RU228027U1

RU228027U1 - PIVOT BEAM OF A THREE-AXLE BODY OF A FREIGHT RAILWAY CAR

Info

Publication number: RU228027U1
Application number: RU2024108728U
Authority: RU
Inventors: Иван Андреевич Слободин
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Filing date: 2024-04-02
Publication date: 2024-08-12

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям грузовых железнодорожных трехосных тележек вагона, в частности к конструкции шкворневой балки трехосной тележки грузового железнодорожного вагона. Шкворневая балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, содержащая две продольные части и одну поперечную часть, образующие Н-образную отливку, поперечная часть содержит подпятниковое место, концевые лапы на продольных частях, предназначенные для размещения между ними надрессорных балок, и площадку для скользуна, концевые лапы шкворневой балки, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы, расположенные по другую сторону балки, образуют с ее продольной осью тупой угол, при этом концевые лапы шкворневой балки имеют скосы. Стенки концевой лапы выполнены с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся в направлении от края концевой лапы к центральной части шкворневой балки. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности шкворневой балки трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, полученное за счет подбора оптимальных значений геометрических параметров концевых лап, в том числе, геометрических параметров и расположения стенок концевых лап, а также толщин стенок концевой лапы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. The utility model relates to the designs of three-axle freight railway bogies, in particular to the design of the kingpin beam of the three-axle bogie of a freight railway car. The kingpin beam of the three-axle bogie of a freight railway car, comprising two longitudinal parts and one transverse part, forming an H-shaped casting, the transverse part comprises a thrust bearing place, end feet on the longitudinal parts, intended for placing bolster beams between them, and a platform for a side bearing, the end feet of the kingpin beam, located on one side thereof, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end feet, located on the other side of the beam, form an obtuse angle with its longitudinal axis, wherein the end feet of the kingpin beam have bevels. The walls of the end foot are made with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end foot to the central part of the kingpin beam. The technical result of the claimed utility model is an increase in the reliability of the pivot beam of a three-axle bogie of a freight railway car, obtained by selecting the optimal values of the geometric parameters of the end legs, including the geometric parameters and location of the walls of the end legs, as well as the thickness of the walls of the end leg. 1 s.p. f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкциям грузовых железнодорожных трехосных тележек вагона, в частности к конструкции шкворневой балки трехосной тележки грузового железнодорожного вагона.The utility model relates to the design of three-axle freight railway bogies, in particular to the design of the pivot beam of a three-axle freight railway bogie.

Трехосные тележки предназначены для подкатки под грузовые железнодорожные вагоны, например под думпкары (вагоны самосвалы) промышленного транспорта, который используется для перевозки сыпучих и кусковых грузов, скалистых пород, не требующих защиты от атмосферных осадков.Three-axle bogies are designed for rolling under freight railway cars, for example under dump cars (dump trucks) of industrial transport, which is used for transporting bulk and lump cargo, rocky rocks that do not require protection from precipitation.

Из уровня техники известна конструкция трехосной тележки [патент SU 163201, МПК B61F, опубл. 09.04.1965 Бюл. № 8], состоящая из боковин, в окне каждой из которых расположен комплект пружин и амортизатор для гашения колебаний, надрессорных балок, шкворневой балки, опирающейся лапами на надрессорные балки и соединенной с ними, колесных пар, съемных балансиров, размещенных на буксах средней колесной пары и соединенных с хоботами боковин, и тормозной рычажной передачи, при этом концевые лапы шкворневой балки, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы, расположенные по другую сторону балки, образуют с ее продольной осью тупой угол, с тем, чтобы точки опоры диагонально расположенных концевых лап на надрессорной балки находились на равном расстоянии от продольной оси тележки. Концевые лапы шкворневой балки имеют скосы для вписывания трехосной тележки в кривые малого радиуса.The design of a three-axle bogie is known from the prior art [patent SU 163201, IPC B61F, published 04/09/1965 Bull. [No. 8], consisting of sidewalls, in the window of each of which a set of springs and a shock absorber for damping vibrations are located, bolster beams, a kingpin beam resting with its paws on the bolster beams and connected to them, wheel pairs, removable balancers placed on the axle boxes of the middle wheel pair and connected to the trunks of the sidewalls, and a brake lever transmission, wherein the end paws of the kingpin beam, located on one side of it, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end paws located on the other side of the beam form an obtuse angle with its longitudinal axis, so that the support points of the diagonally located end paws on the bolster beam are at an equal distance from the longitudinal axis of the bogie. The end paws of the kingpin beam have bevels for inscribing the three-axle bogie into curves of small radius.

Недостатком данной конструкции шкворневой балки трехосной тележки является недостаточная ее надежность.The disadvantage of this design of the pivot beam of a three-axle bogie is its insufficient reliability.

