоразмерного ряда, будет ее сотовая конструкция. Соты располагаются вдоль продольной оси балки от подпятниковой зоны до окончаний балки. Подпятниковое место подкреплено ребрами, направленными вниз и внутрь балки параллельно продольной и поперечной осям симметрии, и образует также сотовую конструкцию. На верхнем поясе в средней части балки размещено подпятниковое место, выполненное в соответствии с действующим стандартом ОСТ 24.052.05-90 «Пятники и подпятниковые места грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия», а на равном расстоянии от оси отверстия под шкворень, расположены площадки для установки скользунов. Для каждого типа тележки ряда сотовая конструкция балки надрессорной обеспечивает заданную прочность и назначенную долговечность путем изменения толщин элементов или их количества, например, количества внутренних ребер и/или их толщин в сочетании с толщинами боковых стенок, верхнего и нижнего поясов. При этом толщина элементов сотовой конструкции балки надрессорной определяется расчетом на прочность или ограничивается требованиями технологии литья. Толщина внутренних ребер, как правило, на 15…20% меньше толщины стенок и/или верхнего и нижнего поясов. Стандартизованный узел - подпятниковое место, изменяется в зависимости от значений главных параметров члена ряда.

В заявляемом изобретении задача выбора типовой конструкции балки надрессорной для всех членов (тележек) типоразмерного ряда решается за счет совокупности следующих существенных признаков. Балка надрессорная 1 представляет собой коробчатого типа полую оболочку в вертикальной плоскости на участке между концевыми опорными концами близкую по форме к брусу равного сопротивления изгибу (Фиг. 1). Противоположные концы ее 2, прямоугольной в вертикальной плоскости формы, снизу оборудованы устройствами 3 для фиксации пружин центрального рессорного подвешивания, на которые она опирается (Фиг. 2), а в боковых стенках симметрично продольной и поперечной осям симметрии расположены углубления - карманы 4 (Фиг. 1) для размещения клиньев фрикционных гасителей колебаний. По обеим сторонам карманов имеются упоры 5 в форме вертикально расположенных призм, ограничивающие поперечное перемещение балки надрессорной относительно вертикальных колонн боковых рам тележки. На верхнем поясе по его центру расположено подпятниковое место с плоской опорной поверхностью 6 и упорным кольцевым буртом 7 и смещенные друг от друга в боковом направлении плоские опорные площадки 8 под скользуны, сопряженные с верхним поясом 9 балки сегментами поверхностей 10 переменного радиуса. Внутренняя полость балки разделена одним 12 (фиг. 3) или более, например двумя 13 (фиг. 4), вертикальными ребрами с технологическими отверстиями, образующими совместно с боковыми стенками 14 и верхним 9 и нижним 11 поясами соты, расположенные вдоль продольной оси балки. Подпятниковое место 6 с внутренней стороны балки опирается на боковые стены 14 и одно 12 или несколько, например, два ребра 13 (Фиг. 4). Прочность опорной поверхности 6 обеспечивается системой ребер 15 ограниченной высоты, расположенных параллельно продольной оси балки посередине между боковыми стенами 14 и вертикальными ребрами 12, а также ребрами 16 ограниченной высоты, расположенных под углом к продольной оси балки, образующими так же сотовую конструкцию. Из условий прочности отверстие 17 под шкворень вагона выполнено во втулке 18 (Фиг. 5), имеющей форму перевернутого усеченного конуса опирающегося на ребро 12 или ребра 13. Усеченный конус с помощью ребер 19 соединен с боковыми стенами 14 по нормали к ним.

Приведенные особенности конструкции надрессорной балки нашли применение в тележках моделей 18-9786-01 и 18-9786. Эти тележки являются вторым и третьим членом типоразмерного ряда по ГОСТ 9246-2013, со значением главного параметра 230,5 кН и 245 кН соответственно и конструкционной скоростью 120 км/час.

Функциональный узел, передающий нагрузку от надрессорной балки через центральное рессорное подвешивание на буксовые узлы колесных пар, рама боковая представляет собой тонкостенную стальную отливку. Известны технические решения, направленные на создание прочных боковых рам тележек, например, по патентам RU 42992 U1, RU 2224673 С2, RU 2200681 С2, RU 39558 U1, RU 42991 U1, RU 2246416 С2, RU 54347 U1. Эти рамы имеют верхний пояс и нижний пояс с опорной площадкой для рессорного комплекта, верхний и нижний пояса соединены между собой двумя вертикальными колоннами, образующими проем для центрального рессорного подвешивания, и двумя наклонными поясами, образующими технологические окна треугольной формы со скругленными углами, верхний пояс переходит после пересечения с наклонными поясами в консоли, оснащенные челюстями, образующими буксовые проемы. Особенностью конструкции рам боковых является наличие пересечений горизонтально расположенных полок, ребер и внутренних стенок между собой под различными углами наклона. При этом в зонах пересечения элементов создается дополнительное большое скопление металла, так называемые тепловые узлы [4], приводящие при остывании металла к возникновению внутренних литейных дефектов.

