Меню

Боковая рама тележки грузового вагона

Инструкция боковая рама вагона

Видеоканал РЦИТ на YouTUBE

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
Иллюстрированное учебное пособие
Конструкция тележек грузовых и пассажирских вагонов

Иллюстрированное учебное пособие
Конструкция тележек грузовых и пассажирских вагонов

Альбом содержит сведения о конструкции тележек грузовых и пассажирских вагонов. Конструкция наиболее сложных по исполнению узлов показана на отдельных листах.

СОДЕРЖАНИЕ

Иллюстрированное учебное пособие
Конструкция тележек грузовых и пассажирских вагонов

ВВЕДЕНИЕ

Богата и интересна история развития тележек грузовых и пассажирских вагонов в России. Десятилетиями многие конструктивные решения использовались вагоностроителями не только в России, но и за рубежом.
Тележки являются сложными и ответственными узлами, от которых в решающей степени зависят безопасность движения вагонов, их скорость, плавность хода. Правильно выбранные параметры тележек создают благоприятные условия для перевозок пассажиров и грузов, работы энергосилового оборудования.
Цель настоящего альбома — дать сведения об истории развития, о конструкции и параметрах различных типов тележек.
В альбоме приведены наиболее интересные модели грузовых и пассажирских тележек как первой постройки эксплуатационного парка, так и вагонов нового поколения. Современные тележки грузовых вагонов позволяют эксплуати­ровать поезда со скоростью до 140 км/ч, обеспечивая передачу осевых нагрузок до 25 т и погонных нагрузок — до 10,5 т. Изменилась конструкция наиболее повреждаемых узлов — горизонтальных скользунов, рессорного комплекта, узла соеди­нения боковой рамы с буксами.
Появились принципиально новые решения в конструкции пассажирских тележек, которые позволили увеличить скорость движения до 200 км/ч, с обеспечением необходимой плавности хода.
Подробно рассмотрено устройство тележки 68-4076, которая в настоящее время успешно эксплуатируется под скоростными вагонами. На отдельных листах рассмотрена конструкция наиболее сложных и ответственных узлов — буксового и гидравлического гасителя колебаний.
Показана конструкция перспективного буксового узла с коническими подшипниками на прессовой посадке.

Назначение и классификация тележек

Тележки предназначены для перемещения вагонов по рельсовому пути с необходимой плавностью хода, а также передачи всех нагрузок от рамы и кузова на путь и обратно.
По назначению тележки подразделяются на грузовые и пассажирские.
По осности — на двух-, трех-, четырех и многооосные.

Схемы рессорного подвешивания вагонов

а — буксовое; б — центральное; в — двойное: буксовое и центральное люлечное;
г — двойное: буксовое и центральное безлюлечное

Схемы связи рамы тележек с буксами

а — с челюстной связью; б — с упругой челюстной связью; в — с упругой балансировочно-челюстной связью;
г — с упругой шпинтонно-бесчелюстной связью; д — с упругой поводково-бесчелюстной связью;
е — с упругой рычажно-бесчелюстной связью

Схемы опирания кузова на тележки

а — через подпятник; б — подпятник и упругие скользуны; в — скользуны;
г — центральное рессорное подвешивание

Схема возвращающего устройства люлечного типа

Узлы и детали:
1 — букса; 2 — рама; 3 — надрессорная балка; 4 — подвеска; 5 — пятник;
6 — подпятник; 7 — скользуны; 8 — кузов; 9 — пружины; 10 — поддон

Буксовый узел с цилиндрическими подшипниками

Пассажирские и грузовые вагоны эксплуатационного парка оборудованы узлами с двумя цилиндрическими подшипниками 250х130х80 мм с горячей посадкой внутренних колец на шейку оси.

Узлы и детали:
1 — корпус буксы;
2 — передний подшипник;
3 — задний подшипник;
4 — лабиринтная часть корпуса;
5 — лабиринтное кольцо;
6 — болт М12 с шайбой;
7 — резиновое кольцо;
8 — крепительная крышка;
9 — смотровая крышка;
10 — гайка М110;
11 — болт М12 с вязальной проволокой;
12 — стопорная планка;
13 — прокладка резиновая;
14 — шайба крепительная;
15 — шайба стопорная;
16 -болты М20

Буксы грузовых и пассажирских вагонов отличаются конструкцией корпуса буксы и способом соединения с рамкой тележки. В буксах используют смазку типа ЛЗ-ЦНИИ или «Буксол» в количестве 800 — 900 г на одну буксу.

