формула изобретения
п.l боковая рама железнодорожной тележки, в виде стальной отливки, состоящая из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части которого расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопряженных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие, отличающаяся тем, что нижний угол рессорного проема вы- полнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, вместе с этим, верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, и переходит в ограничители подклино- вой пружины, наружная поверхность которых повторяет конфигура- цию выполненного с помощью сопряженных между собой радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса; п.2 боковая рама железнодорожной тележки по п.l, отличающаяся тем, что один из сопрягаемых радиусов перехода боковой стенки ниж- него пояса в боковую стенку наклонного пояса имеет центр, совпа- дающий с центром бонки подклиновой пружины; п.з боковая рама железнодорожной тележки по п.l, отличающаяся тем, что по контуру сочленения внутренней челюстной направляющей с наклонным поясом выполнена U-образная перемычка, образующая отверстие в наклонном поясе; п.4 боковая рама железнодорожной тележки по п.l, отличающаяся тем, что преломление верхнего горизонтального пояса и вертикальных боковых поверхностей рамы в надбуксовой зоне совпадает с поперечной опорной плоскостью опорного прилива внутренней челюстной направляющей; п.5 боковая рама железнодорожной тележки по п.l, отличающаяся тем, что на вертикальных боковых стенках рамы в надбуксовой зоне выполнены опорные приливы, наружные поверхности которых расположены под утлом к горизонтальной опорной поверхности буксового проема. |
боковая рама железнодорожной тележки
изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается в частности конструкции боковой рамы железнодорожной тележки.
известна конструкция боковой рамы тележки модели 18-100 железнодорожного грузового вагона [и.ф. пастухов, в.в. лукин, н.и. жу- ков «Baгoны», M., транспорт, 1988, cтp.76], выполненная в виде стальной отливки, в средней части которой расположен рессорный проем, образованный верхним поясом, нижним горизонтальным поясом и двумя вертикальными колонками, на которых имеются направляющие для ограничения поперечного перемещения фрикционных клиньев. в нижней части рессорного проема выполнена опорная поверхность для размещения рессорного комплекта, на которой отлиты бонки для установки и ограничители от смещения пружин. наклонные пояса, как и вертикальные колонки, имеют в сечении корытообразную форму, с некоторым загибом внутрь концов полок, а нижний и верхний пояса имеют в сечении коробчатую форму. на концах боковой рамы расположены буксовые проемы с наружными и внутренними челюстными направляющими. внутренние челюстные направляющие сопряжены со средними элементами наклонных поясов рамы [авторское свидетельство ссср ж768683, B61F 5/52]. недостатком данной конструкции рамы являются наблюдаемые в процессе эксплуатации трещины в зоне сопряжения вертикальных колонок с нижним поясом, развитие которых может привести к разрушению рамы. это обуславливается уменьшением сечения нижнего пояса от поперечной центральной плоскости рамы к зоне перехода в наклон ные пояса, тем самым нагрузки, воспринимаемые нижним поясом от рессорного комплекта, распределяются неравномерно по его длине, кроме того, резкий переход боковых стенок нижнего пояса в боковые
стенки наклонных поясов вызывает повышенную концентрацию напряжений в указанном месте, а сама форма нижнего пояса в виде усеченной ромбической призмы лишь приводит к увеличению массы рамы, не обеспечивая необходимого запаса прочности в указанном поясе. еще одним участком боковой рамы, где в процессе эксплуатации наблюдаются трещины, является зона сопряжения наклонного пояса с горизонтальным опорным участком буксового проема. причинами возникновения повышенных напряжений в указанной зоне является выполнение буксового проема рамы, имеющего большую ширину, необ- ходимую для размещения буксового узла тележки, а также совпадение преломления верхнего пояса в надбуксовую зону с вертикальной плоскостью, проходящей через зону сопряжения наклонный пояс-буксовый проем.
