Торсионная рессора локомотива

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, в частности к устройствам для демпфирования колебаний кузова локомотива относительно тележки. Торсионная рессора локомотива содержит стержень 1 с рычагом 2, шарнирно связанным с кузовом 3 локомотива 5, подшипниковую неподвижную 4 и подвижную 6 опоры. Подвижная опора снабжена пустотелой цилиндрической оболочкой 11 и в ней с возможностью осевого и углового перемещений расположен подпружиненный относительно ее стержень торсиона. На одном из торцов цилиндрической оболочки закреплен диск 12, имеющий пару сферической формы выступов 13, взаимодействующих с криволинейными поверхностями 14 двух сухарей 15, установленных на другом диске 16, жестко закрепленном на упомянутом стержне торсиона. Технический результат - повышение демпфирующих характеристик торсионной рессоры. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях магистральных тепловозов и электровозов.

Известна конструкция торсионной рессоры, описанной и показанной в книге "Конструкция, расчет и проектирование локомотивов". Учебник для студентов вузов. А.А.Камаев и др., под редакцией А.А.Камаева. - М., Машиностроение, 1981 г., на стр.88 рис.55. Такая торсионная рессора представляет собой стержень обычного круглого сечения, один конец которого размещен во втулке, установленной на раме тележки локомотива, а другой снабжен рычагом, закрепленным на кузове. Второй опорой стержня торсиона служит подшипник, так же жестко установленный на тележке. Указанная торсионная рессора обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что ее стержень имеет постоянную крутильную жесткость при нагружении его моментом, вызванным колебаниями кузова локомотива, и поэтому в условиях эксплуатации при значительных динамических нагрузках работа ее не отвечает требованиям плавности хода локомотивов.

Известна так же торсионная рессора локомотива, описанная в патенте RU 2240929 C1. Такая рессора способна изменять свою крутильную жесткость в автоматическом режиме за счет перемещения одной из опор стержня торсиона и в отличие от вышеописанной обладает более высокой демпфирующей способностью. Однако существенным недостатком ее является конструктивная сложность за счет наличия дополнительного вала с резьбой, который приводится зубчатой парой от стержня торсиона. Наличие резьб и зубчатых колес снижает эксплуатационную надежность рессоры и поэтому в практике последняя может не найти применения.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции торсионной рессоры с одновременным сохранением ее высоких демпфирующих характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что подвижная опора снабжена пустотелой цилиндрической оболочкой и в ней с возможностью осевого и углового перемещений расположен подпружиненный относительно ее стержень торсиона, причем на одном из торцов цилиндрической оболочки закреплен диск, имеющий, по крайней мере, пару сферической формы выступов, взаимодействующих с криволинейными поверхностями двух сухарей, установленных на другом диске, жестко закрепленном на упомянутом стержне торсиона.

На чертежах фиг.1 показан общий вид торсионной рессоры, вид сбоку, на фиг.2 - одна из его деталей в перспективе и на фиг.3 - сопрягаемая деталь с предыдущей, так же в перспективе.

Торсионная рессора состоит из стержня 1, снабженного рычагом 2, шарнирно присоединенного к кузову 3 локомотива. Стержень 1 с возможностью угловых поворотов размещен в подшипниковой опоре 4, которая жестко установлена на тележке локомотива 5 и в подвижной опоре 6, расположенной в пазах 7 тележки локомотива 5. Подвижная опора 6 и стержень 1 взаимосвязаны между собой при помощи шлицов 8. Стержень 1 так же снабжен упором 9, и между ним и подвижной опорой 6 размещена пружина сжатия 10. Подвижная опора 6 жестко соединена с пустотелой цилиндрической оболочкой 11, к которой так же жестко присоединен диск 12, снабженный сферической формы выступами 13, взаимодействующими с криволинейными поверхностями 14 сухарей 15, жестко закрепленных на другом диске 16, и он с помощью шпонки 17 закреплен на стержне 1 торсиона. Сухари 15 так же имеют и плоские поверхности 18.

Работает торсионная рессора следующим образом. В том случае, когда локомотив находится в состоянии покоя, под действием собственного веса кузова 3 на рычаг 2 стержень 1 получает некоторую закрутку по стрелке В и находится в таком положении, как это показано на фиг.1. Такое закручивание стержня 1 обеспечивается тем, что его левая часть (см. фиг.1) снабжена шлицами 8, взаимосвязанными с ответными, выполненными в подвижной опоре 6, при этом пружина сжатия 10 находится в предварительно сжатом состоянии, а сферической формы выступы 13 уперты в плоские поверхности 18 сухарей 15. При движении локомотива из-за неровности пути возникают колебания кузова 3, а следовательно, и динамические нагрузки, которые также действуют по стрелке А, при этом рычаг 2 получает угловой поворот, еще больший угол по стрелке В, и тогда диск 16 за счет наличия шпонки 17 в соединении последнего и стержня 1 получает такой угловой поворот. Тогда сферической формы выступы 13, проскальзывая по плоским поверхностям 18, начинают контактировать с криволинейными поверхностями 14 сухарей 15. Такое действие способствует тому, что диск 12, а вместе с ним пустотелая цилиндрическая оболочка 10 и подвижная опора 6 за счет уменьшения расстояния Δ между дисками 12 и 16 перемещаются в направлении стрелки С по пазу 7, выполненному в тележке локомотива 5, под действием сжатой пружины 10. Следовательно, расстояние 1 между подвижной опорой 6 и подшипниковой опорой 4 уменьшается, а это позволяет увеличить крутильную жесткость стержня торсиона 1 и осуществить гашение таких динамических составляющих нагрузок. Такое явление подтверждается широко известной зависимостью, где жесткость рабочей части стержня 1 торсиона равна: Ж=IG/ld². После исчезновения динамической нагрузки, под действием сил упругого сопротивления стержень 1 возвращается в исходное положение, поворачивая диск 16 в направлении, противоположном стрелке В, и тогда сферической формы выступы 13 вновь войдут в контакт с плоскими поверхностями 18 сухарей 15 и это обеспечит перемещение подвижной опоры 6 в направлении, обратном стрелке С, с одновременным сжатием пружины сжатия 10 за счет увеличения зазора Δ между дисками 12 и 16. В дальнейшем процесс демпфирования динамических нагрузок может происходить многократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет регулировать жесткость торсиона при изменении динамических нагрузок, возникающих из-за колебаний экипажа локомотива, и тем самым эффективно демпфировать последние.

Торсионная рессора локомотива, содержащая стержень с рычагом, связанным шарнирно с кузовом локомотива, подшипниковую неподвижную и подвижную опоры, отличающаяся тем, что подвижная опора снабжена пустотелой цилиндрической оболочкой и в ней с возможностью осевого и углового перемещений расположен подпружиненный относительно ее стержень торсиона, причем на одном из торцов цилиндрической оболочки закреплен диск, имеющий, по крайней мере, пару сферической формы выступов, взаимодействующих с криволинейными поверхностями двух сухарей, установленных на другом диске, жестко закрепленном на упомянутом стержне торсиона.