Узлы и детали:
1 — корпус буксы;
2 — передний подшипник;
3 — задний подшипник;
4 — лабиринтная часть корпуса;
5 — лабиринтное кольцо;
6 — болт М12 с шайбой;
7 — резиновое кольцо;
8 — крепительная крышка;
9 — смотровая крышка;
10 — гайка М110;
11 — болт М12 с вязальной проволокой;
12 — стопорная планка;
13 — прокладка резиновая;
14 — шайба крепительная;
15 — шайба стопорная;
16 -болты М20

Раздел 1.
ТЕЛЕЖКИ ДЛЯ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Поясные тележки

Поясные тележки благодаря простой конструкции получили широкое распространение в странах Европы и Америки под всеми четырехосными грузовыми вагонами. В России тележки начали строиться в 1898 г. Мытищинским вагоностроительным заводом. Рессорный комплект вначале состоял из 4-6 двухрядных цилиндрических пружин, а позднее, для улучшения гашения колебаний, — из четырех двойных пружин и одной эллиптической рессоры.
Для изотермических вагонов Брянский машиностроительный завод с 1925 г. выпускал поясные тележки с люлькой, которая смягчала боковые толчки и улучшала плавность хода. В этой конструкции были применены четырехрядные рессоры Галахова.

Параметр Тележка поясная с люлькой Тележка поясная с комбинированным рессорным комплектом
Тип оси III III
Тип колеса цельнокатаное
или бандажное
цельнокатаное
или бандажное
База, м 2,1 1,8
Масса, т 5,3 4,53
Статический прогиб рессорного комплекта, мм 18 18
Наибольшая допускаемая нагрузка на подпятник, т 22 38

Тележка поясная с люлькой

Узлы и детали:
1 — колесная пара с буксами;
2 — верхний пояс;
3 — средний пояс;
4 — нижний пояс;
5 — колонка;
6 — колончатый болт;
7 — надрессорный брус;
8 — рессорный комплект;
9 — люлька;
10 — распределительная балка; 11 — буксовые болты

Тележка поясная с комбинированным рессорным комплектом

Узлы и детали:
1 — колесная пара с буксами;
2 — верхний пояс;
3 — средний пояс;
4 — нижний пояс;
5 — колонка;
6 — колончатый болт;
7 — надрессорный брус;
8 — рессорный комплект;
9 — люлька;
10 — распределительная балка;
11 — буксовые болты

Тележки М-44, МТ-50

Тележки с литыми стальными боковыми рамами и надрессорными балками выпускал с 1937г. Уралвагонзавод (УВЗ). Они более прочны и надежны, чем поясные.
Отличительная особенность тележки М-44 (модель 1944 г.) — боковые рамы для облегчения массы отлиты заодно с буксами. Такая конструкция оказалась нетехнологичной и затрудняла замену колесных пар в эксплуатации.
В 1950 г. была выпущена тележка МТ-50 с раздельной отливкой букс и боковых рам.
Рессорное подвешивание тележек М-44 и МТ-50 состоит из 2 комплектов по 4 двойных пружины и одной листовой эллиптической рессоры.

Параметр М-44 МТ-50
База тележки, мм 1800 1800
Статический прогиб рессорного подвешивания, мм 18 18
Скорость движения, км/ч 80 80
Наибольшая допускаемая нагрузка на подпятник, т 38 38
Масса, т 4,4 4,5

Тележка М-44

Тележка МТ-50 Бессвязевая

Тележка 18-100 (ЦНИИ-ХЗ)

Тележка 18-100 используется под всеми грузовыми четырехосными вагонами магистральных дорог, кроме рефрижераторных.
Состав рессорного комплекта зависит от грузоподъемности вагона. Пять пружин ставят в тележки вагонов грузоподъемностью до 50 т, шесть — до 60 т и семь — более 60 т.
Зазоры между скользунами для основных типов вагонов варьируют в пределах 6-16 мм.

Техническая характеристика:

База тележки, мм 1850
Статический прогиб под весом брутто, мм 46 — 50
Конструкционная скорость движения, км/ч 120
Год выпуска в серию 1957

Узлы и детали:
1 — колесная пара; 2 — букса; 3 — боковая рама; 4 — комплект центрального рессорного подвешивания;
5 — надрессорная балка; 6 — горизонтальный скользун; 7 — рычажная передача

Тележка 18-100 (конструкция узлов)

Разность баз боковых рам одной тележки допускается не более 2 мм.
Для регулировки зазоров между скользунами под колпак скользуна ставят равные стальные регулировочные прокладки толщиной 1,5 — 5 мм в количестве не более 4 под каждый колпак.

