Бічна рама візка вантажного вагона

Реферат: Винахід належить до конструкції литої бічної рами візка вантажного вагона, яка включає верхній і нижній горизонтальні пояси, які з'єднані між собою вертикальними колонками і створюють спільно з останніми ресорний отвір, горизонтальні надбуксові ділянки з опорними площадками, сполучені з верхнім горизонтальним поясом і похилими поясами з нижнім горизонтальним поясом, щелепні приливки на похилих поясах, переходи від опорних площадок до щелепних приливків та зовнішні підсилювальні ребра в зонах переходів. Кожен перехід утворений чотирма поверхнями: циліндровою - від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки, сполученою з нею у верхній точці переходу циліндровою поверхнею більшого радіуса, що виходить по дотичній на похилий пояс, плоскою ділянкою похилого поясу і сполученою з ним циліндровою поверхнею, що виходить до щелепного приливка. Верхня точка переходу розташована над опорною площадкою на висоті 2±1 мм. Зовнішні підсилювальні ребра розташовані уздовж прямолінійної ділянки переходу і повторюють у верхній частині його профіль, причому верхній кінець кожного підсилювального ребра виконаний горизонтально з переходом на горизонтальну надбуксову ділянку, а нижній кінець - відповідно до прямолінійної UA 102532 C2 (12) UA 102532 C2 ділянки переходу. При цьому профіль зовнішнього підсилювального ребра містить скіс з боку переходу, а обидві циліндрові поверхні більшого радіуса виконано дугами однакового радіуса. Винахід дозволяє підвищити міцність бічної рами в зоні буксового отвору, її надійність і коефіцієнт запасу опору втомі. UA 102532 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до залізничного рухомого складу, зокрема до конструкції литої бічної рами візка вантажного вагона. Відомі різні конструкції бічних рам візка вантажного вагона (RU 51954U1, B61F5/52, 10.03.2006; RU 79081U1, B61F 5/52, 20.12.2008; RU 76879U1, B61F 5/00, 10.10.2008; RU 41687U1, B61F5/52, 10.11.2004; RU 2380256С2, B61F5/52, 27.01.2010; RU 2323843C1, B61F5/52, 10.05.2008; RU 2294855С1, B61F5/52, 10.03.2007; SU 111076, 20 d, 302, 20 d, 2, 11.06.1957; SU 1135684, B61F5/52, 23.01.1985, US 6089166, B61F 1/00, B61F 5/16, 18.07.2000), які виконані у вигляді сталевого відливка і містять верхній і нижній горизонтальні пояси, з'єднані між собою вертикальними колонками і створюють спільно з останніми ресорний отвір, горизонтальні надбуксові ділянки з опорними площадками, зв'язані з верхнім горизонтальним поясом і похилими поясами з нижнім горизонтальним поясом. У кожній балці внутрішній радіусний перехід з нижньої стінки верхнього горизонтального поясу на похилий пояс виконаний одним радіусом з переходом на буксову щелепу і похилий пояс. У всіх конструкціях зроблені спроби збільшення міцності рами в зоні сполучення нижньої стінки верхнього поясу з похилим поясом, в якій всі випадки поломки в експлуатації пов'язані з перевищенням допустимих напружень. У них передбачені різноманітні посилення цієї зони: шляхом установки внутрішніх ребер жорсткості (RU 76879 U1, SU 111076), зовнішніх ребер жорсткості (RU 51954U1), одночасно внутрішніх і зовнішніх ребер жорсткості (RU 79081U1, RU 2380256C2, RU2294855C1), виконання опорної площадки з подовжніми підсилювальними ребрами (RU 2323843C1, US 6089166), а також розширення нижньої частини перерізу бічної балки в зоні внутрішнього радіуса (SU 1135684). Проте напруження в цих зонах залишається достатньо високим і викликає появу тріщин. Відома конструкція бічної балки, в якій нижня полиця похилого поясу виконана змінного перерізу із збільшенням товщини у бік сполучення з опорною площадкою, при цьому їх сполучення виконане одним радіусом, а буксова щелепа не доходить до опорної площадки (UA 87911С2).Така конструкція знижує напруження в зоні сполучення, але залишає концентратор в зоні радіуса. Відома конструкція бічної балки, в якій сполучення опорної площадки з похилим поясом і буксовою щелепою виконане одним радіусом, що закінчується над опорною площадкою на висоті 3 min і з'єднане з нею прямою ділянкою (черт. 578.00.019-0 ФГУП "ПО УВЗ" УКБВ). Крім того, в зоні переходу від горизонтального до похилого поясів між нижньою і бічними стінками похилого поясу виконані закруглення, що знижують напруження, проте залишається концентратор напружень в зоні плоского переходу від радіусної частини до опорної площадки з перепадом висот 3 min. Відома бічна рама, в якій, на додаток до попередньої конструкції, передбачені прямі підсилювальні ребра, що розташовані по дотичній до згаданого переходу, закінчуються вгорі на верхньому горизонтальному поясі, внизу - на