Ближайшим аналогом изобретения является боковая рама железнодорожной тележки (патенты RU 79508 и RU 103521). Конструкция рамы по патенту RU 79508 предусматривает создание в зоне соединения нижнего пояса рамы с каждой вертикальной колонной тепловых узлов, длина которых превышает ширину верхнего и нижнего поясов рамы боковой. Эти тепловые узлы не симметричны относительно продольной оси рамы. Тепловые узлы во внутренних углах буксовых проемов симметричны относительно продольной оси рамы и длина их больше, чем ширина верхнего пояса рамы. При этом, торцовые поверхности тепловых узлов параллельны боковым стенам рамы. Особенность конструкции рамы по патент RU 103521 заключается в том, что расстояние от центра радиусного перехода опорной поверхности рессорного комплекта до вертикальных колонн меньше величины радиуса. Внутренние ребра, примыкающие к радиусным переходам, соединены с технологическими окнами по касательной к их окантовкам, а ось каждого выступа совпадает с линией пересечения внутреннего ребра с цилиндрической поверхностью радиусного перехода. По мнению авторов, такие изменения конструкции «обеспечивают условия для направленной кристаллизации, устраняющей усадочную пористость, раковины, рыхлоты и образование трещин». Предполагаемый эффект достигается при строгом соблюдении технологической дисциплины в литейном производстве. И это является, в то же время, и недостатком описанной конструкции, так как в реальных условиях массового производства крупного вагонного литья на заводах стран СНГ постперестроечного периода, нередки случаи нарушения технологической дисциплины [5], а, следовательно, и «вспышки» литейного брака, обнаруживаемого в эксплуатации.

Таким образом, ожидаемый эффект от организации тепловых узлов по патентам RU 79508 и RU 103521 в зонах скопления металла при массовом производстве рам не гарантирован, но увеличивает массу отливки.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции рам, повышение коэффициента запаса сопротивления усталости за счет повышения прочностных свойств тех узлов рамы, где возникают разрушения при эксплуатации путем выбора типовых конструкторских и технологических решений. Для исключения литейных дефектов в зонах пересечения внутренних элементов, характерных для различных конструкций рам боковых, необходимо организовать в этих зонах тепловые узлы такой формы и ориентации в отливке, что бы при затвердении металла создавались условия для направленной в нужном направлении кристаллизации металла. Принимая во внимание особенность технологии изготовления тонкостенной отливки в литейной форме, состоящей из нижней и верхней полу форм, соединяющихся между собой по, так называемой, плоскости разъема, тепловые узлы надлежит ориентировать перпендикулярно плоскости разъема. Нижняя часть теплового узла, образованного вокруг сопрягаемых элементов близка по форме к цилиндру или его сегменту, вырезанному вертикальными плоскостями, снизу ограниченному нижней наружной плоскостью отливки и сверху - плоскостью разъема. Диаметр D вписанной в эту часть теплового узла окружности, не должен превышать 1,5 толщины наибольшего из сопрягаемых элементов. Продолжение теплового узла вверх, расположенное в верхней литейной полу форме, должно представлять собой перевернутый усеченный конус или его сегмент, образованный вертикальными плоскостями. По плоскости разъема обе части теплового узла должны совпадать, а больший диаметр усеченного конуса, образуемый на верхней наружной поверхности рамы, определяется, по аналогии с методом «вписанных окружностей» проф. Андреева, с учетом угла наклона α конусной поверхности. При этом 0,025<tgα<0,5 [4]. Предложенная конструкция типовых узлов рам боковых в сочетании с применением, например, легко отделяемых прибылей прямого питания со стержнями-диафрагмами, преимущественно, обогреваемых экзотермическими смесями создает условия для направленной кристаллизации металла в тепловых узлах. Доказано [5], что в этом случае устраняется усадочная пористость, трещины и другие литейные дефекты. Эта задача решается за счет совокупности следующих существенных признаков.

Боковая рама (фиг. 6 и 7) содержит верхний пояс 21 замкнутого по всей длине сечения с локальными отверстиями 40 по нижней полке. Он переходит в зоне пересечения с наклонными поясами 23 замкнутого сечения с локальными отверстиями 41 в консоли 24, оснащенные челюстями 25 и 26. Каждая консоль имеет замкнутую по длине конструкцию не одинаковой высоты, которая уменьшается в сторону наружной челюсти 26. Консоли с челюстями образуют буксовые проемы 27. Нижний пояс 28 замкнутого сечения с опорной площадкой 32 для рессорного комплекта оснащен тремя вертикальными стенками 29, 30 и 31. Верхний и нижний пояса соединены между собой двумя вертикальными колоннами 33, образующими проем 34 для центрального рессорного подвешивания. Наклонные пояса 23 с вертикальными колоннами 33 и верхним поясом 21 образуют технологические окна 22 треугольной формы со скругленными углами.

Каждая вертикальная стенка (фиг. 7) нижнего пояса 28 расположена по продольной оси соответствующего продольного ряда пружин рессорного комплекта. Наружные стенки 29 и 31 плавно переходят в вертикальные стенки наклонных поясов 23 и колонн 33. Средняя стенка 30 имеет прямоугольное окончания 35, которые в нижней части плавно переходят в нижнюю полку пояса 28, а в верхней части радиусом малой величины соединяется с радиусным переходом 36 опорной площадки для рессорного комплекта 32 в вертикальную стенку 37 колонн 33. Верхняя полка 38 наклонных поясов 23 соединяется по нормали с вертикальной стенкой 37 колонн 33 в зоне окончания радиусного перехода 36.

Зоны пересечения внутренних ребер, полок и стенок формируются в виде тепловых узлов типовой конструкции, описанной выше. Например, наиболее часто разрушаемая в эксплуатации зона внутреннего угла буксового проема, образованная нижней полкой наклонного пояса 23, вертикальной стенкой внутренней челюсти 25 и нижней полкой консоли 24 формируется из двух участков (фиг. 8). Первый участок 42 (в нижней литейной полу форме) от вертикальной стенки 43 консоли 24 до линии разъема 44 литейной формы представляет собой тепловой узел характеризующийся отношением диаметра вписанной в него окружности D (Фиг. 6) к толщине вертикальной стенки внутренней челюсти, не превышающим 1,5. Второй участок 45 от линии разъема 44 литейной формы до верхней вертикальной стенки 46 консоли 24, образующейся в верхней литейной полу форме, представляет собой перевернутый усеченный конус или его сегмент. Диаметр меньшего основания усеченного конуса соответствует поперечному сечению теплового узла на первом участке, а большее основание по наружной поверхности вертикальной стенки консоли 24 образуется с учетом угла наклона α конусной поверхности (Фиг. 8). При этом 0,05<tgα<0,5 [4]. Таким образом, обеспечивается направленная кристаллизация расплава в тепловом узле при остывании отливки, а наличие в этой зоне литейной прибыли обеспечивает подпитку теплового узла жидким расплавом.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, достигается в результате применения типовых конструкций узлов соединения внутренних стенок, полок и ребер рамы боковой. В этом случае устраняется усадочная пористость, трещины и другие литейные дефекты и в результате обеспечивается высокая плотность металла в тепловых узлах.