Узлы и детали:
1 — фрикционный клин;
2 — фрикционная планка;
3 — рессорный комплект;
4 — боковая рама;
5 — надрессорная балка;
6 — прокладки регулировочные;
7 — колпак;
8 — болт;
9 — опора скользуна;
10 — подпятник

Фрикционные планки должны обязательно иметь непараллельность в вертикальной плоскости, при этом расстояние Б между фрикционными планками внизу должно быть на 4 — 10 мм больше, чем вверху. Непараллельность фрикционных планок по горизонтали — не более 3 мм.

Тележка 18-101

Четырехосная тележка 18-101 состоит из двух тележек 18-100, связанных соединительной балкой. Соединительные балки изготавливают литьем из мартеновской стали или штампо-сварными из стали 09Г2Д, что снижает их массу и повышает надежность.
Используется для подкатки под восьмиосные цистерны и полувагоны грузоподъемностью 125-130 т.

Техническая характеристика

База тележки, мм 3200
Статический прогиб под весом брутто, мм 46 — 50
Конструкционная скорость движения, км/ч 120
Гибкость рессорного комплекта, мм/т 1,13 — 1,23
Масса, т 12,0
Читайте также:  Реле напряжения перекоса и последовательности фаз микропроцессорное РНПП 311

Узлы и детали:
1 — тележка 18-100; 2 — соединительная балка; 3 — центральный подпятник;
4 — центральный скользун; 5 — прилив крайнего скользуна; 6 — крайний пятник;
7 — верхний пояс; 8 — нижний пояс; 9 — тормозная передача.

Тележка 18-102 (УВЗ-9М)

Служит для подкатки под грузовые вагоны грузоподъемностью 93-95 т, а также под специальный подвижной состав.
По сравнению с другими типами трехосных тележек имеет преимущество: ее рессорное подвешивание обладает большим запасом устойчивости от схода колесной пары с рельсов при движении в порожнем состоянии со скоростью выше 90 км/ч.
Пружины взаимозаменяемы с пружинами 18-100.
Общий недостаток трехосных тележек — высокая трудоемкость, сложность технического обслуживания, особенно средней колесной пары.

Источник



рамы вагонов

Рама вагона является самой нагруженной частью вагона. И служит основанием кузова вагона изготовленного по классической схеме.

Кроме того на раме укреплено тормозное оборудование вагона и выгрузочные механизмы, а так же внутри рамы расположена ударно тяговая часть автосцепного устройства. Сама же она через пятники опирается на подпятники надрессорных балок тележек и воспринимает все виды нагрузок, действующие на кузов. Следовательно, должна обладать достаточной прочностью и жёсткостью, быть надёжной в эксплуатации и доступной для осмотра всех элементов.

Рамы вагонов, с нагрузкой на ось до 25тс, исполнены из наиболее мощных и металлоёмких прокатных профилей.

Для деталей рамы вагонов с большей нагрузкой на ось (27тс) применяются специально изготовленные стальные профили, позволяющие снизить металлоёмкость узлов вагона при его повышенных прочностных характеристиках.

Основными несущими элементами рамы являются:

Боковые продольные балки;

Поперечные балки: концевые, шкворневые и промежуточные поперечные. Полный перечень всех элементов рамы встречается в основном на вагонах общего назначения (крытые, полувагоны, платформы),

рамы вагонов

Рама универсальной платформы

рамы вагонов

Рама крытого вагона

1 хребтовая балка, 2 боковая балка, 3 концевая балка, 4шкворневая балка, 5 промежуточные балки, 6 поперечные балки, 7 продольные балки, 8 продольные балки для поддержания пола, 9 балка для крепления тормозного цилиндра, 10 убирающаяся подножка боковых дверей.

рамы вагонов

Рама четырёх осного полувагона

1 хребтовая балка, 2шкворневая балка, 3 концевая балка, 4 промежуточная балка.

Специализированные вагоны могут не иметь поперечных, или боковых балок. К таким вагонам можно отнести вагоны цистерны.

рамы вагонов

Рама четырёхосной цистерны

Основой рамы является хребтовая балка; вид Б шкворнев ая балк а ; концевая и шкворневая балки соединены между собой боковы ми балк ам и ; вид А концев ая балк а.

Кроме того необходимо отметить, что в эксплуатации встречаются вагоны не имеющие сплошной хребтовой балки.

рамы вагонов

Так у восьмиосных цистерн роль хребтовой балки выполняет

непосредственно сам котёл, который опирается на тележки через сварные полурамы по форме и сути представляющие концольные части рамы вагона.