также известна конструкция легковесной боковой рамы [US, па тент N°5410968 от 02.05.1995г.], двутаврового сечения. рама состоит из нижнего горизонтального пояса, верхнего пояса с загнутыми вверх концами, имеющих в сечении форму тавра, соединенные между собой вертикальными колонками, образуя рессорный проем. нижний пояс соединен с наклонными поясами, которые совместно с загнутыми вверх концами верхнего пояса вливаются в буксовые проемы. внутренние челюстные направляющие последних выполнены в виде L- образных кронштейнов, влитых в нижние полки наклонных поясов. на наружной и внутренней челюстных направляющих буксовых проемов имеются опорные приливы, ограничивающие перемещение буксового узла в проеме. в зонах перехода нижнего пояса в наклонные пояса, с внутренней стороны рамы имеются п-образные ребра жесткости, являющиеся одновременно направляющими для триангелей тележки.
двутавровая форма сечения рамы имеет существенные недостатки, возникающие в процессе эксплуатации. в частности, такая форма сечения не обеспечивает необходимой жесткости рамы в зоне буксовых
проемов при вхождении тележки в кривую, как и вся конструкция в целом, плохо работающая на кручение. кроме того, в случае предусмотренного крепления к горизонтальным опорным поверхностям буксовых проемов элементов, предотвращающих износ этих поверхностей, с помощью винтовых соединений, сечение в данном участке рамы будет дополнительно ослаблено, так как крепление будет возможно, как минимум двумя винтами.
вместе с этим известна конструкция боковой рамы тележки ASF ["саг апd Lосоmоtivе сусlореdiа", Simmопs-воаrdmап рublishiпg согро гаtiоп, N. Y., 1970]. все пояса и несущие элементы рамы имеют коробчатое сечение. на нижнем поясе, размещена опорная поверхность для установки рессорного комплекта. боковые стенки нижнего пояса сопряжены с боковыми стенками наклонных поясов. в зоне сопряжения нижних элементов наклонных и нижних поясов выполнены технологи ческие отверстия, а также, усиливающие эту зону, ребра жесткости [US, патент N°5718177 от 17.02.1998г.]. вертикальные колонки, соединяющие верхний и нижний пояса, сопряжены с ними с помощью радиусов. верхний пояс имеет загнутые вверх концы, плавнопереходя- щие в буксовые проемы рамы. на вертикальных стенках надбуксовой зоны отлиты опорные приливы, дополнительно ограничивающие перемещение буксовых узлов тележки.
данная конструкция выбрана в качестве прототипа. использование рессорного комплекта с большим количеством пружин потребовало в конструкции прототипа выполнение нижнего пояса рамы более широким, к тому же в нижнем поясе, по его длине, выполнено центральное ребро жесткости и как следствие увеличение массы рамы. кроме того, ребра, установленные в полости рамы в зоне сопряжения нижнего пояса с наклонными поясами, придают излишнюю жесткость раме в указанной зоне, увеличивая ее металлоемкость. выполнение поясов и элементов рамы коробчатой формы с продоль-
ными ребрами во внутренней полости усложняет технологию ее изготовления, кроме того, для облегчения изготовления и снижения массы в конструкции выполнено большое количество отверстий в поясах рамы, являющихся дополнительными концентраторами напряжений, воз- никающими в процессе эксплуатации.
задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании конструкции боковой рамы железнодорожной тележки, имеющей повышенную надежность, путем перераспределения напряжений и снижения концентрации напряжений в критических местах рамы, наблюдаемых в процессе эксплуатации.
поставленная задача решается следующим образом. нижний угол рессорного проема боковой рамы выполнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, вместе с этим, верхняя поверхность перехода являет- ся продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы, и переходит в ограничители подклиновой пружины, наружная поверхность которых повторяет конфигурацию перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса. переход боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса выполнен с помощью сопряженных между собой радиусов, а один из сопрягаемых радиусов перехода имеет центр, совпадающий с центром бонки подклиновой пружины. кроме того, по контуру сочленения внутренней челюстной направляющей с наклонным поясом выполнена U-образная перемычка, образующая отверстие в наклонном поясе. преломление верхнего горизонтального пояса и вертикальных боковых поверхностей рамы в надбуксовой зоне совпадает с поперечной опорной плоскостью опорного прилива внутренней челюстной направляющей. на вертикальных боковых стенках рамы в надбуксовой зоне выполнены опорные приливы, наружные поверхности которых
расположены под углом к горизонтальной опорной поверхности буксового проема.
