Торсионная рессора рельсового экипажа

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, в частности к устройствам для демпфирования колебаний кузова локомотива относительно тележки. Торсионная рессора рельсового экипажа состоит из стержня 1, расположенного в шлицевой и подшипниковой опорах, установленных на раме тележки, который с помощью рычага шарнирно соединен с кузовом экипажа. Обе опоры снабжены шлицами и взаимосвязаны с ответными шлицами, выполненными на внешней поверхности пустотелой цилиндрической оболочки, внутри которой имеются продольный паз и шлицы, контактирующие с подобными стержня торсиона. Стержень на своей внешней образующей поверхности несет ряд различных по длине дуговых выступов 7, 8, 9, подвижно размещенных в упомянутом пазу пустотелой цилиндрической оболочки. Технический результат - повышение демпфирующих характеристик торсионной рессоры. 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях локомотивов и вагонов.

Известна торсионная рессора, описанная в книге Орлов П.И. "Основы конструирования": Справочно-методическое пособие. В 2-х книгах. Кн.2. Под ред. П.Н.Угаева - 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение, 1988 год, где на стр.523 отмечены ее конструктивные особенности и на рис.910 показана принципиальная ее схема. Такая рессора состоит из упругого стержня, один конец которого заделан неподвижно, а другой снабжен рычагом, воспринимающим поперечную силу. Подобную конструкцию торсиона широко применяют в подвесках транспортных средств. Существенным недостатком такой рессоры является то, что угол ее закручивания ϕ при заданном допускаемом значении сдвига [τ] всецело определяется соотношением L/d, где L - длина стержня торсиона, а d - его диаметр. Из этого соотношения видно, что входящие в него геометрические характеристики стержня являются постоянными, и, следовательно, крутильная жесткость торсионной рессоры C=I·G/L·d² так же будет иметь постоянное значение. В практике за счет наличия неровностей пути возникают существенные колебания экипажной части транспортного средства, сопровождающиеся резким изменением динамических нагрузок приложенных к такой торсионной рессоре, а так как крутильная жесткость стержня постоянна, то последняя не способна успешно их деформировать, что в итоге вызывает пробой рессоры. Такие пробои рессор существенно сказываются на плавности экипажа.

Известна также торсионная рессора локомотива, описанная на стр.88 и показанная на рис.55 книги "Конструкция, расчет и проектирование локомотивов": Учебник для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности "Локомотивостроение" / А.А.Камаев и др. Под редакцией А.А.Камаева. - М.: Машиностроение, 1981 г. Такая торсионная рессора в целом по конструкции не отличается то выше описанной и поэтому недостатки их подобны.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является разработка торсионной рессоры, которая в процессе своей работы имеет возможность изменять свою крутильную жесткость в зависимости от режимов воздействия на нее динамических нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что подшипниковая опора так же, как и шлицевая, снабжена шлицами и обе они взаимосвязаны с ответными, выполненными на внешней поверхности пустотелой цилиндрической оболочки, внутри которой имеется продольный паз и шлицы, контактирующиеся с подобными стержня торсиона, а сам стержень на своей внешней образующей поверхности несет ряд различных по длине, дуговых по форме, выступов, подвижно размещенных в упомянутом пазу пустотелой цилиндрической оболочки.

На чертежах на фиг.1 показан общий вид торсионной рессоры в разрезе с боку, на фиг.2 - одна из ее деталей в аксонометрии, на фиг.3 - стержень торсиона так же в аксонометрии и на фиг.4, 5 и 6 - ее сечения по АА, ВВ и СС.

Торсионная рессора рельсового экипажа состоит из стержня 1, снабженного шлицами 2 и буртом 3. Стержень 1 размещен в пустотелой цилиндрической оболочке 4 и своими шлицами 2 взаимосвязан с ответными шлицами 5, выполненными в пустотелой цилиндрической оболочке 4. Цилиндрическая пустотелая оболочка 4 снабжена продольным пазом 6, в котором размещены различные по длине, дуговые по форме выступы 7, 8 и 9, выполненные на поверхности стержня 1, и шлицами 10, контактирующими с ответными, находящимися в шлицевой опоре 11 и подшипниковой опоре 12. Стержень 1 снабжен рычагом 13 шарнирно закрепленным на кузове 14, а опоры 11 и 12 жестко присоединены к раме тележки 15 экипажа.

Работает торсионная рессора рельсового экипажа следующим образом. При статическом нагружении торсионной рессоры, когда рельсовый экипаж не находится в движении, за счет того, что рычаг 13 шарнирно соединен с кузовом 14, последний под действием собственного веса G поворачивается по стрелке D и закручивает по этой же стрелке стержень 1, причем закрутка его происходит на такой угол, который обеспечивает появление зазора δ (см. фиг.5 и 6). Так как выступы 7, 8 и 9 стержня 1 имеют разную по дуге длину, то они располагаются относительно стенки продольного паза 6 пустотелой цилиндрической оболочки 4 с разными зазорами δ₁, δ₂ и т. д. так, как это показано на фиг.5 и фиг.6. Следует отметить, что угловой поворот стержня 1 по стрелке D происходит с его упругим сопротивлением за счет того, что его шлицы 2 взаимосвязаны со шлицами 5 неподвижной пустотелой цилиндрической оболочки 4, которая своими шлицами 10 размещена в опорах 11 и 12 и тем самым является неподвижной. Как только экипаж будет подвержен колебаниям из-за преодоления им неровностей пути, рычаг 13 получит еще больший угловой поворот также по стрелке D, и, следовательно, стержень 1 дополнительно сдеформируется, и тогда выступ 7, выбрав зазор 5i (фиг.5), войдет в контакт с боковой поверхностью продольного паза 6, что окажет большее сопротивление закрутке стержня 1 по той причине, что длина рабочей части 1 его уменьшится до 1₁, а следовательно, его крутильная жесткость увеличится. Если рост динамической нагрузки будет продолжаться, то тогда зазор δ₂ у выступа 8 будет также выбран (см. фиг.6), и крутильная жесткость стержня 1 еще более увеличится, что и позволит обеспечить рост момента сопротивления на рычаге 13, а следовательно, и снизить колебания кузова 14 экипажа. Чем больше выполнить выступов 7, 8 и 9 на поверхности стержня различной длины, тем эффективнее можно использовать демпфирующие характеристики торсионной рессоры. После снятия динамической нагрузки на рычаге 13 под действием упругих сил сопротивления стержень 1 возвращается в исходное положение, такое как это показано на фиг.5 и фиг.6. Далее процесс угловых поворотов стержня 1 торсиона при движении экипажа может повторяться неоднократно.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет в широком диапазоне изменения динамических нагрузок, действующих на экипаж в его движении, эффективно демпфировать их и тем самым повышать плавность хода рельсовых транспортных средств.

Торсионная рессора рельсового экипажа, содержащая стержень с рычагом, шарнирно взаимосвязанным с кузовом, и две опоры, жестко закрепленные на раме тележки, одна из которых шлицевая, а другая подшипниковая, отличающаяся тем, что подшипниковая опора, так же как и шлицевая, снабжена шлицами и обе они взаимосвязаны с ответными, выполненными на внешней поверхности пустотелой цилиндрической оболочки, внутри которой имеются продольный паз и шлицы, контактирующие с подобными стержня торсиона, а сам стержень на своей внешней образующей поверхности несет ряд различных по длине дуговых по форме выступов, подвижно размещенных в упомянутом пазу пустотелой цилиндрической оболочки.