008601 - 1 - Изобретение относится к подвижным транспортным

008601
Изобретение относится к подвижным транспортным средствам, в частности рельсовым, например,
железнодорожным грузовым вагонам.
Известные транспортные средства, например, железнодорожные вагоны, содержащие кузов, установленный на тележках и связанный с ними шкворневым узлом, передающим горизонтальные усилия,
возникающие при движении.
Рамы транспортных средств изготовляются таким образом, чтобы в максимальной степени противостоять этим усилиям и сохранить прочность этого узла.
Известны многие конструкции и формы рам, в частности тележек, в той или иной степени удовлетворяющие требованиям прочности. Однако при этом всегда остается стремление уменьшить вес рамы и
увеличить ее прочность.
Известны тележки железнодорожных вагонов, содержащие раму, снабженную ребрами жесткости
определенной формы (например, французский патент № 2802162 по кл. МПК В 61F 5/16 от 8.12.1999 г.).
Введенные там в устройство рамы ребра укрепляют зону шкворневого узла, однако верхний лист поперечной балки рамы остается недостаточно устойчив к горизонтальным силам и требует большой толщины этого листа.
Известны также рамы железнодорожных транспортных средств, где для повышения устойчивости
горизонтальных листов они предусмотрены разной толщины (например, патент РФ № 2262458 по кл.
МПК В 61F 1/00 от 30.11.2004 г.). Такое устройство утяжеляет конструкцию рамы и усложняет ее, ограничивая изготовление рамы только методом сварки (литая рама считается более надежной). Известны
также устройства надрессорной балки тележки грузового вагона (патент SU № 1098852 по кл. МПК В
61F 5/52, 1/08 от 3.05 1979 г.), где ее верхний пояс коробчатого типа, на котором предусмотрена пята
шкворневого узла, связан с нижним поясом вертикальными стенками и рядом поперечных ребер. Это
изобретение направлено на увеличение противодействия вертикальным силам и повышению усталостной
прочности балки. Воздействию горизонтальных сил такая конструкция сопротивляется мало, так как
ребра и стенки работают на изгиб. При этом горизонтальный лист вертикального пояса балки должен
иметь по всей длине большую толщину, чтобы предотвратить потери его устойчивости под действием
поперечных сил, возникающих из-за постоянного виляния тележки при движении вагона. Известны также устройства рамы тележки, содержащие поперечную литую балку с отверстием для шкворня, укрепленным вертикальными стенками в виде стакана, соединяющего верхний и нижний листы балки (например, французский патент № 2666779 по кл. МПК В 61 F5/14, 5/24 от 19.08. 1991 г.). В этом случае верхний горизонтальный лист также оказывается недостаточно устойчив к горизонтальным силам.
За прототип к предлагаемому взято устройство по упомянутому французскому патенту №2802162
по кл. В 61F 5/16, которое по совокупности существенных признаков следует признать наиболее близким.
Недостаток известного устройства заключается в недостаточной устойчивости к горизонтальным
поперечным (по отношению к направлению движения транспортного средства) силам.
Задача для устранения недостатка заключается в том, чтобы найти зону наименьшей устойчивости,
укрепив только ее.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение продольной жесткости
рамы под действием указанных выше поперечных сил без увеличения веса рамы.
Сущность предложения поясняется предпочтительным вариантом его осуществления, поясняемого
фигурами.
На фиг. 1 показано относительное расположение ребра и упора в предлагаемом устройстве.
На фиг. 2 показано положение ребра на верхнем листе балки - вид снизу.
На фиг. 3 показан поперечный вид балки с расположением оси ребра относительно центра сечения
упора.
На фиг. 4 представлен боковой вид поперечной балки с положением ребра и упора.
Как видно на фиг. 1 и 2, поперечная (хребтовая) балка 1 рамы транспортного средства имеет фланцы 2 для крепления к боковинам тележки железнодорожного вагона и шкворневое отверстие 3 на верхнем листе 4 балки 1 рамы. Кроме того, балка снабжена упорами 5 (фиг. 1 и 2) для восприятия горизонтальных сил от шкворня (закреплен на кузове вагона и входит в отверстие рамы). Упоры 5 (являются
ограничителями перемещений шкворня) расположены по обеим сторонам шкворневого отверстия 3
вдоль продольной оси Х-Х поперечной балки. Упор 5, сваренный с верхним листом 4 (фиг. 1) или отлитый вместе с ним, дополнительно соединен с верхним листом ребром жесткости 6 (фиг. 1, 2), причем
центр сечения О упора 5 (фиг. 3) совпадает с осью, проходящей через центр сечения ребра 6. Ось Г проходит через продольную плоскость балки, совпадающую с плоскостью, по которой проходит ось ребра 6.
Эта плоскость проходит также через центр симметрии поперечного сечения упора 5. Ребро 6 простирается вдоль оси балки (фиг. 2 и 4) от отверстия 3 до фланца 2. В отдельных случаях ребро 6 имеет еще и
поперечные ответвления (поз. 7 на фиг. 2).
Ребро 6 имеет отбортовку 8 (фиг. 3 и 4). В данном примере выполнения она предусмотрена по всей
длине ребра (фиг. 4). Как видно на фиг. 3, ребро с отбортовкой имеет в предпочтительном примере исполнения профиль тавра. Площадь профиля ребра 6, как видно на фиг. 3, может быть переменной по
-1-
008601
длине ребра. Такая форма ребра, его расположение и связь с упорами 5 обеспечивают наибольшую устойчивость балки к поперечным силам при наименьшем весе конструкции.
Компьютерное моделирование в программе 3D предлагаемого устройства показало повышение
прочности верхнего листа рамы и возможность снижения ее веса на 5% и таким образом подтвердило
достижение технического результата изобретения.
Показанное в качестве примера устройство рамы тележки транспортного средства может быть использовано для рамы кузова транспортного средства, как рельсового, так и нерельсового, с целью достижения того же технического результата.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Рама транспортного средства, например тележки железнодорожного вагона, содержащая фланцы
(2), соединенные поперечной балкой (1), в которой предусмотрено шкворневое отверстие (3), отличающаяся тем, что по обе стороны от отверстия (3) вдоль продольной оси балки (1) размещен упор (5), дополнительно соединенный с поперечной балкой (1) по меньшей мере одним ребром жесткости (6), ось
которого проходит через центр симметрии поперечного сечения упора (5) и направлена вдоль продольной оси балки (1).
2. Рама транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что поперечная балка (1) выполнена в
виде короба, на верхнем листе (4) которого размещено шкворневое отверстие (3), а упор (5) выполнен в
виде пластины, прикрепленной внутри короба.
3. Рама транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что ребро жесткости (6) имеет переменное по длине сечение и снабжено по крайней мере одним поперечным ответвлением (7).
4. Рама транспортного средства по пп.1, 2, отличающаяся тем, что ребро жесткости (6) выполнено в
виде пластины, приваренной к верхнему листу (4) балки (1) внутри короба.
5. Рама транспортного средства по пп.1, 2, отличающаяся тем, что ребро жесткости (6) по всей длине имеет отбортовку (8), расположенную на стороне, противоположной стороне соединения ребра (6) с
верхним листом (4) балки (1), при этом ребро жесткости (6) с отбортовкой (8) имеет в поперечном сечении предпочтительно профиль тавра.
Фиг. 1
Фиг. 2
-2-
008601
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
-3-