Особенно хочется отметить, что для вагонов нового поколения, таких как полувагон модели 12-9548-2 концольная часть представляет собой единую отливку, имеющую в средней части полость для размещения ударно-тягового устройства автосцепки СА3-Т. Средняя (хребтовая балка) изготовлена из специально изготовленных стальных профилей, на ней размещены кронштейны выгрузочных люков. В целом конструкция рамы полувагона 12-9548-2 позволила снизить металлоёмкость вагона и увеличить его грузоподъёмность до 82т.

Рамы пассажирских вагонов обладают большей жёсткостью конструкции и значителино большем количеством элементов.

рамы вагонов

1 концевая балка, 2 лобовая балка, 3раскосы, 4 шкворневая балка, 5 нижние обвязки, 6 промежуточные балки, 7 хребтовая балка (причём хребтовая балка располагается только в концольной части рамы, при этом сделано усиление её консольной части и боковых продольных балок, а так же связи между поперечными промежуточными балками).

Не смотря на различие в конструкции, для рам всех вагонов устанавливаются общие требования:

Запрещается постановка в поезда и следование в них вагонов, у которых в раме имеется хотя бы одна из следующих неисправностей:

— излом или трещина, переходящая с горизонтальной на вертикальную полку хребтовой, боковой, шкворневой или концевой балки, трещины в узлах сочленения хребтовой и шкворневой балок;

рамы вагонов

— вертикальные, продольные и наклонные трещины любой длины, если они проходят более чем через одно отверстие для болтов или заклепок (в усиливающих планках или накладках, ранее поставленных при ремонте на балках рамы, не допускаются изломы и трещины те же, что и в самих балках рамы, трещины, перекрытые накладками, не учитываются);

рамы вагонов

— продольные трещины в балках рамы длиной более 300 мм;

— трещины в надпятниковой плите (фланце) пятника длиной более 30 мм;

— обрыв сварного шва или ослабление заклепочного или болтового крепления пятника к раме вагона;

— длина вертикальных или наклонных трещин, расположенных на одной стенке балки, более 100 мм при измерении по вертикали между концами трещин;

— обрыв по сварке или разрыв накладок, соеди няющих верхние листы поперечных балок рамы полувагона с нижним обвязочным угольником;

— трещины или разрывы верхнего или вертикального листа поперечной шкворневой или концевой балок рамы;

— вертикальные прогибы продольных балок у четырех- и шес тиосных грузовых вагонов более 100 мм (в случае выявления замеряется на расстоянии между шкворневыми балками);

— трещины любой длины в рамах длиннобазных платформ.

У пассажирских вагонов, включаемых в поезда не допускаются:

трещины в балках рамы;

трещины в опорных скользунах шкворневой балки;

ослабление заклепочного или болтового крепления пятника;

ослабление заклепочного крепления передних и задних упорных угольников к раме вагона;

трещины или вырывы в концевых балках, буферных брусьях и местах крепления буферных комплектов.

Разрешается довести вагон с обнаруженными трещинами на промежуточной станции до ближайшего ПТО, пункта смены колёсных пар, пункта оборота или формирования, при условии, что они не угрожают безопасности движения.

При поступлении вагона в текущий отцепочный ремонт раму вагона осмотреть на наличие дефектов. На хребтовой балке полувагона разрешается:

— заварка трещин двутавра с последующей постановкой накладок, при условии, что трещина со стенки не распространяется на нижнюю полку двутавра;

При ремонте концевой балки всех типов вагонов разрешается:

— заварка не более трех трещин или одного излома в любом месте концевой балки;

— приварка накладок пораженных мест коррозией, при условии что толщина стенки не менее 4 мм и площадь не более 0,4 м 2 ;

— постановка на полувагоны усиливающей накладки над ударной розеткой.

При ремонте шкворневой и промежуточных балок всех типов вагонов разрешается:

— заварка трещин или изломов верхнего или нижнего листа шкворневой балки с усилением накладки не более трех. Допускаемое расстояние от начала трещины или излома до границы крайнего элемента хребтовой балки не менее 100 мм;

— заварка трещины длиной не более 50 мм без постановки усиливающей накладки;

— заварка трещин, изломов вертикальных листов с постановкой накладок.

При наличии трещин в пятниках и вертикальных прогибов балок более 50 мм вагоны направить в ремонтное депо.

Рамы вагонов, с неисправностями, отвечающими требованиям «Инструкции по исключению из инвентаря вагонов» ЦЧУ-ЦВ/4433 – вагон исключить из инвентарного парка.

