Центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона
Владельцы патента RU 2337845:
Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" им. Ф.Э. Дзержинского" (RU)
Подвешивание содержит комплект пружин (2), надрессорную балку (1) и фрикционный клиновой гаситель колебаний. Распорные клинья (13) установлены острыми углами вниз между вертикальными упорами (10), выполненными на боковых концевых частях надрессорной балки, и наклонными упорами (11), выполненными на наружных поверхностях вертикальных стенок центрального проема боковой рамы. Угол «α» между наклонной поверхностью распорного клина и его вертикальной поверхностью приблизительно равен углу трения материала взаимодействующих пар: распорного клина, боковой рамы, надрессорной балки. Увеличивается связанность тележки в плане и улучшаются ее динамические показатели. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к центральному рессорному подвешиванию двухосных тележек грузовых вагонов.
Известно центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона, содержащее комплекты пружин, установленных в центральных проемах боковых рам, надрессорную балку опирающуюся на комплекты пружин и фрикционный клиновой гаситель колебаний, клинья которого имеют две рабочие поверхности и взаимодействуют одной поверхностью с наклонной поверхностью надрессорной балки, а второй (вертикальной) с фрикционной планкой, закрепленной на вертикальной поверхности центрального проема боковой рамы. При этом на наклонной поверхности надрессорной балки имеется выступ, входящий с зазором в паз, выполненный в фрикционном клине (а.с. №474448, опубл. 25.06.75 г. Бюл. №23 - аналог).
Недостатком данной конструкции является то, что в процессе эксплуатации происходит износ вертикальных и наклонных поверхностей фрикционных клиньев, за счет чего величина зазора между выступом на надрессорной балке и внутренней поверхностью паза на фрикционном клине увеличивается вдоль оси боковой рамы, что приводит к большому перекосу рамы тележки в плане и приводит к ухудшению ходовых качеств тележки.
Известна также конструкция центрального рессорного подвешивания тележки грузового вагона (а.с. №259944, опубл. 22.12.69 г. Бюл. №3 - прототип), содержащая фрикционный клин с тремя рабочими поверхностями: первая вертикальная сопряжена с фрикционной планкой, установленной на вертикальной поверхности центрального проема боковой рамы тележки, вторая - наклонная под острым углом одновременно к вертикальной и горизонтальной плоскостям, и третья поверхность расположена вертикально под прямым углом к первой поверхности, при этом второй и третьей поверхностями фрикционный клин сопряжен с аналогичными поверхностями надрессорной балки, что обеспечивает беззазорное соединение фрикционного клина с надрессорной балкой вдоль поперечной оси тележки и улучшение связанности боковых рам в плане за счет уменьшения возможности перекоса фрикционного клина. В этой конструкции, наиболее близкой к предлагаемой и выбранной в качестве прототипа, уменьшается возможность наползания надрессорной балки по наклонной поверхности на фрикционный клин. Но величина этого наползания будет зависеть от величины зазора между концом надрессорной балки и вертикальной стенкой клина. Если при изготовлении тележки этот зазор выполнить минимально возможным (обеспечивающим возможность сборки тележки), то в процессе эксплуатации из-за износа всех трех рабочих поверхностей фрикционного клина и вертикальной поверхности фрикционной планки он будет увеличиваться, что приводит к возможному забеганию боковых рам относительно друг друга, т.е. к уменьшению связанности тележки в плане и ухудшению ходовых качеств тележки.
Задачей предлагаемого изобретения является создание центрального рессорного подвешивания двухосной тележки грузового вагона, в котором исключается возможность наползания надрессорной балки на наклонную поверхность фрикционного клина независимо от износа его рабочих поверхностей. При этом достигается следующий технический результат: обеспечивается постоянное подвижное как в вертикальном, так и в горизонтальном (поперек оси тележки) направлениях беззазорное соединение надрессорной балки с боковой рамой, что обеспечивает повышение связанности боковых рам в плане и улучшение за счет этого ходовых качеств тележки вне зависимости от величины износа фрикционных клиньев, это позволяет увеличить запас устойчивости экипажа и конструкционную скорость тележки, улучшить динамические показатели, снизить усилия, возникающие при взаимодействии пути и подвижного состава, уменьшить нагруженность и износ ходовых частей и верхнего строения пути (рельс).
Для достижения этого технического результата центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона, содержащее комплект пружин, надрессорную балку и фрикционный клиновой гаситель колебаний, снабжено распорными клиньями, установленными острым углом вниз между вертикальными упорами, выполненными на боковых концевых частях надрессорной балки и наклонными упорами, выполненными на наружных поверхностях вертикальных стенок центрального проема боковой рамы, при этом каждый распорный клин в верхней части имеет боковые ограничители - щеки для охвата наклонных упоров боковой рамы, а угол между наклонной и вертикальной поверхностями распорного клина приблизительно равен углу трения материала взаимодействующих пар (распорного клина, надрессорной балки и боковой рамы).
