[1]Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается тележки грузового вагона, в частности к конструкциям надрессорных балок грузовых тележек.
[2]Известна конструкция надрессорной балки грузовой тележки [«Чертежи запасных деталей вагонов железных дорог колеи 1524 мм», изд. «ТРАНСПОРТ», Москва, 1970 г., стр. 184-189], представляющую собой стальную отливку коробчатого сечения с размерами в средней части высотой 385 мм (номинальный размер) и шириной 280 мм (номинальный размер). Надрессорная балка состоит из верхнего пояса с максимальной толщиной 25 мм (номинальный размер) и нижнего пояса с максимальной толщиной 25 мм (номинальный размер), соединенных между собой вертикальными стенками с максимальной толщиной 16 мм (номинальный размер). В средней части верхнего пояса выполнен подпятник, через который пятник кузова опирается на тележку, при этом опорная поверхность подпятника выполнена горизонтально и ограничена круговым буртом высотой 25 мм (номинальный размер) и толщиной 30 мм (номинальный размер). Также на верхнем поясе, между подпятником и концевым горизонтальным участком выполнены опоры для скользунов, причем участок верхнего пояса между подпятником и опорой скользуна имеет наклон в сторону опоры скользуна, верхний пояс уменьшается по толщине к опорам скользуна до 18 мм (номинальный размер). Кроме того, опорная горизонтальная поверхность подпятника возвышается над верхней поверхностью концевого горизонтального участка на расстояние 55 мм (номинальный размер). В надрессорной балке на концевых частях, выполнены выемки для размещения фрикционных клиньев, имеются опорные площадки под рессорные комплекты и внутри надрессорной балки выполнено внутренняя стенка. Для прочности подпятника узел усилен колонкой, в котором размещен поддон, являющимся опорой для шкворня. В верхнем и нижнем поясах выполнены технологические отверстия с буртами по периметру.
[3]Недостатком данной конструкции является возвышение опорной горизонтальной поверхности подпятника над верхней поверхностью концевого горизонтального участка, что не позволяет увеличить высоту хребтовой балки кузова вагона для повышения прочностных качеств экипажной части вагона, а также не позволяет увеличить объем кузова за счет увеличения высоты кузова, при вписывании его в габарит подвижного состава (габарит имеет ограничение по высоте и ширине). Вместе с этим, опорные площадки под рессорные комплекты не имеют выступов и ограничителей для исключения смещения наружных и внутренних пружин рессорного комплекта.
[4]Известна конструкция надрессорной балки с износостойкой защитой подпятника [Патент на полезную модель РФ № 186657 опубликован 28.01.2019, 28.01.2019, Бюл. № 4, B61F 5/50] в виде стальной отливки коробчатого сечения, содержащая верхний горизонтальный и нижний поясов, соединенных боковыми стенками. Балка имеет подпятниковое место, кронштейны для державки мертвой точки, технологические отверстия, площадки для установки скользунов, наклонные поверхности под клинья. Также имеются опорные площадки под рессорные комплекты, на каждой из которых есть выступы для ограничения перемещения двухрядных пружин. В средней части на каждой опорной площадке под рессорный комплект выполнены выступы, ограничивающие перемещение внутренних пружин. В направлении к подпятниковому месту и в концевой части надрессорной балки выполнены выступы, ограничивающие перемещение наружных пружин. В средней части каждой опорной площадки под рессорный комплект выполнены выступы, ограничивающие перемещение наружных пружин. Выступы выполнены в виде цилиндров или усеченных конусов, при этом на опорной площадке под рессорный комплект расположено не менее двух таких элементов. В то же время, выступы выполнены в виде многоугольных призм, или в виде усеченных многогранных пирамид, при этом на опорной площадке расположено не менее четырех таких элементов.
[5]Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
[6]В данной конструкции верхний пояс выполнен горизонтальным, что позволяет незначительно увеличить высоту экипажной части вагона или высоту хребтовой балки для повышения прочностных качеств вагона, однако, как и в аналоге, опорная горизонтальная поверхность подпятникового места возвышается над верхней поверхностью концевого горизонтального участка надрессорной балки, что не позволяет максимально полезно использовать габарит подвижного состава.
[7]Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции надрессорной балки грузовой тележки, обеспечивающей оптимально полезное использование пространства, ограниченное габаритом подвижного состава по верхнему и нижнему пределам, в сочетании с обеспечением прочностных характеристик надрессорной балки.