Также из уровня техники известна конструкция трехосной тележки грузового вагона [«Вагоны-самосвалы», М., «Машиностроение», 1975, с. 192, стр. 134 - 136], содержащая три колесные пары, четыре боковые рамы (две правые и две левые), две надрессорные балки, шкворневую балку, два балансира букс средней оси, шесть букс (буксовых узлов, четыре подушки рессорных комплектов (две правые и две левые), восемь двухрядных пружин, четыре фрикционных гасителя колебаний и тормозную рычажную передачу. Боковые рамы трехосной тележки опираются на буксы крайних колесных пар непосредственно, а буксы средней колесной пары – через балансиры. Боковые рамы соединены с балансирами валиками. Шкворневая балка выполнена литой, коробчатого сечения, паукообразной (Н-образной) формы, уложена на надрессорные балки симметрично и соединена с ними четырьмя соединительными болтами, содержит две продольные части и одну поперечную часть. Поперечная часть содержит подпятниковое место. Продольные части содержат концевые лапы, предназначенные для размещения между ними надрессорных балок, и площадку для скользуна. Концевые лапы шкворневой балки, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы, расположенные по другую сторону балки, образуют с ее продольной осью тупой угол, при этом концевые лапы шкворневой балки имеют скосы. Стенка скоса концевой лапы шкворневой балки и противоположная ей боковая стенка концевой лапы шкворневой балки выполнены со ступенчато изменяющейся толщиной.Also known from the state of the art is the design of a three-axle bogie of a freight car [“Dump Cars”, Moscow, “Mashinostroenie”, 1975, p. 192, pp. 134 - 136], containing three wheel pairs, four side frames (two right and two left), two bolster beams, a kingpin beam, two axle box balance beams of the middle axle, six axle boxes (axle box assemblies, four spring set cushions (two right and two left), eight double-row springs, four friction vibration dampers and a brake lever transmission. The side frames of the three-axle bogie rest directly on the axle boxes of the outer wheel pairs, and the axle boxes of the middle wheel pair - through balance beams. The side frames are connected to the balance beams by shafts. The kingpin beam is made of cast, box-section, spider-like (H-shaped), laid symmetrically on the bolster beams and connected to them by four connecting bolts, contains two longitudinal parts and one transverse part. The transverse part contains a thrust bearing place. The longitudinal parts contain end lugs intended for placing bolster beams between them, and a platform for the slider. The end lugs of the kingpin beam, located on one side of it, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end lugs located on the other side of the beam form an obtuse angle with its longitudinal axis, while the end lugs of the kingpin beam have bevels. The bevel wall of the end lug of the kingpin beam and the opposite side wall of the end lug of the kingpin beam are made with a stepwise changing thickness.

Техническим недостатком данной шкворневой балки трехосной тележки является низкая надёжность концевой лапы, вызванная высокими механическими напряжениями, обусловленными неоптимальным подбором геометрических параметров.The technical disadvantage of this three-axle bogie pivot beam is the low reliability of the end paw, caused by high mechanical stresses due to the non-optimal selection of geometric parameters.

Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.This design was chosen as a prototype for the claimed utility model.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка шкворневой балки трехосной железнодорожной тележки грузового вагона, обладающей надлежащей прочностью, надежностью при ее минимально допустимом и достаточном весе.The task, which the claimed utility model is aimed at solving, is the development of a pivot beam for a three-axle railway bogie of a freight car, which has the appropriate strength and reliability with its minimum permissible and sufficient weight.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надёжности шкворневой балки трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, полученное за счёт подбора оптимальных значений геометрических параметров концевых лап, в том числе, геометрических параметров и расположения стенок концевых лап, а также толщин стенок концевой лапы.The technical result of the claimed utility model is an increase in the reliability of the pivot beam of a three-axle bogie of a freight railway car, obtained by selecting the optimal values of the geometric parameters of the end legs, including the geometric parameters and location of the walls of the end legs, as well as the thickness of the walls of the end leg.

Для достижения технического результата, заключающегося в повышении надежности шкворневой балки трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, необходимо снижение механических напряжений в высоконагруженных участках шкворневой балки. Достичь снижения механических напряжений возможно путем подбора оптимальных значений геометрических параметров, их размеров, толщин и форм этих участков.To achieve the technical result of increasing the reliability of the kingpin beam of a three-axle bogie of a freight railway car, it is necessary to reduce mechanical stresses in highly loaded sections of the kingpin beam. It is possible to achieve a reduction in mechanical stresses by selecting the optimal values of geometric parameters, their sizes, thicknesses and shapes of these sections.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что шкворневая балка трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, содержит две продольные части и одну поперечную часть, образующие Н-образную отливку, каждая продольная часть и поперечная часть включают боковые стенки, верхние и нижние пояса, поперечная часть содержит подпятниковое место, концевые лапы на продольных частях, предназначенные для размещения между ними надрессорных балок, и площадку для скользуна, при этом концевые лапы шкворневой балки, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы, расположенные по другую сторону балки, образуют с ее продольной осью тупой угол, при этом концевые лапы шкворневой балки имеют скосы, вместе с этим, стенки концевой лапы выполнены с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся в направлении от края концевой лапы к центральной части шкворневой балки, при этом стенка скоса концевой лапы образует с продольной осью шкворневой балки угол, выполненный в диапазоне от 4 до 8 градусов, а противоположная стенка концевой лапы образует с продольной осью угол, выполненный в диапазоне от 1 до 4 градусов.The essence of the claimed utility model is that the kingpin beam of a three-axle bogie of a freight railway car contains two longitudinal parts and one transverse part, forming an H-shaped casting, each longitudinal part and transverse part include side walls, upper and lower chords, the transverse part contains a thrust plate, end legs on the longitudinal parts, intended for placing bolster beams between them, and a platform for the side bearing, wherein the end legs of the kingpin beam, located on one side thereof, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end legs, located on the other side of the beam, form an obtuse angle with its longitudinal axis, wherein the end legs of the kingpin beam have bevels, at the same time, the walls of the end leg are made with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end leg to the central part of the kingpin beam, wherein the wall of the bevel the end paw forms an angle with the longitudinal axis of the kingpin beam that is in the range of 4 to 8 degrees, and the opposite wall of the end paw forms an angle with the longitudinal axis that is in the range of 1 to 4 degrees.