сущность заявляемого изобретения заключается в то, что боковая рама железнодорожной тележки выполнена в виде стальной отливки, состоящей из верхнего и нижнего горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками, образующими совместно с горизонтальными поясами рессорный проем, в нижней части рессорного проема расположена опорная поверхность с бонками для установки и ограничителями от смещения пружин, наклонных поясов, сопря- женных с нижним поясом и горизонтальными опорными участками буксовых проемов, имеющих наружные и внутренние челюстные направляющие. по контуру сочленения внутренней челюстной направляющей с наклонным поясом выполнена U-образная перемычка, образуя отверстие в наклонном поясе. нижний угол рессорного проема вы- полнен в виде ступенчатого перехода вертикальной колонки рамы в нижний горизонтальный пояс, вместе с этим, верхняя поверхность перехода является продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий рамы и переходит в ограничители подклино- вой пружины, наружная поверхность которых повторяет конфигура- цию выполненного с помощью сопряженных между собой радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса. один из сопрягаемых радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса имеет центр, совпадающий с центром бонки подклиновой пружины. преломление верхнего горизонтального пояса и вертикальных боковых поверхностей рамы в надбуксовой зоне совпадает с поперечной опорной плоскостью опорного прилива внутренней челюстной направляющей. на вертикальных боковых стенках рамы в надбуксовой зоне выполнены опорные приливы, наружные поверхности которых расположены под углом к горизон- тальной опорной поверхности буксового проема.
сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг.1 - общий вид боковой рамы железнодорожной тележки, с разрезом по продольной плоскости; фиг.2 - вид сверху боковой рамы; фиг.з - вид снизу боковой рамы; фиг.4 - разрез надбуксовой зоны по линии A-A фиг.I; фиг.5 - аксонометрическая проекция боковой рамы с разрезом.
боковая рама состоит из верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных поясов, соединенных между собой вертикальными колонками 3, образующими совместно с горизонтальными поясами 1 и 2, рессорный проем 31. нижний пояс 2 рамы переходит в ее наклонные пояса 4, средние элементы 5 которых сопряжены с горизонтальными опорными участками 11 буксовых проемов 6. каждый буксовый проем 6 состоит из внут- ренней 7 и наружной 8 челюстных направляющих с опорными приливами 9, и надбуксовой зоны 10. внутренняя челюстная направляющая 7 сопряжена со средним элементом 5 наклонного пояса 4, имеющим в своем сечении, как и вертикальные колонки 3, корытообразную форму по контуру сочленения внутренней челюстной направляющей 7 с нак- лонным поясом 4 выполнена U-образная перемычка 14, образующая отверстие в среднем элементе 5 наклонного пояса 4. нижний 2 и верхний I пояса, а также надбуксовые зоны 10 имеют в сечении коробчатую форму. сечение надбуксовой зоны 10 уменьшается по высоте и ширине в сторону наружной челюстной направляющей 8. на вертика- льных боковых стенках 12 рамы, надбуксовой зоны 10 выполнены опорные приливы 13, наружные поверхности которых расположены под углом α к горизонтальной опорной поверхности 32 буксового про
боковые стенки 15 верхнего пояса 1, боковые стенки 16 нижнего пояса 2, а также боковые стенки 17 наклонных поясов 4 расположены параллельно продольной плоскости рамы. боковые стенки 18 верти- кальных колонок 3 совместно с боковыми стенками 17 наклонных поя- сов и боковыми стенками 15 верхнего горизонтального пояса 1 образуют две общие вертикальные боковые поверхности 19 рамы, в которых выполнены технологические отверстия 20, имеющие по своему контуру внутреннюю 21 и наружную 34 отбуртовки. линии преломления 22 верхнего горизонтального пояса 1 и боковых поверхностей 19 рамы в надбуксовой зоне 10 совпадают с поперечной опорной плоскостью 23 опорного прилива 9 внутренней челюстной направляющей 7.