[8]Поставленная задача в заявляемой полезной модели решается за счет того, что опорная поверхность подпятниковой плиты расположена ниже верхних поверхностей концевых горизонтальных участков. Нижние поверхности концевых горизонтальных участков и нижняя поверхность нижнего пояса в средней части, расположены на расстоянии больше чем высота надрессорной балки на концевых горизонтальных участках, но меньше чем высота надрессорной балки в средней части.
[9]Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что надрессорная балка грузовой тележки в виде стальной отливки, включает верхний пояс, содержащий подпятниковую плиту с опорной поверхностью и площадки под скользуны, нижний пояс, боковые вертикальные стенки, при этом в концевых частях надрессорной балки выполнены горизонтальные участки, вместе с этим, опорная поверхность подпятниковой плиты расположена ниже верхних поверхностей концевых горизонтальных участков, а нижние поверхности концевых горизонтальных участков и нижняя поверхность нижнего пояса в средней части, расположены на расстоянии больше чем высота надрессорной балки на концевых горизонтальных участках, но меньше чем высота надрессорной балки в средней части.
[10]Опорная поверхность подпятниковой плиты расположена ниже верхних поверхностей концевых горизонтальных участков на расстоянии в диапазоне от 20 мм до 60 мм.
[11]Нижние поверхности концевых горизонтальных участков и нижняя поверхность нижнего пояса в средней части, расположены на расстоянии в диапазоне от 190 мм до 240 мм.
[12]Высота надрессорной балки на концевых горизонтальных участках составляет диапазон от 145 мм до 175 мм.
[13]Высота надрессорной балки в средней части составляет диапазон от 360 мм до 400 мм.
[14]Возможно изготовление надрессорной балки, в которой опорная поверхность подпятниковой плиты выполнена конусной.
[15]Возможно изготовление надрессорной балки, в которой опорная поверхность подпятниковой плиты выполнена сферической, радиусом 2000 мм.
[16]Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурами:
[17]Фиг.1 - Надрессорная балка грузовой тележки (главный вид);
[18]Фиг.2 - Надрессорная балка грузовой тележки (вид А).
[19]Надрессорная балка грузовой тележки в виде стальной отливки коробчатого сечения, содержит верхний пояс 1 с подпятниковой плитой 2, имеющей опорную поверхность 3 (расположено горизонтально) и упорной поверхностью 4 на бурте 5 ограничивающего по периметру 6 опорной поверхности 3, на верхнем поясе выполнены площадки 7 под скользуны, также надрессорная балка содержит нижний пояс 8, боковые вертикальные стенки 9. В районе подпятниковой плиты 2 выполнены полки 10 для крепления кронштейна мертвой точки. В концевых частях надрессорной балки выполнены горизонтальные участки 11 и 12, а также выемки 13 для размещения фрикционных клиньев и бурты 14, ограничивающие смещение наружных пружин, выступы 15 ограничивающие смещение внутренних пружин. При этом, в каждой концевой части балки выполнена внутренняя вертикальная стенка 16, а в средней части балки под подпятниковой плитой 2 выполнены внутренние ребра жёсткости 17 и поддон 18 для опоры шкворня. В верхнем 1 и нижнем 8 поясах выполнены технологические окна 19, 20 с буртами 21 по периметру. Кроме того, опорная поверхность 3 подпятниковой плиты 2 расположена ниже верхних поверхностей 22, 23 концевых горизонтальных участков 11 и 12, а нижние поверхности 24, 25 концевых горизонтальных участков 11 и 12, и нижняя поверхность 26 нижнего пояса 8 в средней части, расположены на расстоянии (b) больше чем высота (a) надрессорной балки на концевых горизонтальных участках 11 и 12, но меньше чем высота (c) надрессорной балки в средней части.
[20]Опорная поверхность 3 подпятниковой плиты 2 расположена ниже верхних поверхностей 22, 23 концевых горизонтальных участков 11, 12 на расстоянии (d) в диапазоне от 20 мм до 60 мм.
[21]Нижние поверхности 24, 25 концевых горизонтальных участков 11, 12 и нижняя поверхность 26 нижнего пояса 8 в средней части, расположены на расстоянии (b) в диапазоне от 190 мм до 240 мм.
[22]Высота (a) надрессорной балки на концевых горизонтальных участках 11, 12 составляет диапазон от 145 мм до 175 мм.
[23]Высота (c) надрессорной балки в средней части составляет диапазон от 360 мм до 400 мм, а ширина надрессорной балки в средней части составляет диапазон от 305 мм до 315 мм.