Центральное рессорное подвешивание состоит из групп одно-, двух- или многорядных пружин, поддерживающих балку надрессорную, и двух фрикционных гасителей колебание в составе одно-, двух- или многорядных групп пружин и клиньев, предпочтительно увеличенной ширины и плоской или имеющую различную кривизну наклонную поверхность, контактирующую с наклонной поверхностью карманов надрессорной балки

Функциональное назначение - передача нагрузок от надрессорной балки на рамы боковые и эффективное гашение динамической составляющей нагрузки, возникающей при движении вагона. На конструкцию центрального рессорного подвешивания базового варианта тележки типоразмерного ряда основное влияние оказывают требования о расстоянии от уровня головок рельса до уровня опорной поверхности подпятникового места надрессорной балки порожнего вагона (высота пружин в свободном состоянии), обеспечении конструктивного запаса прогиба пружин (минимальная резервная способность), равного 1,75 для тележек со статическим прогибом свыше 50 мм и величине коэффициентов относительного трения фрикционных гасителей колебаний в рессорном подвешивании на порожнем и груженом вагонах [3].

Известно техническое решение (Патентная заявка США 2004/026152 А1 от 30 декабря 2004 г. ) «Механизм трехэлементной тележки Motion Control», предусматривающее систему подвешивания, подобранную из пружин по стандарту S-335-78 и оптимизированную для железнодорожных вагонов так, чтобы при минимальном запасе прогиба (менее чем 1,5) улучшался контроль за движением и качеством хода, увеличивалось сопротивление максимальному прогибу пружин до соприкосновения витков и увеличивалась критическая скорость движения. Идея заключается в том, чтобы достигался максимальный прогиб цилиндрических винтовых пружин, подобранных в соответствии с массой, геометрией кузова вагона и расположением тележек, за счет уменьшения их резервной способности (конструктивного запаса прогиба).

Недостатком такого подхода к проектированию подвешивания тележек является пренебрежение требованиями ГОСТ 9246-2004 об обеспечении конструктивного запаса прогиба пружин рессорного подвешивания (минимальная резервная способность), равного 1,75 для тележек со статическим прогибом свыше 50 мм, с учетом максимальной нагрузки от оси на рельсы и без учета сил трения.

Ближайшим аналогом изобретения является центральное рессорное подвешивание тележки по патенту РФ на изобретение №2292282, включающее в себя двухрядные пружины повышенной гибкости нелинейной или линейной характеристики, две из которых установлены под фрикционными клиньями с износостойкими неметаллическими накладками на наклонных поверхностях, вертикальными поверхностями взаимодействующих с соответствующими поверхностями боковых рам посредством плавающих планок из износостойкого материала. Основным недостатком этого варианта центрального рессорного подвешивания является требование использования только двухрядных пружин с линейной или нелинейной характеристикой гибкости.

Задачей изобретения является создание элементов центрального рессорного подвешивания, обеспечивающих оптимальные значения динамических характеристик всем тележкам типоразмерного ряда для порожнего и загруженного до полной грузоподъемности вагона, путем выбора типовых конструктивных и технологических решений. Эта задача решается за счет совокупности следующих существенных признаков.

Центральное рессорное подвешивание базовой тележки типоразмерного ряда (типовый вариант) предполагает применение групп (Фиг. 7 и 9) одно (непоказаны), двух или многорядных (не показаны) пружин 51 симметрично расположенных относительно продольной 52 и поперечной 53 осей симметрии рамы боковой, поддерживающих клинья фрикционных гасителей колебаний 54 и 55 и надрессорную балку 56 и 57. Пружины изготавливаются из высокопрочной пружинной стали, например из стали 65С2 ВА по ГОСТ 14959-79 или 60SiCrV7 по EN 10089:2002 или другой, не уступающей им по физико-механическим свойствам, стали. Учитывая, что главный параметр каждой тележки ряда имеет собственное значение, отличное от других тележек, жесткостные характеристики групп пружин должны отличаться для каждого члена ряда (тележки) как для порожнего, так и для груженого вагона. Этот эффект достигается путем комбинаций пружин в группе, обеспечивающих билинейную характеристику жесткости, например, по высоте пружин в свободном состоянии и/или по диаметру прутка при заданной высоте, и/или по прочностным характеристикам материала прутка, и/или по количеству пружин в группе, а так же комбинацией групп пружин в центральном рессорном подвешивании. При этом первый участок характеристики жесткости соответствует работе порожнего вагона, а второй - вагона загруженного до полной грузоподъемности. Возможно так же применение в группах однорядных пружин.

