Торсионная рессора локомотива
Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам. Торсионная рессора локомотива содержит стержень с рычагом, связанным шарнирно с кузовом локомотива, и две опоры, одна из которых снабжена шлицами и жестко закреплена на раме локомотива, а другая является подшипниковой. Торсионная рессора снабжена валиком. Опора со шлицами подвижно установлена на раме в направляющих и имеет расположенное параллельно стержню дополнительное отверстие с многозаходной резьбой для размещения одного конца валика с подобной резьбой, другой конец которого размещен в дополнительном отверстии подшипниковой опоры с возможностью вращения относительно его продольной оси. На упомянутом валике жестко закреплена шестерня, взаимосвязанная с зубчатым сектором, жестко закрепленным на стержне торсиона. Технический результат – повышение плавности хода рельсовых транспортных средств и комфортности локомотивных бригад и пассажиров. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях магистральных тепловозов и электровозов.
Известна конструкция торсионной рессоры (см. А.Ф.Крайнев. Словарь-справочник по механизмам. 2-е издание перераб. и доп. -М., Машиностроение, 1987 г., стр.469, схема “а” и “б”), которая применяется в транспортных машинах, в частности используется в гусеничных машинах. Такой торсион состоит из 2-х валов (схема “а”), к одному из которых присоединен рычаг, нагружаемый сосредоточенной силой F. При закручивании вала моментом М=F*a, звено стремится повернуться и закручивает вал. Такое нагружение обеспечивает как кручение валов торсиона, так и их изгиб. Существенным недостатком такого торсиона является то, что в процессе кручения валов не обеспечивается изменение их крутильной жесткости в зависимости от действия силы F, которая в практике может иметь широкий спектр проявления особенно в динамике.
Известна также торсионная рессора (см. Конструкция, расчет и проектирование локомотивов. Учебник для студентов ВУЗов. А.А.Камаев и др. Под ред. Камаева А.А. М., Машиностроение, 1981 г.), представляющая собой стержень 2 (см. упомянутую книгу стр.88, рис.55) круглого или квадратного сечения, один конец которого укреплен во втулке, установленной на раме тележки локомотива, а другой жестко связан с рычагом, который соединен с его кузовом. Второй опорой стержня служит подшипник. Такая торсионая рессора, как и описанная в аналоге, имеет постоянную крутильную жесткость за счет неизменяемых физико-механических свойств материала и постоянных геометрических размеров, таких как длина 1 торсиона, диаметр d его и т.д., и следовательно, приспосабливаться к резкому изменению внешней нагрузки, прикладываемой к рычагу торсиона практически не может.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является создание конструкции торсионной рессоры, способной в автоматическом режиме увеличивать крутильную жесткость торсиона и с ростом пиковых динамических нагрузок обеспечивать эффективное их демпфирование.
Поставленная цель достигается тем, что рессора снабжена валиком, при этом опора со шлицами подвижно установлена на раме в направляющих и имеет расположенное параллельно стержню дополнительное отверстие с многозаходной резьбой для размещения одного конца валика с подобной резьбой, другой конец которого размещен в дополнительном отверстии подшипниковой опоры с возможностью вращения относительно его продольной оси, причем на упомянутом валике жестко закреплена шестерня, взаимосвязанная с зубчатым сектором, жестко закрепленным на стержне торсиона.
На фиг.1 показана торсионная рессора локомотива в аксонометрии, на фиг.2 - ее вид сбоку по стрелке А.
Торсионная рессора локомотива состоит из стержня 1, снабженного шлицами 2, размещенными подвижно в отверстии шлицевой опоры 3, которая также подвижно в направляющих 4 расположена на раме тележки 5. На стержне 1 жестко закреплен зубчатый сектор 6 и рычаг 7, причем последний шарнирно соединен с кузовом 8 локомотива. Другой конец стержня 1 расположен в подшипниковой опоре 9, жестко закрепленной на раме тележки 5 локомотива. В шлицевой опоре 3 и подшипниковой опоре 9 выполнены дополнительные отверстия, в одном из которых нарезана многозаходная резьба 10. В дополнительных отверстиях размещен валик 11, контактирующий своей резьбой 12 с резьбой 10 шлицевой опоры 3 и поверхностями подшипниковой опоры 9. На валике 11 жестко закреплена шестерня 13. Стержень 1 снабжен упорными шайбами 14, а валик 11 - упорными шайбами 15, исключающими возможность осевого их перемещения.
Работает торсионная рессора локомотива следующим образом. При колебаниях кузова локомотива за счет его шарнирной связи с рычагом 7 последний, например, поворачивается по стрелке В (см. фиг.1), а так как он жестко связан со стержнем 1, то последний подвержен закручиванию по стрелке С. Так как стержень 1 получает закрутку, характеризуемую углом закручивания 
, за счет фиксации его конца в шлицевом соединении шлицевой опоры 3, то зубчатый сектор 6 также получает угловой поворот по этой же стрелке, передавая вращающий момент шестерне 13, которая проворачивает валик 11 по стрелке Д. Такой поворот валика 11 и наличие многозаходной резьбы 10 и 12 обеспечивает поступательное движение шлицевой опоры 3 по стрелке Е, что уменьшает расстояние 1 между шлицевой опорой 3 и подшипниковой опоры 9. А так как это расстояние уменьшается, то жесткость стержня возрастает, что подтверждает известная из сопротивления материалов зависимость С=I
*G/l*d 2. Следовательно, увеличение жесткости приводит к возрастанию внутреннего крутящего момента Ткр, возникающего от углового поворота рычага 7, что, в свою очередь, повышает демпфирование нагрузки, создаваемой кузовом 8 локомотива. После исчезновения внешнего момента Т рычаг 7 занимает первоначальное состояние, двигаясь в направлении обратном стрелке В, и шлицевая опора возвращается в исходное положение за счет вращения валика 11 в направлении, противоположном стрелке Д. Наличие многозаходной резьбы 10 и 12 объясняется необходимостью получения значительного по величине хода шлицевой опоры 3, так как углы закручивания стержня 1 невелики. В то же время дополнительно увеличить ход шлицевой опоры 3 можно одновременно и за счет создания большого передаточного отношения в зацеплении зубчатого сектора 6 и шестерни 13. Все эти конструктивные мероприятия позволяют получать в итоге требуемые значительные изменения геометрического размера 1 рабочей части стержня 1 торсиона, а следовательно, и повышать его демпфирующие способности.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известным очевидно, так как оно позволяет более эффективно использовать торсионы, широко применяемые не только в конструкции локомотивов, но и в конструкциях пассажирских вагонов. Такая эффективность заключается в повышении демпфирующей способности торционных рессор, что позволяет повысить плавность хода рельсовых транспортных средств, а это, в свою очередь, обеспечит комфортность локомотивных бригад и пассажиров.
Формула изобретения
Торсионная рессора локомотива, содержащая стержень с рычагом, связанным шарнирно с кузовом локомотива, и две опоры, одна из которых снабжена шлицами и жестко закреплена на раме локомотива, а другая является подшипниковой, отличающаяся тем, что она снабжена валиком, при этом опора со шлицами подвижно установлена на раме в направляющих и имеет расположенное параллельно стержню дополнительное отверстие с многозаходной резьбой для размещения одного конца валика с подобной резьбой, другой конец которого размещен в дополнительном отверстии подшипниковой опоры с возможностью вращения относительно его продольной оси, причем на упомянутом валике жестко закреплена шестерня, взаимосвязанная с зубчатым сектором, жестко закрепленным на стержне торсиона.
РИСУНКИ