Кроме того, толщина А стенок концевой лапы выполнена в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм, а толщина В стенок концевой лапы выполнена в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм.In addition, the thickness A of the end paw walls is made in the range from 14.6 to 17.4 mm, and the thickness B of the end paw walls is made in the range from 23.4 to 26.6 mm.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется графическим материалом.The essence of the claimed utility model is explained by graphic material.

Фиг. 1 – Трехосная тележка (вид сбоку).Fig. 1 – Three-axle bogie (side view).

Фиг. 2 – Трехосная тележка (вид сверху).Fig. 2 – Three-axle bogie (top view).

Фиг. 3 – Шкворневая балка.Fig. 3 – Kingpin beam.

Фиг. 4 – Часть шкворневой балки с вырезом.Fig. 4 – Part of the kingpin beam with a cutout.

Фиг. 5 – Эквивалентные напряжения, полученные в наиболее напряженных зонах шкворневой балки.Fig. 5 – Equivalent stresses obtained in the most stressed zones of the kingpin beam.

Фиг. 6 – Эквивалентные напряжения, полученные в наиболее напряженных зонах шкворневой балки.Fig. 6 – Equivalent stresses obtained in the most stressed zones of the kingpin beam.

Трехосная тележка состоит из четырех боковых рам 1, двух надрессорных балок 2, шкворневой балки 3, трех колесных пар 4 на подшипниках (не обозначены на фигурах), четырех рессорных комплектов 5 с амортизаторами 6 для гашения колебаний, тормозной рычажной передачи 7 и двух съемных балансиров 8. Боковые рамы 1 в собранном виде образуют раму тележки, которая выполнена переломной на средней колесной паре, что позволяет трехосной тележке свободно проходить через сортировочные горки и вагоноопрокидыватели.The three-axle bogie consists of four side frames 1, two bolster beams 2, a kingpin beam 3, three wheel pairs 4 on bearings (not shown in the figures), four spring sets 5 with shock absorbers 6 for damping vibrations, a brake lever transmission 7 and two removable balance beams 8. The side frames 1 in assembled form the bogie frame, which is made to be broken at the middle wheel pair, which allows the three-axle bogie to freely pass through marshalling humps and wagon dumpers.

Боковые рамы 1 трехосной тележки опираются на буксы 10 крайних колесных пар 4 и коромысла балансиров 8 средней колесной пары. Соединение боковых рам 1 с буксами 10 крайних колесных пар 4 – челюстное, обеспечивающее необходимое взаимное угловое перемещение боковых рам и колесных пар при вписывании тележки в кривые участки пути малых радиусов, и, в тоже время, ограничивающее поперечное и продольное смещение боковой рамы 1 относительно корпуса буксы. При этом ограничение поперечных смещений необходимо во избежание перегрузки наружного подшипника буксового узла и шейки оси, так как боковая рама 1 опирается непосредственно на буксу 10. Ограничение продольных смещений необходимо для обеспечения параллельности осей всех колесных пар, с целью улучшения ходовых качеств вагона и уменьшения сил взаимодействия тележки и железнодорожного пути.The side frames 1 of the three-axle bogie rest on the axle boxes 10 of the outer wheel pairs 4 and the rocker arms 8 of the middle wheel pair. The connection of the side frames 1 with the axle boxes 10 of the outer wheel pairs 4 is a jaw connection, ensuring the necessary mutual angular displacement of the side frames and wheel pairs when the bogie fits into curved sections of the track with small radii, and, at the same time, limiting the transverse and longitudinal displacement of the side frame 1 relative to the axle box housing. In this case, limiting the transverse displacements is necessary to avoid overloading the outer bearing of the axle box assembly and the axle journal, since the side frame 1 rests directly on the axle box 10. Limiting the longitudinal displacements is necessary to ensure parallelism of the axes of all wheel pairs, in order to improve the running characteristics of the car and reduce the interaction forces of the bogie and the railway track.