Источник

Боковая рама тележки грузового вагона

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона. Боковая рама тележки грузового вагона содержит верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, причем в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены ребра, одно из которых расположено в нижней части наклонного пояса от периферии к центру, другое — вдоль криволинейного части рессорного проема в зоне сочленения нижнего пояса с наклонным поясом, третье выполнено как продолжение опорной площадки для рессорного комплекта, в зонах схождения упомянутых выше ребер симметрично относительно центральной плоскости рамы образованы выступы, объединяющие упомянутые ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями, при этом выступы выполнены не выступающими в центральный рессорный проем, причем рама снабжена дополнительными подкрепляющими ребрами, расположенными в центральном рессорном проеме по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонными поясами. Техническим результатом от использования полезной модели является улучшение механических свойств материала рамы за счет устранения рыхлот и усадочных раковин в местах расположения концентраторов напряжений, повышение надежности конструкции, повышение коэффициента запаса сопротивления усталости до 2,06.

Читайте также:  Цифро аналоговая радиостанция Hytera PD785G VHF

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции литой боковой рамы тележки грузового вагона.

Известны различные конструкции боковых рам тележки грузового вагона (US 5305694, US 5481986, US 5718177, US 6125767, US 6543367, RU 2116921).

Известна боковая рама вагонной тележки, включающая в себя верхний и нижний пояса, соединенные вертикальными колонками, образующими рессорный проем, два наклонных пояса, связывающих нижний пояс с концевыми частями, охватывающими буксовые проемы и имеющими горизонтальные опорные поверхности, сопряженные с вертикальными частями. Углы сопряжения стенок в рессорном и буксовом проемах расположены в зонах упрочнения, напряжение сжатия в которых не превышает 30 МПа, при локальных остаточных деформациях не выше деформации, соответствующей пределу упругости стали (RU №41687, U1, B 61 F 5/52, 2004).

Известна также боковая рама тележки грузового вагона, содержащая по концам буксовые проемы, нижний пояс, верхний пояс, наклонные пояса, средний проем, направляющие, Т-образный поперечный кронштейн, жестко закрепленный на нижнем поясе, а также узлы крепления продольного поводка, вертикально расположенных гасителей колебаний и подвесочных триангелей, средний проем рамы образован нижним поясом, верхним поясом и наклонными поясами замкнутого сечения, участки сопряжения наклонных поясов с верхним поясом выполнены по радиусу R 1, равному 150-160 мм, а с нижним — по радиусу R 2, равному 220-230 мм, при этом направляющие размещены на консольно-расположенных упорах, каждый из которых охватывает наклонный пояс с трех сторон (RU №37683, U1, B 61 F 5/52, 2004).

Ближайшим аналогом полезной модели является боковая рама 100.00.002-4 тележки грузового вагона, которая представляет собой литую ферменную конструкцию, образованную нижним поясом, верхним поясом и двумя наклонными поясами, имеющую буксовый и центральный рессорный проем. Пояса имеют коробчатое сечение. По наклонному поясу в зоне перехода от буксового проема к центральному рессорному проему расположены технологические окна. Для упрочнения

конструкции на участках, где имеются концентраторы напряжений, рама подкреплена ребрами жесткости, расположенными симметрично относительно центральной плоскости рамы. Ребра жесткости расположены по ширине наклонного пояса, другие ребра — по окантовке центрального рессорного проема месте криволинейного перехода от нижнего пояса к наклонному поясу. Ребра сходятся друг с другом и с соответствующими ребрами, расположенными по нижнему краю центрального рессорного проема и выполненными как продолжение плоской площадки под рессорный комплект. Кроме того, для упрочнения наиболее нагруженного участка буксового проема на раме выполнена пара симметрично расположенных относительно центральной плоскости рамы наклонных прямых ребер. Эти ребра подкрепляют зону радиусного перехода от наклонного пояса к верхнему поясу. Технологические окна в наклонных поясах имеют сложную форму, (www.promlit.com, опубликовано 08.04.2005 г.).

По результатам полных усталостных испытаний ближайшего аналога коэффициент запаса усталостной прочности исследуемых боковых рам, исходя из осевой нагрузки 23,5 тс и скорости движения до 120 км/час, соответствует n=1,56 (см. таблицу 1), что превышает коэффициент запаса, установленный в нормативно-технической документации (n=1,4).

К недостаткам приведенных выше аналогов, в том числе ближайшего аналога (см. таблицу 1), относится недостаточная усталостная прочность рамы в зонах расположения концентраторов напряжений, в особенности в рессорном проеме в нижней части рамы на участке сопряжения наклонных поясов с нижним поясом, в зоне технологических окон и внутренней радиусной части буксового проема.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезной модели является повышение надежности конструкции рам, повышение коэффициента запаса сопротивления усталости за счет повышения прочностных свойств рамы.

