Бічна рама візка вантажного вагона

1. Бічна рама візка вантажного вагона, що містить 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, щелепні приливки на похилих поясах, переходи від опорних площадок до щелепних приливків, зовнішні підсилювальні ребра в зонах переходів, при цьому кожен перехід утворений чотирма поверхнями: циліндровою - від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки, яка сполучена з нею у верхній точці переходу циліндровою поверхнею більшого радіуса, що виходить по дотичній на по U 2 56343 1 3 сом 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 51954 U1), одночасно внутрішніх і зовнішніх ребер жорсткості (RU 79081 U1, RU 2380256 C2, RU 2294855 C1), виконання опорної площадки з подовжніми підсилювальними ребрами (RU 2323843 C1, US 6089166), а також розширення нижньої частини перетину бічної балки в зоні внутрішнього радіусу (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 перетину 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 87911 С2).Така конструкція знижує напруження в зоні сполучення, але залишає концентратор в зоні радіусу. 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 3мм 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 3мм. 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 напружень на 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 опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки, зв'язаної з нею у верхній точці переходу циліндровою поверхнею більшого радіусу, 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 опорною площадкою на висоті 2±1мм (черт. ЧЛЗ - 100.00.002 - 05 ОГТ «Промтра 56343 4 ктор- 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 направлена корисна модель, 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 створюють спільно з останніми ресорний отвір, горизонтальні надбуксові ділянки з опорними площадками, сполучені з верхнім горизонтальним поясом і похилими поясами, 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 радіусу, 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±1мм. Зовнішні підсилювальні ребра розташовані уздовж прямолінійної ділянки переходу і повторюють у верхній частині профіль переходу. Верхній кінець кожного підсилювального ребра виконаний горизонтально з виходом на верхній горизонтальний пояс, нижній кінець - відповідно до прямолінійної ділянки переходу, при цьому профіль зовнішнього підсилювального ребра містить скіс з боку переходу, в якому обидві циліндрові поверхні більшого радіусу виконано дугами однакового радіусу. Радіус дуги поверхні, що проходить від опорної площадки до нижньої стінки горизонтальної надбуксової ділянки складає 12±1мм. Від верхнього скосу зовнішнього підсилювального ребра виконаний ухил у бік переходу, а на верхній грані підсилювального ребра, що примикає до буксового отвору, виконано закруглення, яке переходить у профіль переходу. Порівняння пропонованого технічного рішення з наведеними аналогами і прототипом дозволило встановити наявність відмітних від них ознак, отже, дане технічне рішення відповідає критерію «новизна». 5 Суть корисної моделі, 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 - перетин 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 - перетин Г-Г на Фіг.6, на Фіг.8 - виносний елемент А на Фіг.1 (варіант 2), на Фіг.9 - перетин Д-Д на Фіг.8, на Фіг.10 - виносний елемент А на Фіг.1, виконаний у форматі 3D (приклад 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, 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 радіусу, 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±1мм. Циліндрові поверхні 14, 16 переходу виконані однаковими радіусами (R1=R2), а циліндрова поверхня 11 - радіусом R3=12мм. Зовнішні підсилювальні ребра 10 розташовані уздовж плоскої ділянки 15 похилого поясу 7, повторюючи у верхній частині профіль переходу. 56343 6 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 9 містить скіс 21 з боку переходу 9, який також забезпечує плавний перехід до взаємноперпендикулярної поверхні переходу. Згідно з варіантом 1 виконання зовнішні підсилювальні ребра в зоні переходу 9 відсутні, а перехід відвертикальних 22 стінок похилого поясу 7 по всій його довжині на нижню стінку 23 виконаний заокругленим за радіусом R4. Цим же радіусом виконане округлення уздовж контура частини переходу 9 і горизонтальної надбуксової ділянки 5, що примикає до нього. По варіанту 2 в зоні переходу передбачені зовнішні підсилювальні ребра 16. Вони виконані прямими і закінчуються у верхній частині на горизонтальній надбуксовій ділянці 5. Верхній 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 16 виконано закруглення 28, яке переходить у профіль переходу 9. Бічний ухил 26 вирівнює профіль простору між ребром 16 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 рази і складає 2,8. В даний час виготовляються дослідні зразки запропонованих варіантів бічних рам, після чого вони будуть піддані випробуванням по встановлених нормах. 7 56343 8 9 Комп’ютерна верстка О. Рябко 56343 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601