рама двухосной рельсовой тележки

Формула изобретения

1. Рама тележки, содержащая продольные и поперечные балки, соединенные между собой и имеющие коробчатое поперечное сечение, при этом поперечные балки имеют кронштейны под тяговые двигатели, отличающаяся тем, что она снабжена ребрами жесткости, установленными попарно в продольных балках в месте соединения с поперечными и выполненными в виде вертикальных листов, жестко прикрепленных по периметру к внутренним стенкам продольной балки под углом к боковым стенкам продольных балок, причем первая вертикальная сторона каждого ребра расположена напротив вертикальной стороны бокового листа поперечной балки, косынками, расположенными на наружных сопряженных поверхностях продольных и поперечных балок и выполненными в виде изогнутых листов, и силовыми элементами для закрепления кронштейнов тяговых двигателей, выполненными в виде промежуточных цилиндрических втулок, жестко закрепленных в отверстиях поперечных балок, при этом наружные боковые стенки продольных балок выполнены из нескольких частей, средние из которых расположены между ребрами жесткости.

2. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что верхние, нижние и боковые стенки продольных и поперечных балок выполнены в виде листов.

3. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона вертикальных листов к вертикальным стенкам продольных балок составляет не менее 60°.

4. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что радиус скругления косынок равен радиусу сопряжения наружных поверхностей продольных и поперечных балок, а сторона каждой косынки, примыкающая к боковому листу поперечной балки, имеет выемку в форме полукруга.

5. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что толщина крайних частей и средней части верхних и нижних листов продольных балок имеет разную величину: толщина средней части больше толщины крайних частей.

6. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что ширина верхних и нижних листов по длине продольных балок имеет разную величину и уменьшается от средней части к крайним частям.

7. Рама тележки по п.1, отличающаяся тем, что одна из крайних частей продольных балок имеет постоянную ширину.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к рамам двухосных тележек для поддерживания кузовов вагонов, например вагонов метро.

Известна рама тележки вагона метрополитена, имеющая Н-образную форму, включающая две продольные и две поперечные балки коробчатого поперечного сечения (см. RU 14186 на полезную модель, МПК 7 B61F 5/52, 10.07.2000 г.).

Данная тележка обеспечивает расчетный срок службы только при значительных расходах на обслуживание при ее эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является рама двухосной рельсовой тележки, содержащая (см. Руководство по эксплуатации вагонов метрополитена моделей 81-717.5 и 81-714.5, М., «Транспорт», 1995, стр.20-21).

Известная рама тележки не обеспечивает расчетный срок службы при эксплуатации и ее конструктивное исполнение требует значительных усилий при ремонте.

Техническим результатом при использовании изобретения является увеличение срока службы рамы тележки и улучшение ее ремонтопригодности.

Указанный технический результат достигается тем, что рама тележки, содержащая продольные и поперечные балки, соединенные между собой и имеющие коробчатое поперечное сечение, при этом поперечные балки имеют кронштейны под тяговые двигатели, снабжена ребрами жесткости, установленными попарно в продольных балках в месте соединения с поперечными и выполненными в виде вертикальных листов, жестко прикрепленных по периметру к внутренним стенкам продольной балки под углом к боковым стенкам продольных балок, причем первая вертикальная сторона каждого ребра расположена напротив вертикальной стороны бокового листа поперечной балки, косынками, расположенными на наружных сопряженных поверхностях продольных и поперечных балок и выполненными в виде изогнутых листов, и силовыми элементами для закрепления кронштейнов тяговых двигателей, выполненными в виде промежуточных цилиндрических втулок, жестко закрепленных в отверстиях поперечных балок, при этом наружные боковые стенки продольных балок выполнены из нескольких частей, средние из которых расположены между ребрами жесткости.

Кроме того, верхние, нижние и боковые стенки продольных и поперечных балок выполнены в виде листов; угол наклона вертикальных листов к вертикальным стенкам продольных балок составляет не менее 60°; радиус скругления косынок равен радиусу сопряжения наружных поверхностей продольных и поперечных балок, а сторона каждой косынки, примыкающая к боковому листу поперечной балки, имеет выемку в форме полукруга; толщина крайних частей и средней части верхних и нижних листов продольных балок имеет разную величину: толщина средней части больше толщины крайних частей; ширина верхних и нижних листов по длине продольных балок имеет разную величину и уменьшается от средней части к крайним частям; одна из крайних частей продольных балок имеет постоянную ширину.

На фиг.1 изображена рама двухосной рельсовой тележки, общий вид;

на фиг.2 - выносной элемент I на фиг.1;

на фиг.3 - вид А на фиг.1;

на фиг.4 - место соединения продольной и поперечной балок;

на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1.

Рама двухосной рельсовой тележки состоит из двух продольных 1 и двух поперечных 2 балок коробчатого сечения, жестко соединенных между собой в виде буквы «Н». Коробчатое сечение продольных балок 1 состоит из верхней, нижней и двух боковых стенок, выполненных соответственно в виде листов 3, 4, 5, при этом наружные боковые стенки 5 выполнены из отдельных листов, а именно концевых 6, средних 7 и 8.

Коробчатое сечение поперечных балок 2 состоит из верхней, нижней и двух боковых стенок, выполненных соответственно в виде листов 9-11.

Внутри продольных балок 1, в месте соединения с поперечными балками 2 попарно установлены ребра 12 жесткости под углом к боковым стенкам балок 1 (соответственно к листам 6, 8), причем первая вертикальная сторона 13 каждого ребра 12 расположена напротив вертикальной стороны бокового листа 11 поперечной балки 2. Ребра 12 выполнены в виде цельного листа, соединенного по периметру с верхними, нижними и боковыми листами продольных балок, причем угол наклона ребер 12 жесткости соответственно к боковым листам 6, 8 продольных балок 1 составляет не менее 60 градусов.