похилому поясі (черт. 100.00.002-4 ФГУП "ПО УВЗ" УКБВ). Аналіз напруженого стану цієї конструкції показує стрибок напруженьна радіусному переході в зоні сполучення підсилювального ребра з горизонтальним поясом. Відома також бічна рама, в якій кожен перехід з верхнього горизонтального поясу на похилий пояс виконаний під тупим кутом і утворений чотирма поверхнями: циліндровою - від опорного майданчика до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки, зв'язаної з нею у верхній точці переходу циліндровою поверхнею більшого радіуса, що виходить по дотичній на похилий пояс, плоскою ділянкою похилого поясу і зв'язаною з ним циліндровою поверхнею, що виходить до щелепного приливка. При цьому верхня точка переходу розташована над опорним майданчиком на висоті 2±1 мм (черт. ЧЛЗ - 100.00.002-05 ОГТ "Промтрактор-Промлит ООО "Чебоксарский завод промышленного литья" - прийнятий за прототип). Зовні в зоні переходу передбачені підсилювальні ребра, верхня частина яких виконана з переломом, що закінчується на верхньому горизонтальному поясі. Недоліком конструкції є наявність високих напружень в зонах сполучення підсилювальних ребер із стінками горизонтального поясу, низький коефіцієнт запасу опору втомі. У приведених аналогах всі випадки поломки бічних рам в експлуатації пов'язані з перевищенням допустимих напружень на ділянці сполучення похилих поясів з верхнім горизонтальним поясом. На цій ділянці утворюються теплові вузли, які концентрують усадкову пористість і інші ливарні дефекти. В результаті знижується міцність бічної рами в зонах розташування концентраторів напружень, а також її надійність. Технічним результатом, на рішення якого направлений винахід, є підвищення міцності бічної рами в зоні буксового отвору, підвищення її надійності і коефіцієнта запасу опору втомі. Вказаний технічний результат досягається тим, що в бічній рамі, що включає верхній і нижній горизонтальні пояси, з'єднані між собою вертикальними колонками і утворюють спільно з останніми ресорний отвір, горизонтальні надбуксові ділянки з опорними площадками, сполучені 1 UA 102532 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з верхнім горизонтальним поясом і похилими поясами з нижнім горизонтальним поясом, щелепні приливки на похилих поясах, переходи від опорних площадок до щелепних приливків, зовнішні підсилювальні ребра в зонах переходів. Кожен перехід утворений чотирма поверхнями: циліндровою - від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки, сполученої з нею у верхній точці переходу циліндровою поверхнею більшого радіуса, що виходить по дотичній на похилий пояс, плоскою ділянкою похилого поясу і сполученою з ним циліндровою поверхнею, що виходить до щелепного приливка. При цьому верхня точка переходу розташована над опорною площадкою на висоті 2±1 мм. Зовнішні підсилювальні ребра розташовані уздовж прямолінійної ділянки переходу і повторюють у верхній частині профіль переходу. Верхній кінець кожного підсилювального ребра виконаний горизонтально з переходом на горизонтальну надбуксову ділянку, нижній кінець - відповідно до прямолінійної ділянки переходу, при цьому профіль зовнішнього підсилювального ребра містить скіс з боку переходу, в якому обидві циліндрові поверхні більшого радіуса виконано дугами однакового радіуса. Радіус дуги поверхні, що проходить від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки складає 12±1 мм. Порівняння пропонованого технічного рішення з наведеними аналогами і прототипом дозволило встановити наявність відмітних від них ознак, отже, дане технічне рішення відповідає критерію "новизна". Суть винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений загальний вид бічної рами, на фіг. 2 - виносний елемент А на фіг. 1, на фіг. 3 - переріз Б-Б на фіг. 2, на фіг. 4 - виносний елемент А на фіг. 1, виконаний у форматі 3D, на фіг. 5 - виносний елемент В на фіг. 2, на фіг. 6 - виносний елемент А на фіг. 1 (варіант 1), на фіг. 7 - переріз Г-Г на фіг. 6, на фіг. 8 - виносний елемент А на фіг. 1 (варіант 2), на фіг. 9 - переріз Д-Д на фіг. 8, на фіг. 10 - виносний елемент А на фіг. 1, виконаний у форматі 3D (варіант 2). Бічна рама містить верхній 1 і нижній 2 горизонтальні пояси, які з'єднані між собою двома вертикальними колонками 3, що створюють з поясами ресорний отвір 4, горизонтальні надбуксові ділянки 5 з опорними площадками 6, які сполучені з верхнім горизонтальним 1 поясом і похилими 7 поясами з нижнім 2 горизонтальним поясом, щелепні приливки 8 на похилих поясах, перехід 9 від опорних площадок 6 до щелепних приливків, зовнішні підсилювальні ребра 10 в зоні переходу. Похилий пояс 7 