[24]Возможно изготовление надрессорной балки, в которой опорная поверхность 3 подпятниковой плиты 2 выполнена конусной.
[25]Возможно изготовление надрессорной балки, в которой опорная поверхность 3 подпятниковой плиты 2 выполнена сферической, радиусом 2000 мм.
[26]Максимальная толщина верхнего пояса 1 в надрессорной балке составляет 26 мм (номинальный размер), максимальная толщина нижнего пояса 8 составляет 26 мм (номинальный размер), максимальная толщина вертикальной стенками 9 составляет 15 мм (номинальный размер). Бурт 5 подпятниковой плиты 2 выполнен высотой 40 мм (номинальный размер) и толщиной 40 мм (номинальный размер). Также участок верхнего пояса 1 между подпятниковой плитой 2 и площадкой 7 для скользуна имеет наклон в сторону подпятниковой плиты 2. Данные параметры определены расчетом и обеспечивают прочность надрессорной балки.
[27]Технический результат заявляемой полезной модели заключается в создании конструкции надрессорной балки грузовой тележки, в которой опорная поверхность подпятниковой плиты расположена ниже верхних поверхностей концевых горизонтальных участков, а нижние поверхности концевых горизонтальных участков и нижняя поверхность нижнего пояса в средней части, расположены на расстоянии больше чем высота надрессорной балки на концевых горизонтальных участках, но меньше чем высота надрессорной балки в средней части, обеспечивающей оптимально полезное использование пространства, ограниченного габаритом подвижного состава по верхнему и нижнему пределам, за счет того, что рама кузова располагается ниже, чем у обычного вагона, то есть высота кузова между рамой вагона и например верхней обвязкой или крышей, которые приближенны к верхней границе габарита, увеличивается, что приводит к максимальному увеличению внутреннего пространства кузова и увеличивает объем перевозимого груза.
[28]Кроме того, предложенная полезная модель позволяет увеличить высоту рамы, в том числе и высоту хребтовой балки, что увеличит прочностные характеристики рамы вагона и тем самым обеспечить увеличение грузоподъёмности вагона, что позволит увеличить массу перевозимого груза.
[29]Также предложенная конструкция надрессорной балки обеспечивает оптимальное приближение средней части нижнего пояса к нижней границе габарита подвижного состава и характеризуется выражением (d)<(a)<(b)<(c).
[30]Для обеспечения прочности надрессорной балки грузовой тележки, а также вписывания в габарит проведены расчеты, на основании которых определены оптимальные размеры нескольких геометрических параметров:
[31]опорная поверхность подпятниковой плиты расположена ниже верхних поверхностей концевых горизонтальных участков на расстоянии в диапазоне от 20 мм до 60 мм;
[32]нижние поверхности концевых горизонтальных участков и нижняя поверхность нижнего пояса в средней части, расположены на расстоянии в диапазоне от 190 мм до 240 мм;
[33]высота надрессорной балки на концевых горизонтальных участках составляет диапазон от 145 мм до 175 мм;
[34]высота надрессорной балки в средней части составляет диапазон от 360 мм до 400 мм.
[35]Изготовление надрессорной балки, в которой опорная поверхность подпятниковой плиты выполнена конусной или, в которой опорная поверхность подпятниковой плиты выполнена сферической, в том числе радиусом 2000 мм, обеспечивает еще более низкой посадки рамы кузова на надрессорную балку, при этом увеличивается площадь опирания пятника рамы кузова вагона на опорную поверхность надрессорной балки, что уменьшает напряжения в балке. Например, при максимальном диаметре опорной поверхности 312 мм, при горизонтальном размещении опорной поверхности, её площадь равна 76415,04 мм2, а если опорную поверхность сформировать в виде конусной поверхности (угол от горизонтали составляет 2,919°), то площадь опорной поверхности равна 77496,48 мм2, при этом кузов опуститься ещё на 8 мм, что позволит увеличить высоту кузова на 8 мм, причем площадь опирания пятника кузова на опорную поверхность увеличиться на 1,42%, что увеличивает равномерность распределения возникающих нагрузок и уменьшает напряжения в узле. Если опорная поверхность выполняется сферической (R = 2000 мм в номинальном размере), то площадь опорной поверхности равна 100480,0 мм2, при этом кузов также опуститься на 8 мм, увеличивая высоту кузова на 8 мм, а площадь опирания пятника кузова на опорную поверхность увеличиться на 31,49%.
[36]В настоящее время, на заявляемую конструкцию надрессорной балки разработана конструкторская документация.