После установки ребер 12 жесткости вовнутрь продольных балок 2 листы 7 продольных балок неподвижно устанавливают на листах 6, 8, т.е. средние части балок расположены между ребрами жесткости.

На раме установлены с возможностью съема упоры 14, которые могут быть изготовлены как из металла повышенной прочности и износостойкости по отношению к материалу рамы, так и из композитных или иных синтетических материалов с улучшенными прочностными характеристиками. Упоры 14 необходимы для ограничения продольных перемещений надрессорной балки (на чертеже не показана).

Поперечные балки 2 содержат кронштейны 15, 16 для установки соответственно тяговых двигателей и редукторов (на чертеже не показаны). Поперечные балки 2 выполнены изогнутыми вниз, т.е. средняя часть каждой из балок расположена ниже крайних.

Продольные балки 1 содержат втулки 17 шпинтонов (на чертеже не показаны) для установки колесных пар с буксовыми узлами (на чертеже не показаны), кронштейны 18, 19 для установки соответственно тормозного оборудования и устройств автоматического управления (на чертеже не показаны). Верхние и нижние листы 3, 4 продольных балок 1 имеют среднюю часть 20 и крайние части 21, при этом толщина d₁ крайних частей и средней части d₂ имеет разную величину: толщина средней части больше толщины крайних частей. Ширина по длине верхних и нижних листов 3, 4 также имеет разную величину и уменьшается от средней части 20 к крайним частям 21, причем для обеспечения взаимозаменяемости рам тележек, предназначенных для разных модификаций вагонов, одна из крайних частей 22 одной продольной балки 1 имеет постоянную ширину.

Рама тележки снабжена косынками 23 для повышения прочности соединения продольных и поперечных балок. Косынки 23 расположены на наружных сопряженных поверхностях продольных балок 1 и поперечных балок 2 и выполнены в виде изогнутых листов. Радиус изгиба косынок 23 равен радиусу сопряжения наружных поверхностей продольных и поперечных балок, причем сторона косынки 23, примыкающая к боковому листу поперечной балки 2, имеет выемку 24 для установки цилиндрических втулок 25 валиков тяги (на чертеже не показаны) и расположена на вертикальной оси втулок 25, одновременно косынка 23 является ребром жесткости цилиндрических втулок 25 и элементом, снижающим концентрацию напряжений в месте установки втулок.

В боковых листах поперечных балок 2 рамы установлены силовые элементы, выполненные в виде промежуточных цилиндрических втулок 26, 27, которые предназначены для компенсации ослабления сечения рамы отверстиями под кронштейны 15 тяговых двигателей, причем для выравнивания напряжений в боковых листах поперечных балок от веса двигателей геометрические размеры промежуточных втулок 26 и 27 связаны соотношением

где d - внутренний диаметр втулки 26;

h - высота втулки 26;

D - наружный диаметр втулки 27;

Н - ширина проточки втулки 27 под фланец кронштейна 15;

А - расстояние между вертикальными листами поперечной балки;

В - расстояние от места приложения нагрузки от веса двигателя до вертикального листа поперечной балки.

Такое выполнение крепления кронштейнов через промежуточные втулки позволяет увеличить количество замен кронштейнов в течение срока службы рамы без ослабления поперечной балки, что имеет место при непосредственном креплении кронштейнов к боковым листам рамы и последующей их замены.

Рама двухосной рельсовой тележки работает следующим образом.

При движении вагона возникают вертикальные динамические силы: от веса кузова с пассажирами, которые через втулки 25 валиков тяги воспринимаются поперечными балками 2 рамы тележки, от веса тяговых электродвигателей и редукторов, которые через кронштейны 15 и 16 соответственно воспринимаются поперечными балками 2 рамы тележки, от веса тормозного оборудования и устройств автоматического управления, которые через кронштейны 18 и 19 соответственно воспринимаются продольными балками 1 рамы тележки.

Нагрузки, воспринимаемые поперечными балками 2, передаются на продольные балки 1 и через втулки 17 шпинтонов равномерно распределяются между колесными парами.

На кривых участках пути под действием центробежных сил появляются боковые нагрузки от взаимодействия гребней колесной пар с рельсом. Эти нагрузки через втулки 17 шпинтонов передаются на продольные 1 и поперечные 2 балки рамы тележки и далее на кузов.

Продольные балки 1 рамы через втулки 17 шпинтонов и кронштейны 18 воспринимают также продольные инерционные тяговые и тормозные усилия от колесных пар и передают их кузову.

В случае экстренных режимов торможения возникают силы взаимодействия, воспринимаемые поперечными балками 2 рамы через съемные упоры 14.

Кроме того, на раму действуют дополнительные нагрузки, обусловленные неровностями рельсового пути, извилистым движением колесных пар и др.

Действующие на раму вертикальные, боковые и продольные силы вызывают растяжение и изгиб ее элементов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также их кручение, поэтому конструкция рамы должна обладать повышенной прочностью и надежностью.

Операция замены кронштейнов 15 тяговых двигателей производится путем разделки сварных швов промежуточных втулок 26 и 27 и последующей вварки кронштейнов 15 в отверстия втулок 26, 27. Благодаря тому, что данная операция производится без термического или механического воздействия на боковые листы 11 поперечных балок 2, допускается неограниченное количество замен кронштейнов 15 в течение срока службы тележки без ослабления материала рамы.