Клин фрикционного гасителя колебаний вагона пространственной конструкции клинообразной формы, в поперечном сечении, имеет плоскую поверхность 58 (Фиг. 10), обращенную к фрикционной планке 59 боковой рамы 60 (Фиг. 9) имеющую прямоугольную форму с вырезами 61, предпочтительно прямоугольной формы, по всем четырем углам, служащими индикаторами износа трущейся поверхности 58 и (Фиг. 11) наклонную поверхность, состоящую из трех сегментов 62, 63 и 64, два из которых 62 и 64, направлены под углом β навстречу друг другу (Фиг. 12), а их криволинейные поверхности образованы секторами цилиндрической поверхности радиусом R (Фиг. 13). Угол наклона β сегментов клина меньше угла наклона навстречу друг другу крайних сегментов 65 и 66 (фиг. 1 и 2) наклонных поверхностей карманов надрессорной балки, чем обеспечивается двухточечное опирание надрессорной балки на клин. Сегменты 62 и 64 оснащены упорами 67, ограничивающими горизонтальные перемещения клиньев в карманах надрессорных балок. В фрикционных гасителях колебаний дополнительно к комбинациям пружин в группе возможно использование клиньев с различным углом наклона и формой наклонной поверхности, а так же применение так называемого «предварительного поджатия» наибольшей по высоте пружины из группы. При этом коэффициент конструкционного запаса прогиба центрального рессорного подвешивания, определяемый как отношение силы, соответствующей полному, допускаемому конструкцией, сжатию всех пружин, к силе ее статического нагружения брутто, должен быть не менее 1,75. Таким образом, достигается максимальная эффективность работы центрального рессорного подвешивания каждой тележки - члена типоразмерного ряда.

Для винтовых цилиндрических пружин центрального рессорного подвешивания типовым технологическим процессом является процесс изготовления пружин, общий для групп однородных деталей, характеризующихся подобием геометрической формы и основных обрабатываемых поверхностей.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, достигается в результате принятия описанных типовых конструктивных и технологических решений по узлам и деталям центрального рессорного подвешивания базовой тележки, пригодных для всех тележек типоразмерного ряда за счет изменения, например, угла наклона клина и/или диаметров прутка пружин, высоты пружины или материала, из которого изготовлена пружина, и/или комбинацией количества пружин в группе, и/или количества групп в подвешивании.

В качестве узла, передающего нагрузку от рамы на подшипниковые узлы колесных пар, в тележках грузовых вагонов применяются устройства, условно называемые адаптерами. Адаптеры, используемые в тележках с одинарным рессорным подвешиванием, по своей конструкции можно условно отнести к двум группам.

К первой группе отнесены адаптеры с упругими элементами, установленными под углом к вертикали, как вдоль так и поперек буксового узла. Они воспринимают нагрузку, действующую вдоль трех осей симметрии тележки: вертикальной, продольной и поперечной. Такие адаптеры нашли применение в тележках моделей 18-1711, 18-9750 и тележках, использующих "идеи Шеффеля" [7]. Адаптер имеет крышеподобную двухскатную форму верхней части, и эта «крыша» образует опору для упругих элементов, на которые через стальную прокладку опирается буксовый проем боковой рамы. Основным недостатком такой конструкции является возможность возникновения контактов между элементами рамы и адаптера при поперечных перемещениях последних и, как следствие, их повышенный износ.

Ко второй группе отнесены адаптеры с, так называемыми, упругими прокладками, используемые в тележках 18-194-1, 18-4112, 26Б502, SF Motion control (патенты RU 42992 U1, RU 2224673 C2, RU 2200681 C2, RU 39558 U1, RU 42991 U1, RU 2246416 C2 и др.). Упругие прокладки для восприятия вертикальных нагрузок имеют достаточно большую плоскую пластину с жесткостью в вертикальной плоскости от 20 до 50 МН/м [8].

Известны различные конструкции адаптеров тележек грузовых вагонов (патенты: US 5,404,826, US 5,799,582, СА 2490924 А1, US 5,562,045, RU 111085, RU 2082638 C1, UA 82123, UA 93655 и др.), в конструкции которых применяются те или иные конструкции адаптеров второй группы. Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является «Узел опоры боковой рамы на колесную пару тележки грузового вагона» (патент RU 96085 U1). Узел опоры боковой рамы на колесные пары тележки (адаптер) представляет собой монолитную отливку прямоугольной формы, включающую горизонтальную прямоугольную секцию с плоской опорной поверхностью в верхней зоне и дугообразным вырезом в нижней зоне для установки на внешнее кольцо кассетного подшипника колесной пары. По краям вертикальных продольных граней расположены упорные кронштейны, направленные вниз и образующие между собой боковые вырезы. Адаптер имеет упругую прокладку, представляющую собой горизонтальную секцию прямоугольной формы контактирующую с плоской опорной поверхностью адаптера, с направленными вниз плечами, которые выступают по краям боковых граней прокладки и образуют между собой вырезы, входящие в боковые вырезы адаптера. Упругая прокладка в нижней части горизонтальной секции имеет выступ, проходящий вдоль поперечной оси прокладки и имеющий трапецеидальное сечение. На торцевых поверхностях горизонтальной секции и на внутренних боковых поверхностях упругой прокладки расположены выступы, проходящие вертикально и имеющие прямоугольное сечение. Выступы выполнены с фасками в верхней своей части.

Недостатком этой конструкции является то, что при прохождении тележкой кривых участков железнодорожного пути резко возрастает усилие на межосевые связи боковых рам.

Известна конструкция тележки железнодорожного вагона (патент RU 2304539 С2). Особенность этой конструкции заключается в том, что каждая из боковин имеет буксовое отверстие на каждом конце для приема узла подшипникового переходника. Узел подшипникового переходника содержит подшипниковый переходник, который плотно посажен сверху на подшипниковый узел. Подушка переходника изготовлена из эластомера с заданной твердостью и плотно установлена сверху на подшипниковый переходник. Стойки подушки переходника входят в прямоугольные отверстия подшипникового переходника. Выступы подушки переходника входят в выемки в подшипниковом переходнике. Этой конструкции присущи те же недостатки, что и для предыдущей конструкции (патент RU 96085 U1), они не обеспечивают надежную работу буксового узла.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и долговечности как элементов конструкция адаптера, так и буксовых проемов рам боковых тележек и колесных пар в контакте с рельсами, за счет исключения прямого контакта металлических поверхностей элементов, входящих в узел, а так же возникновения дополнительного сопротивления взаимному продольному перемещению рам боковых относительно друг друга, за счет обеспечения перпендикулярности между рельсовой колеей и тележками вагонов.

