способ упрочнения боковых рам тележек грузовых вагонов во внутренних углах буксовых проемов

Формула изобретения

Способ упрочнения боковых рам тележек грузовых вагонов, включающий осуществление изгибающих нагружений боковой рамы, отличающийся тем, что изгибающее нагружение боковой рамы выполняют с созданием во внутренних углах ее буксовых проемов изгибающего момента, обеспечивающего в них пластическую деформацию, причем изгибающее нагружение боковой рамы осуществляют с обеспечением увеличения расстояния между щеками ее буксовых проемов на 0,36-0,8 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии упрочнения боковых рам тележек железнодорожных грузовых вагонов. Способ упрочнения боковых рам включает изгибающее нагружение рамы, контроль усилия нагружения, необходимого и достаточного для создания пластической деформации в зоне внутреннего угла буксового проема, и формирование в ней после снятия нагрузки остаточных напряжений сжатия.

Известен способ упрочнения деталей пластическим деформированием, при котором детали нагружают изгибающей нагрузкой по схеме, действующей при эксплуатации деталей (см. а.с. СССР № 1157087, кл. 23К, 1985).

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет получить необходимую пластическую деформацию в наиболее критичных местах деталей и создать в них после разгрузки достаточно высокие остаточные напряжения сжатия с соответствующим повышением усталостной прочности.

Известен способ применения пластической деформации стальных деталей железнодорожных грузовых вагонов, в частности корпуса буксы колесной пары, направленный на обеспечение допуска на размер корпуса при выполнении его восстановительной наплавки (см. патент РФ № 2146992, кл. 23К, опубл. 2000).

Указанный способ имеет достаточно узкую направленность и не позволяет концентрировать пластическую деформацию, а следовательно, создавать концентрацию остаточных напряжений сжатия в критичных зонах детали.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности является выбранный в качестве прототипа способ восстановления изношенных поверхностей стальных деталей железнодорожных грузовых вагонов, при котором осуществляют предварительное изгибающее нагружение детали, электродуговую наплавку изношенной поверхности в нагруженном состоянии, механическую обработку наплавленной поверхности и повторное изгибающее нагружение детали нагрузкой, обеспечивающей превышение предела текучести материала детали (см. патент РФ № 2264281, кл. В23 р 6/00, В23К 9/04, опубл. 2005).

Данный способ относится к восстановлению и упрочнению (повышению износостойкости) деталей наплавкой и направлен на трансформацию растягивающих остаточных сварочных напряжений на границе наплавленного слоя в сжимающие напряжения.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который выражается в создании сжимающих напряжений в наиболее нагруженных местах (во внутренних углах буксовых проемов), обеспечивая тем самым безаварийную эксплуатацию боковых рам.

Указанный технический результат достигается осуществлением изгибающих нагружений боковой рамы с созданием во внутренних углах ее боковых проемов изгибающего момента, обеспечивающего в них пластическую деформацию с увеличением расстояния между щеками буксовых проемов на 0,36-0,8 мм. Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию «новизна», так как оно не известно из уровня техники.

Предложенный способ является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.

На фигуре представлена боковая рама тележки грузового вагона, вид сбоку. Стрелка А - упрочняемая зона внутреннего угла буксового проема; l - контролируемая ширина буксового проема.

Предложенный способ осуществляют следующим образом:

1. Из ранее проведенных экспериментов по статическому нагружению идентичных боковых рам с использованием наклеенных на эти рамы в углах буксовых проемов тензодатчиков строят графическую зависимость _ср=f(Р) ( _ср - среднеарифметическое значение напряжения, Р - соответствующая ей нагрузка) и определяют значение нагрузки Р_т, которой соответствует предел текучести материала рамы _т.

2. Измеряют расстояние «l» между наружными и внутренними щеками буксовых проемов боковой рамы в двух точках, расположенных в 15 мм от нижних (торцевых) кромок щек и в 20 мм от их боковых кромок.

3. Нагружают боковую раму силой Р=1,4Р_т, выдерживают ее в течение 5 мин и снимают нагрузку.

4. Определяют увеличение размера «l» (остаточная деформация), и если оно менее 0,36 мм, то увеличивают нагрузку на 1-2 т и после выдержки 5 мин вновь снимают ее. Повторяют эту операцию до тех пор, пока не будет достигнуто увеличение размера l на 0,36-0,8 мм.

Исследования показали, что в этом случае в зоне внутренних углов буксовых проемов возникают остаточные напряжения сжатия величиной порядка 200 МПа.

Усталостные испытания показали, что усталостная прочность обработанных по описанному способу боковых рам увеличивается более чем в 5 раз.

Таким образом, данное изобретение обеспечивает резкое повышение усталостной прочности боковых рам тележек грузовых вагонов и при его внедрении может полностью исключить имеющие место разрушения боковых рам по внутреннему углу буксового проема в эксплуатации. (См. газету «Гудок» № 51 (24771) от 30 марта 2011 года. «Хроника года»).