виконаний під тупим кутом до опорної площадки 6. Перехід 9 від опорних площадок 6 до щелепних приливків 8 утворений чотирма поверхнями: циліндровою 11 - від опорної площадки 6 до нижньої стінки 12 горизонтальної надбуксової ділянки 5, що сполучена з нею у верхній точці 13 переходу 9 циліндровою поверхнею 14 більшого радіуса, яка виходить по дотичній на похилий пояс 7, плоскою ділянкою 15 похилого поясу і сполучена з ним циліндровою поверхнею 16, що виходить до щелепного приливка 8. Верхня точка 13 переходу 9 розташована над опорною площадкою на висоті h=2±1 мм. Циліндрові поверхні 14, 16 переходу виконані однаковими радіусами (R1=R2), а циліндрова поверхня 11 - радіусом R3=12 мм. Зовнішні підсилювальні ребра 10 розташовані уздовж плоскої ділянки 15 похилого поясу 7, повторюючи у верхній частині профіль переходу. Верхній кінець 17 зовнішнього підсилювального ребра виконаний горизонтально з переходом на горизонтальну надбуксову ділянку 5, а нижній кінець 18 - відповідно до плоскої ділянки 14 похилого поясу і закінчується за межами переходу на похилому поясі 7. На кінцях 17, 18 зовнішніх підсилювальних ребер 16 виконані відповідно скоси 19, 20, що забезпечують плавний перехід до стінок горизонтального 1 і похилого 7 поясів бічної рами. Крім того, профіль зовнішнього підсилювального ребра 10 містить скіс 21 з боку переходу 9, який також забезпечує плавний перехід до взаємно перпендикулярної поверхні переходу. Згідно з варіантом 1 виконання зовнішні підсилювальні ребра в зоні переходу 9 відсутні, а перехід від вертикальних 22 стінок похилого поясу 7 по всій його довжині на нижню стінку 23 виконаний заокругленим за радіусом R4. Цим же радіусом виконане округлення уздовж контуру частини переходу 9 і горизонтальної надбуксової ділянки 5, що примикає до нього. По варіанту 2 в зоні переходу передбачені зовнішні підсилювальні ребра 10. Вони виконані прямими і закінчуються у верхній частині на горизонтальній надбуксовій ділянці 5. Верхній 2 UA 102532 C2 5 10 кінець 24 кожні ребра містить скіс 25, від якого виконаний бічний ухил 26 у бік радіусного переходу 9, а з боку буксового отвору 27 на зовнішньому підсилювальному ребрі 10 виконано закруглення 28, яке переходить у профіль переходу 9. Бічний ухил 26 вирівнює профіль простору між ребром 10 і переходом 9, знижуючи напруження в цій зоні. Виконання бічних рам з урахуванням пропонованого технічного рішення дозволяє збільшити міцність рами в зоні буксового отвору, забезпечити більшу стійкість до утворення тріщин в зоні внутрішнього кута буксового отвору, підвищити її надійність і довговічність. В порівнянні з аналогами коефіцієнт запасу опору втомі конструкції збільшений в середньому в 1,6 разу і складає 2,8. В даний час виготовляються дослідні зразки запропонованих варіантів бічних рам, після чого вони будуть піддані випробуванням по встановлених нормах. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 1. Бічна рама візка вантажного вагона, що включає верхній і нижній горизонтальні пояси, які з'єднані між собою вертикальними колонками і створюють спільно з останніми ресорний отвір, горизонтальні надбуксові ділянки з опорними площадками, сполучені з верхнім горизонтальним поясом і похилими поясами з нижнім горизонтальним поясом, щелепні приливки на похилих поясах, переходи від опорних площадок до щелепних приливків та зовнішні підсилювальні ребра в зонах переходів, при цьому кожен перехід утворений чотирма поверхнями: циліндровою - від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки, сполученою з нею у верхній точці переходу циліндровою поверхнею більшого радіуса, що виходить по дотичній на похилий пояс, плоскою ділянкою похилого поясу і сполученою з нею циліндровою поверхнею, що виходить до щелепного приливка, при цьому верхня точка переходу розташована над опорною площадкою на висоті 2±1 мм, яка відрізняється тим, що зовнішні підсилювальні ребра розташовані уздовж прямолінійної ділянки переходу і повторюють у верхній частині його профіль, причому верхній кінець кожного підсилювального ребра виконаний горизонтально з переходом на горизонтальну надбуксову ділянку, а нижній кінець відповідно до прямолінійної ділянки переходу, при цьому профіль зовнішнього підсилювального ребра містить скіс з боку переходу, а обидві циліндрові поверхні більшого радіуса виконано дугами однакового радіуса. 2. Бічна рама за п. 1, яка відрізняється тим, що радіус дуги поверхні від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки складає 12±1 мм. 3 UA 102532 C2 4 UA 102532 C2 5 UA 102532 C2 6 UA 102532 C2 7 UA 102532 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8