К железнодорожному литью предъявляются особые требования по качеству, так как от этого зависит безопасность движения поездов. Литые боковые рамы имеют сложную конструкцию с полыми верхним, нижним и наклонными поясами. Вследствие этого получить отливку, не имеющую дефектов, практически невозможно. Наиболее распространенным дефектом, вызывающим разрушение литых боковых рам являются рыхлоты и усадочные раковины, образующиеся, в том числе и в местах расположений

концентраторов напряжений. Для компенсации возможных дефектов в наиболее опасных зонах на известных конструкциях выполняют ребра или образуют местные утолщения стенок конструкции. В ближайшем аналоге в местах радиусного сопряжения нижнего пояса рамы с наклонным поясом выполнены ребра, расположенные симметрично относительно центральной поперечной плоскости рамы.

В заявленной полезной модели задача повышения надежности и повышения коэффициента запаса сопротивления усталости решается за счет совокупности следующих существенных признаков полезной модели. Боковая рама содержит верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, причем в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены три сходящихся ребра, одно из которых расположено в нижней части наклонного пояса от периферии к центру, другое — вдоль криволинейного части рессорного проема в зоне сочленения нижнего пояса с наклонным поясом, третье выполнено как продолжение опорной площадки для рессорного комплекта, при этом симметрично относительно центральной поперечной плоскости рамы в зонах схождения упомянутых выше ребер образованы выступы, объединяющие упомянутые ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями, причем выступы выполнены не выступающими в центральный рессорный проем. Центральный рессорный проем снабжен дополнительными подкрепляющими ребрами, расположенными по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонными поясами.

Техническим результатом от использования полезной модели является улучшение механических свойств материала рамы за счет устранения рыхлот и усадочных раковин в местах расположения концентраторов напряжений, повышение надежности конструкции, повышение коэффициента запаса сопротивления усталости до 2,06. Примечание: коэффициент запаса сопротивления усталости рассчитывается для литых деталей в соответствии с «Нормами расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных)» согласно «Методике проведения испытаний на усталость литых деталей двухосных тележек грузовых вагонов».

Достижение указанного технического результата обусловлено применением определенных подходов к конструкции и технологии изготовления боковой рамы, которые в совокупности обеспечивают выход качественной продукции.

При разработке заявленной полезной модели экспериментально установлено, что в наиболее нагруженном месте — в области перехода от нижнего пояса к наклонным поясам в прототипе образуются тепловые узлы, которые концентрируют усадочную пористость и иные литейные дефекты. Утолщение стенок поясов или увеличение толщины ребер фактически не улучшали конструкционную прочность, но при этом увеличивали массу в области тепловых узлов. Поэтому для решения задачи улучшения прочностных и эксплуатационных характеристик изделия в конструкцию боковой рамы были внесены изменения, позволившие, помимо чисто конструктивных преимуществ, использовать новые технологические приемы получения литой заготовки, неразрывно связанные с изменениями в конструкции рамы. Технология изготовления отливки рамы основывалась на методе направленной кристаллизации, заключающемся в установлении определенных условий литья и охлаждения отливок. Использование такой технологии связано с известным фактом, что направленная кристаллизация устраняет усадочную пористость, трещины и сообщает изделиям повышение прочности.

Для достижения указанного выше технического результата в нижней части рамы был выполнен выступ, объединяющий три сходящихся в этом месте усиливающих ребра, имевшихся в конструкции прототипа (как описано выше). Введение выступа в конструкцию рамы позволило, с одной стороны, дополнительно подкрепить критическое сечение рамы, а с другой стороны, создать в этом месте условия для направленной кристаллизации.

Как показали исследования, выполнение выступа в месте схождения ребер, а также дополнительное подкрепление рессорного проема ребрами, расположенными в центральном рессорном проеме по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонными поясами, позволило снизить риск разрушения рамы по наиболее нагруженному месту, верхнему углу рессорного проема.

Достижение указанного технического результата подтверждено усталостными испытаниями боковых рам (результаты испытаний — см. таблицу 2), проведенными ВНИИЖТ.

Из уровня техники известны устройства, в которых описаны различные модернизации одного из наиболее уязвимых мест боковой рамы — сочленения нижнего пояса с наклонным поясом.

Так, известна конструкция боковой рамы, в которой в месте сопряжения наклонного пояса с нижним поясом толщина указанных поясов увеличена, кроме того, это место подкреплено внутренними ребрами, расположенными во внутренней полости рамы (US №5718177, В 64 F 5/00, 1998 г.). Такое решение позволяет в некоторой степени укрепить зону сочленения наклонного и нижнего поясов, но не решает задачи устранения дефектов, возникающих в процессе изготовления литой рамы.