В узел (Фиг. 14), передающий нагрузку от рамы боковой на подшипники 70 колесных пар тележки грузового вагона включена опорная площадка 32 нижней полки консолей 24 и упоров 71 и 72 челюстей 25 и 26, образующих буксовые проемы 27 рамы боковой, упругая, изготовленная предпочтительно из эластомера, прокладка 73 сложной геометрической формы (Фиг. 15), металлический, прямоугольной с вырезами 74 формы в плане, адаптер 75 (Фиг. 16), а так же цилиндрическая поверхность подшипника 70. Опорная на кассетный подшипник поверхность адаптера 75 представляет собой равноудаленные от середины подшипника сегменты 76 цилиндрической поверхности, обеспечивающие переходные посадки в системе отверстия [9]. Сегменты 76 цилиндрической поверхности адаптеров конгруэнтны проекции роликов подшипника на внешнее кольцо 78 кассетного подшипника. Параллельно продольной оси тележки адаптеры 75 оснащены направленными вниз буртами 77, расположенными на расстоянии А и ограничивающими перемещения адаптера относительно образующей цилиндрической поверхности кассетного подшипника 70, оснащенного соответствующими упорными поверхностями, расположенными вдоль продольной оси колесной пары на расстоянии Б. Вырезы 74 в теле адаптера 75, равноудалены от продольной оси колесной пары. Ширина Г и глубина Д вырезов (Фиг. 16) больше, соответственно, ширины Ε и величины выступающей части Ж упоров наружных 72 и внутренних 71 челюстей, соответственно, 26 и 25 буксовых проемов 27 боковой рамы. Верхнюю часть адаптера образует прямоугольный горизонтально расположенный сегмент 79, вдоль длинной кромки ограниченный углублениями, прямоугольными со скругленными углами в поперечном сечении, наружная сторона которых выполняет функции промежуточных опор 80, конгруэнтным соответствующим упорам 81 упругих прокладок 73. Вдоль коротких кромок прямоугольный горизонтально расположенный сегмент 79 ограничен равноудаленными от середины углублениями 82, поверхности которых конгруэнтны поверхностям соответствующих им выступов 83 упругой прокладки. Углубления 80 и 82, ограничивающие прямоугольный горизонтально расположенный сегмент 79 адаптера 75, предназначены для размещения элементов 81 и 83 упругой прокладки 73 с целью надежной фиксации ее как в продольном, так и в поперечном направлении. Центральная часть адаптера 75 в районе вырезов 74 ограничена равноудаленными от середины L-образными в поперечном сечении поверхностями 84, предназначенными для восприятия продольных нагрузок через конгруэнтные поверхности упругой прокладки 73. Боковые кромки 85 адаптера 75, в центральной части, образованы равноудаленными от продольной оси выступающими вверх краевыми опорами 86, переходящими в заплечики 87, идущими по направлению вниз от противоположных продольных концов адаптера 75. Заплечики 87 равноудалены друг от друга и образуют вырезы, в которых размещены упоры внутренних 71 и наружных 72 челюстей 25 и 26 буксовых проемов 27 боковой рамы и конгруэнтные вертикальным поверхностям элементов 88 упругой прокладки 73. Упругая прокладка 73 в своей центральной части имеет прямоугольный сегмент 89, которым она опирается на прямоугольный горизонтально расположенный сегмент 79 адаптера 75, и воспринимает нагрузку от рамы боковой через опорную площадку 32 нижней полки консоли 24 рамы боковой.

Заявляемые задачи изобретения решаются путем придания упругой прокладке сложной формы, предусматривающей наличие достаточно большой плоской пластины, расположенной между опорной поверхностью рамы боковой и верхней плоскостью адаптера, и соединенными с нею различной формы элементами, воспринимающими поперечные и продольные усилия, возникающие в горизонтальной плоскости буксового узла от колебаний кузова вагона при движении и действия тормозной системы при торможении состава вагонов.

Для каждой тележки типоразмерного ряда, в зависимости от ее главного параметра, достижение заявляемой задачи обеспечивается несколькими путями: уточнением размерных цепей между конгруэнтными поверхностями элементов наружных и внутренних упоров челюстей буксовых проемов рам боковых, упругих прокладок и адаптеров, увеличением или уменьшением толщин элементов упругой прокладки, разделяющих металлические поверхности элементов рамы боковой и адаптера, или заменой материала упругой прокладки, обеспечивающего расчетную жесткость этих элементов.

Величина размера А для каждой тележки ряда зависит от величины размера Б, определяемого типом кассетного подшипника, соответствующего главному параметру тележки - максимальной расчетной статической осевой нагрузке кН (тс) и конструкционной скорости вагона (км/час). Разница размеров Г и Ε должна быть гарантированно меньше толщины В двух заплечиков упругой прокладки с учетом допусков по всем размерам, чем обеспечивается упругое сопротивление перемещению рам боковых от сил, действующих перпендикулярно продольной оси вагона и вращательных перемещений вокруг вертикальной оси, возникающих при вписывании вагона в кривые участки пути. Равноудаленные от середины L-образные в поперечном сечении элементы упругой прокладки, предназначены для передачи продольных нагрузок через поверхности упоров внутренних и наружных челюстей буксовых проемов боковой рамы. При этом в процессе регулировочных торможений или применения полного служебного торможения продольные нагрузки упруго передаются от колесных пар к кузову вагона. В режиме экстренного торможения, обеспечивается жесткая передача продольной нагрузки. Этот эффект для каждой тележки ряда обеспечивается путем расчета продольных тормозных усилий при регулировочных, полных служебных и экстренных торможения, зависящих от главных параметров тележек, выбора материала упругой прокладки, обеспечивающего расчетную жесткость L-образного в поперечном сечении элемента упругой прокладки и рачетом разницы размеров между поверхностями упоров внутренних и наружных челюстей буксовых проемов боковой рамы и расстоянием между горизонтальными окончаниями равноудаленных от середины L-образных в поперечном сечении поверхностей адаптера.