Соединение боковой рамы 1 с коромыслом балансира 8 осуществлено валиком 11. Вертикальная нагрузка от боковой рамы 1 на балансир 8 передается через вкладыш 12 с регулировочной прокладкой (не обозначена на чертежах). Продольные нагрузки от боковой рамы 1 на балансир 8 передается по плоскости вкладыша 12 за счет сил трения и, частично, валиком 11. Отверстие в боковой раме 1 под установку валика, выполнено овальным, с тем, чтобы исключить передачу вертикальной нагрузки от боковой рамы 1 на валик 11 и обеспечить взаимный угловой поворот боковой рамы 1 и балансира 8 в вертикальной плоскости, необходимый для прохода думпкаром сортировочных горок.The connection of the side frame 1 with the balance beam 8 is carried out by the roller 11. The vertical load from the side frame 1 to the balance beam 8 is transmitted through the insert 12 with the adjusting lining (not indicated in the drawings). The longitudinal loads from the side frame 1 to the balance beam 8 are transmitted along the plane of the insert 12 due to friction forces and, partially, by the roller 11. The opening in the side frame 1 for installing the roller is made oval in order to exclude the transmission of the vertical load from the side frame 1 to the roller 11 and to ensure mutual angular rotation of the side frame 1 and the balance beam 8 in the vertical plane, necessary for the passage of the dump car through the marshalling hump.

Угловые перемещения боковых рам 1 и средней колесной пары 4 в горизонтальной плоскости, при вписывании вагона в кривые участки пути, обеспечиваются за счет наличия продольных зазоров между валиком 11 и овальным отверстием боковой рамы 1.The angular movements of the side frames 1 and the middle wheel pair 4 in the horizontal plane, when the car fits into curved sections of the track, are ensured by the presence of longitudinal gaps between the roller 11 and the oval opening of the side frame 1.

Шкворневая балка 3 трехосной тележки грузового железнодорожного вагона выполнена в виде отливки, содержит две продольные части 3.1 и одну поперечную часть 3.2, образующие Н-образную цельную отливку коробчатого сечения.The pivot beam 3 of a three-axle bogie of a freight railway car is made in the form of a casting, contains two longitudinal parts 3.1 and one transverse part 3.2, forming an H-shaped one-piece casting of a box-shaped section.

Поперечная часть 3.2 содержит подпятниковое место 3.3. На продольных частях 3.1 шкворневой балки 3 расположены концевые лапы 3.4, предназначенные для размещения между ними надрессорных балок 2 и площадку 3.6 для установки скользуна (не обозначен на фигурах). The transverse part 3.2 contains a heel plate 3.3. On the longitudinal parts 3.1 of the pivot beam 3 there are end legs 3.4, intended for placing the bolster beams 2 between them and a platform 3.6 for installing the slider (not shown in the figures).

Подпятниковое место 3.3 выполняется в центральной части поперечной части 3.2 диаметром D с буртом 3.3.1 и отверстием 3.3.2, и служит опорой пятника рамы вагона-думпкара.The center plate place 3.3 is made in the central part of the transverse part 3.2 with a diameter D with a flange 3.3.1 and an opening 3.3.2, and serves as a support for the center plate of the dump car frame.

Для обеспечения возможности установки на тележку скользунов и их фиксации, на площадках 3.6 выполнены овальные отверстия 3.6.1.To ensure the possibility of installing sliders on the trolley and fixing them, oval holes 3.6.1 are made on platforms 3.6.

Концевые лапы 3.4 шкворневой балки 3 содержат челюсти с опорными площадками (не обозначены на фигурах) предназначенные для сопряжения с надрессорными балками 2, а на верхних и нижних поясах (не обозначены на фигурах) шкворневой балки 3 выполнены отверстия 9 для соединительных болтов (не обозначены на фигурах).The end legs 3.4 of the pivot beam 3 contain jaws with support platforms (not indicated in the figures) intended for mating with the bolster beams 2, and on the upper and lower chords (not indicated in the figures) of the pivot beam 3 there are openings 9 for connecting bolts (not indicated in the figures).

Продольные части 3.1 и поперечная часть 3.2 шкворневой балки 3 содержат боковые стенки (не обозначены на фигурах), верхние (не обозначенные на фигурах) и нижние пояса (не обозначенные на фигурах).The longitudinal parts 3.1 and the transverse part 3.2 of the kingpin beam 3 contain side walls (not indicated in the figures), upper (not indicated in the figures) and lower chords (not indicated in the figures).

Шкворневая балка 3 трехосной тележки соединяется с надрессорной балкой 2 посредством кронштейна (не обозначен на фигурах) и соединительных болтов (не обозначены на фигурах).The kingpin beam 3 of the three-axle bogie is connected to the bolster beam 2 by means of a bracket (not shown in the figures) and connecting bolts (not shown in the figures).