Читайте также:  Инструкция варочной панели электролюкс электрическая

Известно также устройство (патент США US №6543367, В 61 F 3/00, 2003 г.), в котором наклонный пояс выполнен в виде плоской стенки, подкрепленной по периметру ребрами, при этом нижний пояс выполнен с ребром, предотвращающим деформацию при полностью нагруженном состоянии рамы. Технологические окна в плоской стенке укреплены ребрами, расположенными по диагонали окна и разделяющими его на два отдельных проема. Это выполнено для того, чтобы компенсировать недостаточную прочность плоской стенки и снизить риск разрушения рамы по указанным технологическим окнам.

Совокупность существенных признаков заявленной полезной модели, обусловливающих достижение указанного выше технического результата, не выявлены из уровня техники, а в описанных выше известных устройствах задача повышения надежности конструкции боковой рамы решена иными средствами (введение дополнительных ребер, выполнение утолщенных стенок). При этом из приведенных и других известных заявителю источников информации не известны конструкции боковых рам, которые при испытаниях показывали значение коэффициента запаса сопротивления усталости более 2,0 как заявленная полезная модель.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 — боковая рама, главный вид;

на фиг.2 — место А с фиг.1;

Осуществление полезной модели

Боковая рама тележки грузового вагона состоит из верхнего пояса 1 замкнутого сечения с консолями 2, образующими буксовые проемы 3, нижнего пояса 4 замкнутого

сечения с опорной площадкой 5 для рессорного комплекта. Два наклонных пояса 6 и 7 замкнутого сечения с технологическими окнами 8 и 9 связывают верхний 1 и нижний пояс 4. Центральный рессорный проем 10 ограничен опорной площадкой 5 для рессорного комплекта нижнего пояса 4, верхним поясом 1 и вертикальными поясами 11.

В месте соединения нижнего пояса 4 с каждым наклонным поясом 6 или 7 выполнены три сходящихся ребра 12, 13 и 14. Ребро 12 расположено в нижней части наклонного пояса 6 и 7 от периферии к центру, другое ребро 13 образовано на окантовке в криволинейной части центрального рессорного проема 10 в месте сочленения нижнего пояса 4 с вертикальным поясом 11. Третье ребро 14 выполнено как продолжение опорной площадки 5 для рессорного комплекта.

Симметрично относительно центральной поперечной плоскости рамы 14 в зонах схождения упомянутых выше ребер 12, 13, 14 образованы выступы 15, объединяющие упомянутые ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями. Выступы 15 выполнены не выступающими в центральный рессорный проем 10 рамы.

Кроме того, рама снабжена дополнительными подкрепляющими ребрами 16, расположенными по радиусному сопряжению верхнего пояса 1 с наклонными поясами 6 и 7.

Боковая рама тележки грузового вагона изготавливается из стальной отливки на автоматической формовочной линии в песчано-глинистые формы. Стержни изготавливаются на стержневых автоматах с продувкой триэтиламином. Рессорный комплект тележки (не показан) состоит из пружин, количество которых выбирается в зависимости от грузоподъемности вагона. В верхней части буксовых проемов имеются посадочные места, которыми боковые рамы опираются на буксы, а по бокам — буксовые челюсти. На наклонном поясе 6 или 7 отливают пять цилиндрических выступов, часть которых срубается в соответствии с фактическим расстоянием между наружными челюстями буксовых проемов. Подбор боковых рам при сборке тележек производят по числу оставленных цилиндрических выступов для соблюдения допусков для обеспечения параллельности осей колесных пар.

Таблица 1РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ И ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗРУШЕНИЙ БОКОВЫХ РАМ (ближайший аналог)
Нагрузка в кН (тc) Число циклов Место разрушения Дефекты в изломе
P max P min P a До появления трещины До излома
1 60 10 25 1670000 1939900 Середина рессорного проема Незначительная усадочная раковина
2 64 6 29 1172000 1250000 Угол рессорного проема Явных дефектов нет
3 58 12 23 2280000 2400000 Середина рессорного проема Усадочная раковина, заварка нижнего пояса в месте излома
4 60 10 25 3110000 3355000 Наклонная поверхность технологического окна Явных дефектов нет
Нагрузка в кН (тс) Число циклов Место разрушения Дефекты в изломе
P max P min P a До появления До излома
1 60 10 25 3306000 По углу буксового проёма Нет
2 60 10 25 7714000 Не разрушилась
3 60 10 25 3410000 По углу рессорного проёма нет