Известно [10], что работоспособность эластомерных конструкций определяется режимом нагружения, условиями теплоотвода, механическими свойствами материала и активностью внешней среды. Деформируемый эластомерный элемент (в нашем случае упругая прокладка) является термодинамической системой, в которой изменение полной диссипации энергии при циклическом нагружении представлено в виде двух составляющих: доли энергии, выделяемой в виде тепла, и части энергии, расходуемой на перестройку внутренней структуры материала и последующего усталостного разрушения.

Таким образом, описанная конструкция узла, передающего нагрузку от рамы боковой на подшипники колесных пар тележки грузового вагона, обеспечивает надежную работу всего узла благодаря форме упругой прокладки, обеспечивающей одноосное сжатие соответствующих элементов по направлению действия каждой силы, возникающей при движении вагона, а так же обеспечения достаточного теплоотвода от деформируемых элементов упругой прокладки. Применение для изготовления упругой прокладки уретановых эластомеров в сочетании с заданными площадями и толщинами элементов узла обеспечивает оптимальные значения жесткостей и перемещений в узле. Этим достигается хорошее качество хода груженого и порожнего вагона, а также щадящее воздействие вагона повышенной грузоподъемности на верхнее строение железнодорожного пути.

Суть технических решений поясняется чертежами, где:

Фиг. 1 - вид в изометрии типовой конструкции надрессорной балки базовой модели тележки типоразмерного ряда двухосных трехэлементных тележек грузового вагона.

Фиг. 2 - вид сбоку на типовую конструкцию надрессорной балки.

Фиг. 3 - вид по сечению Б-Б на систему ребер, обеспечивающих прочность подпятникового места.

Фиг. 4 - вид по сечению Б-Б на систему ребер, обеспечивающих прочность подпятникового места (вариант с двумя продольными вертикальными ребрами).

Фиг.5 - вид по сечению В-В.

Фиг. 6 - сечение рамы боковой вертикальной продольной плоскостью.

Фиг. 7 - вид по сечению Α-A (фиг. 6).

Фиг. 8 - вид по сечению Б-Б (фиг. 6).

Фиг. 9 - центральное рессорное подвешивание (вид сбоку)..

Фиг. 10 - клин фрикционного гасителя колебаний (в изометрии).

Фиг. 11 - клин фрикционного гасителя колебаний (вид сверху).

Фиг. 12 - вид по сечению Α-A (фиг. 11).

Фиг. 13 - вид по сечению Б-Б (фиг. 12).

Фиг. 14 - конструкция узла, передающего нагрузку от рамы боковой на подшипники колесных пар тележки грузового вагона (в изометрии).

Фиг. 15 - вид на упругую прокладку сверху (в изометрии).

Фиг. 16 - вид на адаптер сверху (в изометрии).

Фиг. 17 - чертеж общего вида тележки мод. 18-9786 (9786.00.000.СБ).

Фиг. 18 - чертеж общего вида тележки мод. 18-9786-01 (9786-01.00.000 СБ).

Возможность осуществления группы изобретений с реализацией указанного заявителями назначения апробирована в одном из конструкторских бюро по вагоностроению. В соответствии с «Техническое задание на разработку и постановку на производство тележки двухосной для грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм с максимальной статической нагрузкой на ось 245 кН и конструкционной скоростью 120 км/час» в ОКБ ЗМК разработан полный комплекс конструкторской документации на тележку модели 18-9786, чертеж общего вида 9786.00.000 СБ (фиг. 17), при этом в конструкции основных функциональных узлов использовались типовые конструктивные решения, описанные в настоящем описании. В конструкции использовались так же стандартизованные узлы: колесные пары РВ2Ш-957-Г ГОСТ 4835-2006, кассетные подшипники ТУ БРЕНКО 840-402365-567-05 и др. и унифицированные детали. По главным параметрам (максимальная расчетная статическая осевая нагрузка - 245 кН, конструкционная скорость вагона - 120 км/ч и минимальная расчетная масса вагона - 21×103 кг) тележка мод. 18-9786 полностью соответствует третьему члену типоразмерного ряда по ГОСТ 9246-2013. Используя предложенный принцип построения членов типоразмерного ряда в этом же ОКБ создана тележка мод. 18-9786-01, чертеж общего вида 9786-01.00.000 СБ (фиг. 18) с колесными парами РШУ-957-Г ГОСТ 4835-2006 и другими стандартизованными узлами и унифицированными деталями, соответствующая по главным параметрам (максимальная расчетная статическая осевая нагрузка - 230,5 кН, конструкционная скорость вагона - 120 км/ч и минимальная расчетная масса вагона - 21×103 кг) второму члену типоразмерного ряда по ГОСТ 9246-2013. Выполненные в ОКБ расчеты показывают, что для тележки мод. 18-9786 коэффициент унификации равен 94,14%, а для тележки мод. 19-9786-01 - 94,09%.