внизу рессорного проема 31 имеется опорная поверхность 24 для размещения рессорного комплекта тележки, на которой отлиты бонки 25 для установки и ограничители 26 от смещения пружин, в том числе бонки 28 и ограничители 27 подклиновых пружин.
нижний угол рессорного проема 31 выполнен в виде ступенчатого перехода 33 вертикальной колонки 3 рамы в нижний горизонтальный пояс 2. верхняя поверхность 29 перехода 33 является продолжением перемычки 30, влитой в отбуртовку 21 технологических отверстий 20, выполненных в боковых поверхностях 19 рамы. по краям ступенчатого перехода 33 верхняя поверхность 29 его вливается в ограничители под- клиновой пружины 27. наружная поверхность ограничителя подклино- вой пружины 27 повторяет конфигурацию, выполненного с помощью сопряженных между собой радиусов Rl и R2, перехода боковой стенки 6 нижнего пояса в боковую стенку 17 наклонного пояса. радиус Rl имеет центр, совпадающий с центром бонки 28 подклиновой пружины. технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в том, что создана конструкция боковой рамы железнодорожной тележки с улучшенными прочностными, ресурсными и эксплуатационными характеристиками, путем перераспределения напря-
жений и снижения уровня концентрации напряжений в критических местах рамы, наблюдаемых в процессе эксплуатации.
выполнение преломления верхнего горизонтального пояса и вертикальных боковых поверхностей рамы в надбуксовой зоне, в месте падающем с поперечной опорной плоскостью опорного прилива внутренней челюстной направляющей, позволило перераспределить напряжения, появляющиеся в зоне сопряжения горизонтального опорного участка буксового проема с наклонным поясом, и как результат, уменьшить уровень концентрации напряжений и повысить запас уста- тной прочности рамы в указанной зоне.
U-образная перемычка в зоне сочленения внутренней челюстной направляющей с наклонным поясом, образующая отверстие в наклонном поясе, также позволила перераспределить и снизить напряжения, возникающие в зоне сопряжения горизонтального опорного участка буксового проема с наклонным поясом, без значительного увеличения массы рамы.
выполнение наружных поверхностей опорных приливов, расположенных на вертикальных стенках рамы в надбуксовой зоне, под углом к горизонтальной опорной поверхности буксового проема увели- чивает площадь опирания боковой рамы на буксовый узел тележки и дополнительно позволяет стабилизировать положение колесной пары в буксовом проеме боковой рамы.
ступенчатый переход вертикальной колонки в нижний горизонтальный пояс позволил перераспределить существующие напряжения и уменьшить уровень концентрации напряжений в зоне нижнего угла рессорного проема.
выполнение верхней поверхности ступенчатого перехода продолжением перемычки, влитой в отбуртовку технологических отверстий и переход этой поверхности в ограничители подклиновой пружи-
ны позволило дополнительно передать нагрузку воспринимаемую нижним поясом наклонному поясу.
переход боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса, в виде сопряженных между собой радиусов, обеспечивает плавное соединение этих несущих элементов рамы без возникновения концентраторов напряжений в зоне перехода.
повторение наружной поверхностью боковой ветви ограничителя подклиновой пружины конфигурации радиусного перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса позволяет использовать боковую ветвь ограничителя подклиновой пружины в качестве дополнительного элемента жесткости в зоне радиусного перехода.
совпадение центра одного из радиусов перехода боковой стенки нижнего пояса в боковую стенку наклонного пояса с центром бонки подклиновой пружины позволило равномерно распределить напряжения, возникающие в зоне перехода от действия подклиновых пружин на равноудаленном расстоянии от центра действия силы.
в настоящее время на данную конструкцию боковой рамы железнодорожной тележки разработана конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы, проходящие всесторонние испытания.
Next Patent: A METHOD FOR CONTROLLING A LINEAR AMPLIFIER AND POWER AMPLIFIER ARRANGEMENT