Концевые лапы 3.4 шкворневой балки 3, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы 3.4, расположенные по другую сторону шкворневой балки 3, образуют с ее продольной осью тупой угол. На концевых лапах 3.4 шкворневой балки 3 выполнены скосы 3.5.The end legs 3.4 of the kingpin beam 3, located on one side thereof, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end legs 3.4, located on the other side of the kingpin beam 3, form an obtuse angle with its longitudinal axis. The end legs 3.4 of the kingpin beam 3 are provided with bevels 3.5.

Стенка скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки образует с продольной осью шкворневой балки 3 угол α, выполненный в диапазоне от 4 до 8 градусов.The wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam forms an angle α with the longitudinal axis of the kingpin beam 3, made in the range from 4 to 8 degrees.

Стенка 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 противоположная стенке скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 образует с продольной осью шкворневой балки 3 угол β, выполненный в диапазоне от 1 до 4 градусов.The wall 3.7 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 opposite the wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 forms an angle β with the longitudinal axis of the kingpin beam 3, made in the range from 1 to 4 degrees.

Стенка скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 трехосной тележки выполнена с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся от края концевой лапы 3.4 в направлении к центральной части шкворневой балки 3.The wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 of the three-axle bogie is made with a smoothly changing variable thickness, increasing from the edge of the end paw 3.4 in the direction of the central part of the kingpin beam 3.

Стенка 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 противоположная стенке скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся от края концевой лапы 3.4 в направлении к центральной части шкворневой балки 3.The wall 3.7 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 opposite the wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 is made with a smoothly changing variable thickness, increasing from the edge of the end paw 3.4 in the direction of the central part of the kingpin beam 3.

Толщина А стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм.The thickness A of the wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the pivot beam 3 is made in the range from 14.6 to 17.4 mm.

Толщина В стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм.The thickness B of the wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the pivot beam 3 is made in the range from 23.4 to 26.6 mm.

Толщина А стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм.The thickness A of the wall 3.7 of the end paw 3.4 of the pivot beam 3 is made in the range from 14.6 to 17.4 mm.

Толщина В стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм.The thickness B of wall 3.7 of end leg 3.4 of pivot beam 3 is made in the range from 23.4 to 26.6 mm.

Примером реализации заявляемой полезной модели может быть шкворневая балка 3 трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, выполненная в виде отливки (например, из стали марки 20ГЛ по ГОСТ 32400), содержащая две продольные части 3.1 и одну поперечную часть 3.2, образующие Н-образную отливку. Поперечная часть 3.2 содержит подпятниковое место 3.3. Продольные части 3.1 и поперечная часть 3.2 шкворневой балки 3 содержат боковые стенки, верхние и нижние пояса. На продольных частях 3.1 шкворневой балки 3 расположены концевые лапы 3.4, предназначенные для размещения между ними надрессорных балок 2 и площадку 3.6 для установки скользуна. Концевые лапы 3.4 шкворневой балки 3, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы 3.4, расположенные по другую сторону шкворневой балки 3, образуют с ее продольной осью тупой угол. На концевых лапах 3.4 шкворневой балки 3 выполнены скосы 3.5.An example of the implementation of the claimed utility model may be a kingpin beam 3 of a three-axle bogie of a freight railway car, made in the form of a casting (for example, from grade 20GL steel according to GOST 32400), containing two longitudinal parts 3.1 and one transverse part 3.2, forming an H-shaped casting. The transverse part 3.2 contains a heel place 3.3. The longitudinal parts 3.1 and the transverse part 3.2 of the kingpin beam 3 contain side walls, upper and lower chords. On the longitudinal parts 3.1 of the kingpin beam 3, end legs 3.4 are located, intended for placing bolster beams 2 between them and a platform 3.6 for installing a side bearing. The end legs 3.4 of the kingpin beam 3, located on one side thereof, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end legs 3.4, located on the other side of the kingpin beam 3, form an obtuse angle with its longitudinal axis. The end legs 3.4 of the kingpin beam 3 are provided with bevels 3.5.

Стенка скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 трехосной тележки выполнена с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся в направлении от края концевой лапы 3.4 к центральной части шкворневой балки 3. The wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 of the three-axle bogie is made with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end paw 3.4 to the central part of the kingpin beam 3.

Толщина А стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм. Толщина B стенки скоса 3.5 концевой лапы шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм.The thickness A of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 is made in the range from 14.6 to 17.4 mm. The thickness B of the wall of the bevel 3.5 of the end leg of the kingpin beam 3 is made in the range from 23.4 to 26.6 mm.

Толщина А стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм. Толщина В стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнена в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм.The thickness A of wall 3.7 of end leg 3.4 of kingpin beam 3 is made in the range from 14.6 to 17.4 mm. The thickness B of wall 3.7 of end leg 3.4 of kingpin beam 3 is made in the range from 23.4 to 26.6 mm.