Признаки, отличающие предлагаемое центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона от прототипа, - наличие распорных клиньев, установленных острым углом вниз между вертикальными упорами, выполненными на боковых концевых частях надрессорной балки и специальными наклонными упорами, выполненными на наружных поверхностях вертикальных стенок центрального проема боковой рамы, при этом каждый распорный клин имеет боковые ограничители - щеки для охвата наклонных упоров боковой рамы, а угол между наклонной и вертикальной поверхностями распорного клина приблизительно равен углу трения материала взаимодействующих пар (распорного клина, надрессорной балки и боковой рамы). Каждый упор боковой рамы содержит ограничители вертикального перемещения распорного клина.
Отличительные признаки являются новыми и соответствуют критерию «новизна». Эти признаки обусловили исключение возможности наползания надрессорной балки на наклонную поверхность фрикционного клина независимо от износа его рабочих поверхностей, что обеспечивает повышение связанности боковой рамы тележки в плане и улучшение за счет этого ходовых качеств тележки.
При изучении других известных решений в этой области признаки, отличающие заявляемое решение, не были выявлены, что обеспечивает изобретению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Предлагаемое рессорное подвешивание представлено на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид с частичным разрезом; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 показан распорный клин в изометрии; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.2 в изометрии.
Подвешивание содержит надрессорную балку 1, опирающуюся на комплект пружин 2, размещенных в центральном проеме боковой рамы 3, фрикционных клиньев 4, установленных на пружинах 2 и взаимодействующих своими наклонными поверхностями 5 с аналогичными поверхностями надрессорной балки, а вертикальными поверхностями 6 с опорными (фрикционными) планками 7, закрепленными на боковой раме. Надрессорная балка нижней плоскостью установлена на комплекте пружин 2, а наклонными поверхностями опирается на наклонные поверхности 5 фрикционных клиньев 4. На боковых поверхностях фрикционных клиньев имеются упоры 8, а на боковых поверхностях надрессорной балки - упоры 9, при этом между этими упорами имеется гарантированный зазор «а», который необходим для компенсации допусков при сборке тележки и исключения заклинивания рессорного подвешивания. Кроме этого на боковых концевых частях надрессорной балки выполнены вертикальные упоры 10, а на наружных поверхностях вертикальных стенок боковых рам выполнены наклонные упоры 11, наклонная поверхность 12 которых плотно соприкасается с наклонной поверхностью распорного клина 13, установленного острым углом вниз между упорами 10 и 11 и содержащего в верхней части боковые ограничители - щеки 14, охватывающие боковые поверхности наклонных упоров 11 боковой рамы, при этом угол «α» между наклонной и вертикальной поверхностями распорного клина 13 приблизительно равен углу трения материала взаимодействующих пар (распорного клина, надрессорной балки, боковой рамы).
В случае применения заявляемого устройства на вагоноопрокидывателе, когда тележка переворачивается, требуется дополнительная фиксация клина от возможного его выпадания. Для чего используется ограничитель 15 вертикального вверх перемещения клина 13, закрепленный на наклонном упоре 11 боковой рамы 3.
Предлагаемое центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона работает следующим образом. При движении вагона под действием возмущения вертикальные колебания кузова передаются через надрессорную балку 1 на комплект пружин 2 и фрикционные клинья 4. Фрикционные клинья 4, прижатые пружинами 2 и надрессорной балкой 1 к опорным (фрикционным) планкам 7, перемещаются вместе с надрессорной балкой 1 и создают на взаимодействующих вертикальных поверхностях фрикционного клина 4 и опорной планки 7 силы трения, гасящие колебания кузова. В это же время при вертикальных перемещениях надрессорной балки 1 происходят относительные перемещения между вертикальными поверхностями распорных клиньев 13 и вертикальными упорами 10 надрессорной балки 1. В связи с тем что величина силы прижатия распорных клиньев 13 к вертикальным упорам 10 надрессорной балки 1 мала, так как составляет только часть от веса распорного клина 13, то сила трения, создаваемая на взаимодействующих вертикальных поверхностях распорных клиньев 13 и упорами 10 надрессорной балки 1, будет тоже мала и практически не будет влиять на характеристику рессорного подвешивания. При движении вагона наряду с вертикальными колебаниями надрессорной балки 1 возможны и ее колебания в горизонтальной плоскости поперек продольной оси тележки. Распорные клинья 13 не препятствуют данным перемещениям надрессорной балки 1, так как в это время вертикальные поверхности упоров 10 надрессорной балки 1 просто проскальзывают относительно вертикальных поверхностей распорных клиньев 13, перемещение клиньев 13 в этот момент не происходит, так как их боковые ограничители 14 охватывают упоры 11 боковой рамы 3 и не дают клиньям 13 смещаться.