Боковая рама тележки грузового вагона, содержащая верхний пояс замкнутого сечения с консолями, образующими буксовые проемы, нижний пояс замкнутого сечения с опорной площадкой для рессорного комплекта, два наклонных пояса замкнутого сечения с технологическими окнами, связывающие верхний и нижний пояса и центральный рессорный проем, ограниченный опорной площадкой для рессорного комплекта нижнего пояса, верхним поясом и наклонными поясами, причем в зоне соединения нижнего пояса с каждым наклонным поясом выполнены ребра, одно из которых расположено в нижней части наклонного пояса от периферии к центру, другое — вдоль криволинейного части рессорного проема в зоне сочленения нижнего пояса с наклонным поясом, третье выполнено как продолжение опорной площадки для рессорного комплекта, отличающаяся тем, что симметрично относительно центральной плоскости рамы в зонах схождения упомянутых выше ребер образованы выступы, объединяющие упомянутые ребра и сопряженные с их боковыми поверхностями, при этом выступы выполнены не выступающими в центральный рессорный проем, причем рама снабжена дополнительными подкрепляющими ребрами, расположенными в центральном рессорном проеме по радиусному сопряжению верхнего пояса с наклонными поясами.

Источник

Инструкция боковая рама вагона

5.4. Рамы вагонов

Рама представляет собой часть несущей конструкции кузова. Она является одной из основных частей вагона, на которой в зависимости от его назначения укрепляют кузов (котел цистерны, борта и настил пола платформ), автосцепное устройство, узлы автоматического и ручного тормозов. У пассажирских вагонов к раме крепят различное вспомогательное оборудование. Таким образом, на раме монтируются все основные узлы вагона. Она опирается на ходовые части, воспринимает все статические и динамические нагрузки, действующие на вагон. Рамы бывают двух основных типов: с хребтовой балкой и без нее.

Рассмотрим основные типовые конструкции рам современных вагонов. Рама четырехосной цистерны вместимостью 72,7 м3 (рис. 5.12) состоит из четырех коротких боковых 2, двух шкворневых 4, двух концевых 1 и хребтовой 3 балок.

Рама универсального полувагона (рис. 5.13) имеет хребтовую балку

1, сваренную из двух профилей Z-образного сечения и двутавра, две шкворневые балки 2 замкнутого коробчатого сечения, сваренные из двух вертикальных и двух горизонтальных листов, концевые балки из гнутого уголкового профиля, сваренного из вертикального листа и двух горизонтальных поясов, четыре поперечные балки 3.

Рамы пассажирских вагонов длиной 23,6 м могут быть со сквозной хребтовой балкой и без нее. В первом случае рама (рис. 5.14, а) состоит из шкворневых 2, концевых 3, поперечных 4 и хребтовых балок 1. Хребтовая балка имеет три части: две концевые, состоящие

из швеллеров, и среднюю — также из швеллеров. К раме привариваются продольные и поперечные балки и гофрированные листы 5, образующие пол вагона. Рама пассажирского вагона без хребтовой балки имеет мощные концевые части, предназначенные для передачи продольных усилий на боковые стены кузова (рис. 5.14, б).

Запрещается постановка в поезда и следование в них вагонов, у которых в раме имеется хотя бы одна из следующих неисправностей:

— излом или трещина, переходящая с горизонтальной на вертикальную полку хребтовой, боковой, шкворневой или концевой балки, трещины в узлах сочленения хребтовой и шкворневой балок;

— продольные трещины в балках рамы длиной более 300 мм;

— трещины в надпятниковой плите (фланце) пятника длиной более 30 мм;

— вертикальные, продольные и наклонные трещины любой длины, если они проходят более чем через одно отверстие для болтов или заклепок (в усиливающих планках или накладках, ранее поставленных при ремонте на балках рамы, не допускаются изломы и трещины те же, что и в самих балках рамы. Трещины, перекрытые накладками, не учитываются);

— обрыв сварного шва или более одной заклепки крепления балок рамы, ослабление заклепочного или болтового крепления пятника к раме вагона;

— длина вертикальных или наклонных трещин, расположенных на одной стенке балки, более 100 мм при измерении по вертикали между концами трещин;

— обрыв по сварке или разрыв накладок, соединяющих верхние листы поперечных балок рамы полувагона с нижним обвязочным угольником;

— трещины или разрывы верхнего или вертикального листа поперечной шкворневой или концевой балок рамы;

— вертикальные прогибы балок у четырех-, шести- и восьмиосных грузовых вагонов более 100 мм.

У пассажирских вагонов, включаемых в поезда, трещины в балках рамы не допускаются.

Источник