Предпочтительным вариантом выполнения может быть шкворневая балка 3 трехосной тележки грузового железнодорожного вагона, выполненная в виде отливки (например, из стали марки 20ГЛ по ГОСТ 32400), содержащая две продольные части 3.1 и одну поперечную часть 3.2, образующие Н-образную отливку. Поперечная часть 3.2 содержит подпятниковое место 3.3. Продольные части 3.1 и поперечная часть 3.2 шкворневой балки 3 содержат боковые стенки, верхние и нижние пояса. На продольных частях 3.2 шкворневой балки 3 расположены концевые лапы 3.4, предназначенные для размещения между ними надрессорных балок 2 и площадку 3.6 для установки скользуна. Концевые лапы шкворневой балки 3.4, расположенные по одну ее сторону, образуют с продольной осью балки острый угол, а концевые лапы 3.4, расположенные по другую сторону шкворневой балки 3, образуют с ее продольной осью тупой угол. На концевых лапах 3.4 шкворневой балки 3 выполнены скосы 3.5.A preferred embodiment may be a kingpin beam 3 of a three-axle bogie of a freight railway car, made in the form of a casting (for example, from grade 20GL steel according to GOST 32400), containing two longitudinal parts 3.1 and one transverse part 3.2, forming an H-shaped casting. The transverse part 3.2 contains a center plate 3.3. The longitudinal parts 3.1 and the transverse part 3.2 of the kingpin beam 3 contain side walls, upper and lower chords. On the longitudinal parts 3.2 of the kingpin beam 3, end legs 3.4 are located, intended for placing bolster beams 2 between them and a platform 3.6 for installing a side bearing. The end legs of the kingpin beam 3.4, located on one side thereof, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end legs 3.4, located on the other side of the kingpin beam 3, form an obtuse angle with its longitudinal axis. The end legs 3.4 of the kingpin beam 3 are provided with bevels 3.5.

Стенка скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки образует с продольной осью шкворневой балки 3 угол α, равный 6 градусов.The wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam forms an angle α equal to 6 degrees with the longitudinal axis of the kingpin beam 3.

Стенка 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 противоположная стенке скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 образует с продольной осью шкворневой балки 3 угол β, равный 2 градуса.The wall 3.7 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 opposite the wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 forms an angle β equal to 2 degrees with the longitudinal axis of the kingpin beam 3.

Стенка скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 трехосной тележки выполнена с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся в направлении от края концевой лапы 3.4 к центральной части шкворневой балки 3. При этом толщина А стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 составляет 16 мм, толщина B стенки скоса 3.5 концевой лапы шкворневой балки 3 составляет 25 мм.The wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 of the three-axle bogie is made with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end leg 3.4 to the central part of the kingpin beam 3. In this case, the thickness A of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 is 16 mm, the thickness B of the wall of the bevel 3.5 of the end leg of the kingpin beam 3 is 25 mm.

Стенка 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 противоположной стенке скоса 3.5 концевой лапы 3.4 выполнена с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся в направлении от края концевой лапы 3.4 к центральной части шкворневой балки 3. При этом толщина А стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 составляет 16 мм, толщина B стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 составляет 25 мм.The wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 opposite the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 is made with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end leg 3.4 to the central part of the kingpin beam 3. In this case, the thickness A of the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 is 16 mm, the thickness B of the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 is 25 mm.

Выполнение стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 под углом α относительно продольной оси шкворневой балки 3 в диапазоне от 4 до 8 градусов и выполнение стенки 3.7 концевой лапы под углом β относительно продольной оси шкворневой балки 3 в диапазоне от 1 до 4 градусов в совокупности обеспечивает создание оптимальной площади опорной площадки челюсти концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 воздействующей на ответную опорную поверхность надрессорной балки 2, и как следствие обеспечивает равномерное распределение нагрузки на шейках осей колесных пар.The execution of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 at an angle α relative to the longitudinal axis of the kingpin beam 3 in the range from 4 to 8 degrees and the execution of the wall 3.7 of the end leg at an angle β relative to the longitudinal axis of the kingpin beam 3 in the range from 1 to 4 degrees in combination ensures the creation of an optimal area of the support platform of the jaw of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 acting on the mating support surface of the bolster 2, and as a result ensures uniform distribution of the load on the axle journals of the wheel pairs.

Также выполнение стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 под углом α относительно продольной оси шкворневой балки 3 в диапазоне от 4 до 8 градусов и выполнение стенки 3.7 концевой лапы под углом β относительно продольной оси шкворневой балки 3 в диапазоне от 1 до 4 градусов не приводит к превышению допустимых значений напряжений, возникающих зонах в стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 и стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3. Also, the execution of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 at an angle α relative to the longitudinal axis of the kingpin beam 3 in the range from 4 to 8 degrees and the execution of the wall 3.7 of the end leg at an angle β relative to the longitudinal axis of the kingpin beam 3 in the range from 1 to 4 degrees does not lead to exceeding the permissible values of stresses arising in the zones in the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 and the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3.