По разработанным чертежам были изготовлены опытные образцы тележек и подвергнуты исследовательским сравнительным испытаниям [11, 12]. Испытания проводились ИЛ ЗАО «ИЦ ТСЖТ». На основании проведенных испытаний сделан взвод, что тележки двухосные моделей 18-9786 тип 3 и 18-9786-01 тип 2 по ГОСТ 9246, соответствуют требованиям п.п. 4.1.3-4.1.7, 4.1.9-4.1.14 (таблицы 1), 5.2.4, 5.2.6, 5.2.13, 5.2.14 ГОСТ 9246-2004 для тележек тип 3 и 2, кроме п. 4.1.8 (таблицы 1) ГОСТ 9246-2004; требованиям ТУ 3183-01395963-2013 «Тележки двухосные моделей 18-9786 и 18-9786-01. Технические условия» и конструкторской документации и требованиям п.п. 11, 12, 14 НБ ЖТ ЦВ 01-98 «Вагоны грузовые железнодорожные. Нормы безопасности».

Источники информации:

1. Требования к конструкции двухосных тележек грузовых вагонов для перспективных условий эксплуатации. Бартенева Л.И., Долматов А.А., Кудрявцев Н.И. и др. Труды ЦНИИ МПС. «Транспорт», 1973, вып. 483. Стр. 1-96.

2. Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация. М.: Учебное пособие, 2011.

3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - Москва, ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. - 320 с.

4. Василевский П.Ф. Технология стального литья. М., «Машиностроение», 1974, 408 с.

5. Льют как придется. Гудок, №60 (24053) от 08.04.2008.

6. P. Eckwert, J. Frohn. Glasers Annalen, 2004, №1/2, S. 48-57.

7. Радзиховский A.A., Назаренко К.В. О влиянии конструкции адаптера на долговечность кассетных подшипников. Вагонный парк. №9-10/2009. Стр. 12-14.

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

9. В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1. М., «Машиностроение», 1980. Стр. 283-288.

10. Е.Е. Рихтер, И.Я. Березин. Энергетический критерий разрушения для оценки усталостной прочности конструкций с эластомерами. Вестник ЮУрГУ. Серия "М«шиностроение". - 2009. - Вып. 13., - №11. - С. 73-78.

11. ОТЧЕТ ИСПЫТАНИЙ №05 от 31 января 2014 г. тележек двухосных грузовых вагонов модели 18-9786 и 18-9836, код ОКП 318381. Исследовательские сравнительные испытания. ИЛ ЗАО «ИЦ ТСЖТ», 2014 г.

12. ОТЧЕТ ИСПЫТАНИЙ №19 от 21 ноября 2013 г. тележек двухосных грузовых вагонов модели 18-9786-01 и 18-100, код ОКП 318381. Исследовательские сравнительные испытания. ИЛ ЗАО «ИЦ ТСЖТ», 2013 г.

Тележка двухосная трехэлементная грузовых вагонов железных дорог, содержащая надрессорную балку в виде полого бруса коробчатого сечения, на верхней поверхности которой выполнено подпятниковое место с износостойкими элементами, и на равном удалении от вертикальной оси симметрии имеются площадки для установки боковых скользунов, в боковых поверхностях балок выполнены симметрично расположенные карманы для размещения клиньев фрикционных гасителей колебаний, а своими опорными поверхностями на нижнем поясе балка опирается на поддерживающие ее пружины центрального рессорного подвешивания, расположенного в соответствующих проемах рам боковых, представляющих собой тонкостенные стальные отливки, которые через узлы, состоящие из адаптеров и упругих прокладок, размещенные в буксовых проемах на консолях рам, опираются на подшипниковые узлы колесных пар, отличающаяся тем, что балка надрессорная имеет сотовую конструкцию с расположением сот вдоль продольной оси симметрии, рама боковая имеет тонкостенную конструкцию, внутренние элементы которой сочленяются между собой по нормали, а в зонах сочленения образовавшиеся тепловые узлы ориентированы по нормали к плоскости разъема литейной формы и состоят из двух участков - первый, расположенный при отливке в нижней полуформе, имеет подобную цилиндру или сегменту цилиндра, образованного вертикальными плоскостями, форму, при этом диаметр вписанной в него окружности должен быть не более 1,5 толщины наибольшего из сопрягаемых элементов, а второй участок, расположенный при отливке в верхней полуформе, подобен перевернутому усеченному конусу или его сегменту, образованному вертикальными плоскостями, и его больший диаметр определяется углом наклона α конусной поверхности, при этом 0,05≤tg α≤0,5, или диаметром прибыли прямого питания, обеспечивающей направление кристаллизации металла в тепловом узле при затвердевании; центральное рессорное подвешивание представляет собой комбинацию групп одно-, двух- или многорядных пружин, поддерживающих балку надрессорную, имеющих билинейную жесткостную характеристику, нижний участок которой соответствует работе порожнего вагона, а верхний – вагона, загруженного до полной грузоподъемности, и применением в фрикционных гасителях колебаний клиньев увеличенной ширины, имеющих плоскую или различной формы наклонную поверхность, контактирующую с наклонной поверхностью карманов надрессорной балки, а также использованием «предварительного поджатия» наибольшей по высоте пружины в группе пружин, поддерживающих клинья фрикционных гасителей колебаний; узел, передающий нагрузку от рамы боковой на подшипники колесных пар, содержит упругую прокладку с V-образными выступами, ограничивающими снизу прямоугольный сегмент упругой прокладки вдоль коротких граней, поверхности которых конгруэнтны поверхностям соответствующих впадин, ограничивающих сверху горизонтально расположенную площадку сегмента адаптера, а вдоль больших граней прямоугольный сегмент упругой прокладки сочленен с идущими по направлению от середины вниз заплечиками, воспринимающими боковые силы, возникающие при всех видах колебаний кузова при движении вагона, концы коротких граней упругой прокладки оснащены направленными вниз L-образными в поперечном сечении элементами, при этом их горизонтальные полки обеспечивают упругую передачу продольных усилий на всех режимах движения вагонов, за исключением экстренного торможения состава грузовых вагонов, когда обеспечивается жесткая передача продольной нагрузки.