При движении вагона по рельсовой колее, наряду с вертикальными и горизонтальными (поперечными) колебаниями надрессорной балки 1, самовозбуждаются колебания виляния тележки за счет склонности боковых рам 3 к забеганию одной относительно другой (перекос тележки в плане), что отрицательно складывается на ходовых качествах тележки. Такой перекос тележки в плане возможен, если надрессорная балка 1 будет наползать на наклонную поверхность фрикционного клина 4, при этом величина перекоса зависит от величины зазора «а» между упорами 9 надрессорной балки 1 и упорами 8 фрикционных клиньев 4 при отсутствии специальных устройств, исключающих или ограничивающих наползание надрессорной балки 1 на фрикционный клин 4. Такому наползанию надрессорной балки 1 (а следовательно, и забеганию боковых рам одной относительно другой) в предлагаемом рессорном подвешивании препятствует специальное устройство, содержащее распорные клинья 13, установленные беззазорно между вертикальными упорами 10 надрессорной балки 1 и упорами 11 боковой рамы 3. При этом угол «α» между наклонной поверхностью распорного клина 13 и его вертикальной поверхностью приблизительно равен величине угла трения материала взаимодействующих пар: клина, боковой рамы, надрессорной балки.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Надрессорная балка 1 при стремлении боковых рам 3 забежать относительно друг друга своим вертикальным упором 10 воздействует на вертикальную поверхность распорного клина и пытается выдавить его по наклонной поверхности 12 упора 11 боковой рамы вверх. Так как угол «α» между наклонной поверхностью распорного клина 13 и его вертикальной поверхностью приблизительно равен углу трения материала взаимодействующих пар: клина, боковой рамы и надрессорной балки, то происходит самозаклинивание распорного клина между упором боковой рамы и вертикальным упором надрессорной балки, так как возникающие при этом силы трения на наклонных поверхностях упоров и распорного клина и вертикальных поверхностях надрессорной балки и распорного клина будут больше той силы, которая стремится сдвинуть распорный клин вверх (приподнять его). Так как распорный клин от воздействия надрессорной балки не может сместиться вверх, надрессорная балка не сможет наползти по наклонной плоскости фрикционного клина 4 и выбрать зазор «а» между упорами 8 и 9 клина и балки, а следовательно, исключается перекос тележки в плане (забегание боковых рам тележки). При этом величина износа фрикционного клина не приводит к ухудшению связанности тележки в плане.
При разгрузке вагона на вагоноопрокидывателе, во время которого тележка опрокидывается на вертикальную поверхность распорного клина 13, не действуют силы со стороны вертикальных упоров 19 надрессорной балки 1 и распорный клин под своим весом может выпасть. Чтобы этого не произошло, на упоре боковой рамы 3 устанавливается ограничитель 15 вертикального перемещения распорного клина 13. При возвращении тележки в исходное положение распорный клин 13 под действием своего веса займет свое первоначальное положение, между упором 11 боковой рамы 3 и упором 10 надрессорной балки 1, обеспечивая их беззазорное, подвижное в вертикальной и горизонтальной (поперек оси тележки) плоскостях, соединение.
На предлагаемое изобретение в настоящее время разработана конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы, прошедшие испытания; что доказало его промышленную применимость. Испытания показали, что использование предложенного технического решения позволяет увеличить связанность тележки в плане и улучшить за счет этого ее динамические показатели. В результате его использования может быть увеличена конструкционная скорость тележки, снижены усилия, возникающие при взаимодействии пути и подвижного состава, уменьшена нагруженность и износ ходовых частей и верхнего строения пути (рельс).
1. Центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона, содержащее комплект пружин, надрессорную балку и фрикционный клиновой гаситель колебаний, отличающееся тем, что оно снабжено распорными клиньями, установленными острыми углами вниз между вертикальными упорами, выполненными на боковых концевых частях надрессорной балки, и наклонными упорами, выполненными на наружных поверхностях вертикальных стенок центрального проема боковой рамы, при этом угол «α» между наклонной поверхностью распорного клина и его вертикальной поверхностью приблизительно равен углу трения материала взаимодействующих пар: распорного клина, боковой рамы, надрессорной балки.
2. Центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона по п.1, отличающееся тем, что распорный клин снабжен двумя боковыми ограничителями - щеками для охвата боковых поверхностей наклонных упоров боковой рамы.
3. Центральное рессорное подвешивание тележки грузового вагона по п.1 или 2, отличающееся тем, что наклонные упоры боковой рамы содержат ограничители вертикального перемещения распорного клина.