Увеличение значения угла α образованного стенкой скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 с продольной осью шкворневой балки 3 на величину более 8 градусов и увеличение угла β образованного стенкой 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 с продольной осью шкворневой балки 3 на величину более 4 градусов приведет к уменьшению поперечного сечения концевой лапы 3.4, и как следствие к снижению площади опорной поверхности концевой лапы 3.4 и к превышению допустимых значений напряжений, возникающих в шкворневой балке 3.An increase in the value of the angle α formed by the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 with the longitudinal axis of the kingpin beam 3 by a value greater than 8 degrees and an increase in the angle β formed by the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 with the longitudinal axis of the kingpin beam 3 by a value greater than 4 degrees will lead to a decrease in the cross-section of the end leg 3.4 and, as a consequence, to a decrease in the area of the supporting surface of the end leg 3.4 and to an excess of the permissible values of the stresses arising in the kingpin beam 3.

При уменьшении значения угла α образованного стенкой скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 с продольной осью шкворневой балки 3 на величину менее 4 градусов и уменьшении значения угла β образованного стенкой 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 с продольной осью шкворневой балки 3 на величину менее 1 градуса приведет к незначительному увеличению массы шкворневой балки на 0,9% вызывающему неравномерное распределение нагрузки на шейках осей колесных пар.When the value of the angle α formed by the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 with the longitudinal axis of the kingpin beam 3 is reduced by a value of less than 4 degrees and the value of the angle β formed by the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 with the longitudinal axis of the kingpin beam 3 is reduced by a value of less than 1 degree, this will lead to a slight increase in the mass of the kingpin beam by 0.9%, causing an uneven distribution of the load on the axle journals of the wheel pairs.

Таким образом, при выполнении стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 под углом α относительно продольной оси шкворневой балки 3 в диапазоне от 4 до 8 градусов и выполнении стенки 3.7 концевой лапы под углом β относительно продольной оси шкворневой балки 3 в диапазоне от 1 до 4 градусов обеспечивается повышение надёжности шкворневой балки трехосной тележки грузового вагона.Thus, when the wall of the bevel 3.5 of the end paw 3.4 of the kingpin beam 3 is made at an angle α relative to the longitudinal axis of the kingpin beam 3 in the range from 4 to 8 degrees and when the wall 3.7 of the end paw is made at an angle β relative to the longitudinal axis of the kingpin beam 3 in the range from 1 to 4 degrees, the reliability of the kingpin beam of the three-axle bogie of a freight car is increased.

Проверка предлагаемых диапазонов толщин А и B стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3, диапазонов толщин А и В стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 была произведена по критериям максимальных напряжений по Мезису, основным на теории Mises-Hencky, согласно которой пластичный материал начинает повреждаться в местах, где напряжение по Мезису становится равным предельному напряжению. Допускаемые напряжения для шкворневой балки трехосной тележки, выполненной из стали марки 20ГЛ по ГОСТ 32400 по I расчетному режиму, составляют 255 МПа.The verification of the proposed ranges of thicknesses A and B of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3, the ranges of thicknesses A and B of the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 was performed according to the criteria of maximum stresses according to Mises, based on the Mises-Hencky theory, according to which a plastic material begins to be damaged in places where the stress according to Mises becomes equal to the ultimate stress. The permissible stresses for the kingpin beam of a three-axle bogie made of steel grade 20GL according to GOST 32400 for the first design mode are 255 MPa.

Результат проведенного испытания заявляемой шкворневой балки трехосной тележки представлен на фиг. 5, из которой видно, что подобранные значения угла α образованного стенкой скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 с продольной осью шкворневой балки 3, угла β образованного стенкой 3.7 концевой лапы шкворневой балки 3 с продольной осью шкворневой балки 3, диапазонов толщин А и В стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3, и диапазонов толщин А и В стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 не приводят к превышению допустимых значений напряжений, возникающих в шкворневой балке.The result of the conducted test of the claimed kingpin beam of a three-axle bogie is shown in Fig. 5, from which it can be seen that the selected values of the angle α formed by the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 with the longitudinal axis of the kingpin beam 3, the angle β formed by the wall 3.7 of the end leg of the kingpin beam 3 with the longitudinal axis of the kingpin beam 3, the ranges of thicknesses A and B of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3, and the ranges of thicknesses A and B of the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 do not lead to exceeding the permissible values of stresses arising in the kingpin beam.

Увеличение величин предложенных параметров толщин А и В стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3, толщин А и В стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 приведут к необоснованному увеличению массы шкворневой балки 3 в целом, а уменьшение толщин А и В стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3, а также толщин А и В стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 приведут к уменьшению прочностных качеств шкворневой балки 3 и увеличению концентраций напряжений в зоне стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 и в зоне стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3.An increase in the values of the proposed parameters of thicknesses A and B of the wall of bevel 3.5 of end leg 3.4 of kingpin beam 3, thicknesses A and B of wall 3.7 of end leg 3.4 of kingpin beam 3 will lead to an unreasonable increase in the mass of kingpin beam 3 as a whole, and a decrease in thicknesses A and B of the wall of bevel 3.5 of end leg 3.4 of kingpin beam 3, as well as thicknesses A and B of wall 3.7 of end leg 3.4 of kingpin beam 3 will lead to a decrease in the strength qualities of kingpin beam 3 and an increase in stress concentrations in the area of wall of bevel 3.5 of end leg 3.4 of kingpin beam 3 and in the area of wall 3.7 of end leg 3.4 of kingpin beam 3.