 

Похожие патенты:

Тележка содержит раму (1), колесные движители (8), включающие тяговый электродвигатель, редуктор, дисковый тормоз, пружины подвески вагона с гидрогасителем, рельсовый тормоз.

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и касается двухосных трехэлементных тележек подвижного состава. Конструкция соединения буксового узла с рамой тележки грузового вагона содержит в буксовых проемах буксовые узлы и подбуксовые предохранители, установленные между концевыми частями наружных и внутренних челюстей рамы.

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к элементам двухосных трехэлементных тележек подвижного состава. Боковая рама тележки грузового вагона содержит в проемах буксовые узлы и имеет подбуксовые предохранители.

Устойчивая тележка железнодорожного вагона содержит две рамные боковины и надрессорную балку. Надрессорная балка характеризуется наличием по бокам противоположных концов, каждый конец проходит в отверстие рамной боковины и поддерживается в нем на рессорном комплекте.

Тележка приводная рельсового транспортного средства, преимущественно трамвая с низким полом, содержит раму с продольными упорами, колесные приводы с редукторами и тяговыми электродвигателями, вынесенными за пределы колес, дисковые тормоза, пружины подвески вагона, гидрогасители, рельсовые тормоза.

Тележка содержит две колесные пары (1), сварные боковые балки (5) и узел (7) поперечной балки, которые принимают вид трехзвенной конструкции. Оба конца боковой балки соединены с колесными парами через основную резиново-металлическую подушку (4) и переходник (2), расположенный на подшипнике (13) колесных пар.

Немоторная тележка содержит две колесные пары (1), установленные на раме (2). Каждая колесная пара содержит ось (3), два напрессованных на нее колеса (4), каждое из которых имеет на дисковой части по два тормозных диска (5), и две буксы (6).

Моторная тележка содержит две моторные колесные пары (1), установленные на раме (2). Каждая колесная пара содержит ось (3), жестко установленную на ней резинометаллическую клиновую муфту (4) для передачи тягово-тормозного момента к оси от моторно-редукторного блока (5), установленного на поперечной балке (6) рамы посредством резинометаллических шарниров (7) и на оси посредством муфты (4).

Изобретение относится к конструкции грузовых тележек железнодорожного подвижного состава. Боковая рама тележки содержит концевые части, верхний и нижний пояса, при этом на каждой концевой части под верхним поясом выполнен П-образный проем для размещения в нем буксы колесной пары тележки.

Локомотивная трехосная тележка содержит раму, несущую колесно-моторные блоки и колесные пары с буксами, поводками и рессорными комплектами. На концевых участках и поперечинах рамы тележки, где расположены крайние колесно-моторные блоки, на их вертикальных стенках выполнены горизонтально размещенные дугообразной формы полукруглого сечения пазы с находящимися в них подвижно подобного сечения сферическими головками и жестко закрепленными на криволинейной формы участках дополнительных рам.

Буксовая накладка выполнена из листового металла с износостойкими свойствами по форме П-образного буксового проема и содержит опорные волновые поверхности, взаимодействующие с опорными поверхностями челюстного проема, и поверхности, плотно прилегающие к цилиндрическим поверхностям корпуса буксы.

Буксовый поводок содержит корпус, выполненный заодно целое с большой и малой головками, длинный валик с двумя составными втулками и дистанционным кольцом, короткий валик с двумя составными втулками и дистанционным кольцом.

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и касается двухосных трехэлементных тележек подвижного состава. Конструкция соединения буксового узла с рамой тележки грузового вагона содержит в буксовых проемах буксовые узлы и подбуксовые предохранители, установленные между концевыми частями наружных и внутренних челюстей рамы.

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к элементам двухосных трехэлементных тележек подвижного состава. Боковая рама тележки грузового вагона содержит в проемах буксовые узлы и имеет подбуксовые предохранители.

Устойчивая тележка железнодорожного вагона содержит две рамные боковины и надрессорную балку. Надрессорная балка характеризуется наличием по бокам противоположных концов, каждый конец проходит в отверстие рамной боковины и поддерживается в нем на рессорном комплекте.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается узла опоры боковой рамы на колесную пару двухосной тележки грузового вагона. По первому варианту изобретения в узле опоры суммарные зазоры между продольными охватывающими площадками буксы или адаптера и охватываемыми площадками наружной и внутренней челюстей буксового проема больше со стороны наружной челюсти, чем со стороны внутренней челюсти.

Корпус адаптера буксового узла тележки выполнен в виде полуцилиндра с выступающими с двух сторон боковыми опорами и боковыми лапками, образующими фигурные вырезы, внутренние стороны которых являются боковыми опорными поверхностями адаптера.

Корпус адаптера выполнен в виде полуцилиндра с выступающими с двух сторон боковыми опорами и боковыми направляющими, образующими выступы, внутренние стороны которых являются боковыми опорными поверхностями адаптера.
Способ заключается в снятии с буксового проема рамы тележки из низкоуглеродистой стали изношенного буксового наличника и в закреплении приваркой в буксовом проеме рамы тележки нового замещающего буксового наличника с рабочей поверхностью из высокоуглеродистой стали.

Бесчелюстная трехосная тележка тепловоза состоит из рамы, рессорного подвешивания, букс с поводками и колесных пар с тяговыми электродвигателями. На торцевых поверхностях букс крайних колесных пар тележки жестко закреплены втулки квадратного сечения и в них подвижно размещены подобного сечения стержни, связанные со штоками пневмоцилиндров, закрепленных на раме.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к опорам кузова вагона на тележку, и может быть использовано при ремонте и изготовлении тележек вагона.
Наверх