При выполнении стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 в предлагаемой шкворневой балке 3 и стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 для трехосной тележки грузового вагона с толщинами «А» стенок в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм, и толщинами «В» стенок в диапазоне размеров от 23,4 до 26,6 мм, обеспечивается снижение механических напряжений не менее чем на 10%, при увеличении массы шкворневой балки на 1,2% по сравнению с прототипом.When making the wall of the bevel 3.5 of the end foot 3.4 in the proposed kingpin beam 3 and the wall 3.7 of the end foot 3.4 of the kingpin beam 3 for a three-axle bogie of a freight car with wall thicknesses "A" in the range from 14.6 to 17.4 mm, and wall thicknesses "B" in the size range from 23.4 to 26.6 mm, a reduction in mechanical stresses of at least 10% is ensured, with an increase in the mass of the kingpin beam by 1.2% compared to the prototype.

Если толщины «А» стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 и стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 будет выполнена менее 14,6 мм и менее 23,4 мм для толщин «В», механические напряжения будут выше, чем у прототипа, при этом увеличиваются механические напряжения в зоне стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 и в зоне стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3.If the thickness “A” of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 and the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 is made less than 14.6 mm and less than 23.4 mm for the thicknesses “B”, the mechanical stresses will be higher than those of the prototype, while the mechanical stresses in the area of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 and in the area of the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 increase.

В случае, если толщины «А» стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 и стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 выполнить более 17,4 мм и толщины «В» более 26,6 мм, то механические напряжения уменьшатся на незначительную величину, составляющую 2,2%, но при этом рост массы составляет порядка 2,6%, что существенно хуже, чем при выполнении толщин «А» в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм и толщин «В» в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм.If the thickness “A” of the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 and the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 is made more than 17.4 mm and the thickness “B” is more than 26.6 mm, then the mechanical stresses will decrease by an insignificant amount, amounting to 2.2%, but the increase in mass is about 2.6%, which is significantly worse than when making thicknesses “A” in the range from 14.6 to 17.4 mm and thicknesses “B” in the range from 23.4 to 26.6 mm.

Таким образом, при выполнении стенки скоса 3.5 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 и стенки 3.7 концевой лапы 3.4 шкворневой балки 3 трехосной тележки, с плавно меняющейся переменной толщиной, увеличивающейся в направлении от края концевой лапы 3.4 к центральной части шкворневой балки с толщиной «А» стенок в диапазоне от 14,6 до 17,4 мм и толщиной «В» стенок в диапазоне от 23,4 до 26,6 мм, обеспечивается повышение надёжности шкворневой балки трехосной тележки грузового вагона.Thus, when making the wall of the bevel 3.5 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 and the wall 3.7 of the end leg 3.4 of the kingpin beam 3 of the three-axle bogie, with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end leg 3.4 to the central part of the kingpin beam with a wall thickness “A” in the range from 14.6 to 17.4 mm and a wall thickness “B” in the range from 23.4 to 26.6 mm, an increase in the reliability of the kingpin beam of the three-axle bogie of a freight car is ensured.

В настоящее время на заявляемую полезную модель в АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» разработана конструкторская документация и проведены всесторонние испытания.At present, design documentation for the claimed utility model has been developed and comprehensive tests have been conducted at Uralvagonzavod Scientific and Production Corporation JSC.

Claims

1. A kingpin beam of a three-axle bogie of a freight railway car, comprising two longitudinal parts and one transverse part, forming an H-shaped casting, each longitudinal part and transverse part include side walls, upper and lower chords, the transverse part contains a thrust plate, end feet on the longitudinal parts, intended for placing bolster beams between them, and a platform for a side bearing, wherein the end feet of the kingpin beam, located on one side thereof, form an acute angle with the longitudinal axis of the beam, and the end feet, located on the other side of the beam, form an obtuse angle with its longitudinal axis, wherein the end feet of the kingpin beam have bevels, characterized in that the walls of the end foot are made with a smoothly changing variable thickness, increasing in the direction from the edge of the end foot to the central part of the kingpin beam, wherein the wall of the bevel of the end foot forms with the longitudinal the axis of the kingpin beam forms an angle in the range from 4 to 8 degrees, and the opposite wall of the end paw forms an angle in the range from 1 to 4 degrees with the longitudinal axis.

2. A kingpin beam of a three-axle bogie of a freight railway car according to paragraph 1, characterized in that the thickness A of the walls of the end leg is made in the range from 14.6 to 17.4 mm, and the thickness B of the walls of the end leg is made in the range from 23.4 to 26.6 mm.