ПНЕВМОРЕССОРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЭКИПАЖА Российский патент 1995 года по МПК B60G11/26 F16F9/02 

Изобретение касается подвижного состава железных дорог и может быть использовано в системах виброзащиты локомотивов, вагонов и электроподвижного состава.

Известен пневматический упругий элемент, содержащий резинокордную оболочку, соединенную сверху с крышкой с отверстием для подвода сжатого воздуха и снизу с вертикальной направляющей с отверстиями, дополнительный резервуар, на котором установлена вертикальная направляющая. Полость пневморессоры сообщается с дополнительным резервуаром через демпфирующий узел, содержащий упругий элемент тороидальной формы с полостью для сжатого газа, профилированный стержень и пружину.

Недостатком в работе этого устройства являются низкие диссипативные свойства вследствие большого "мертвого" объема внутри резинокордной пневмооболочки (из пневморессоры при полном ее сжатии вытесняется примерно лишь 1/3 находящегося там воздуха).

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является пневматический упругий элемент подвески транспортного средства, содержащий резинокордную оболочку с крышкой, образующую основную полость, дополнительный резервуар, дроссельные отверстия, которые сообщают между собой основную и дополнительную полости, и размещенный в полости резинокордной оболочки кольцевой упругий элемент.

Этот пневматический упругий элемент принимается в качестве прототипа.

Недостатком этого устройства также являются низкие диссипативные свойства за счет большого объема внутри резинокордной оболочки.

Целью изобретения является улучшение качества демпфирования пневморессоры. Указанная цель достигается тем, что во внутреннюю полость пневморессоры помещается упругодеформируемый элемент торообразной формы, благодаря чему стало возможным уменьшить объем сжатого воздуха "мертвый" объем пневморессоры и довести соотношение объема элемента к объему резинокордной оболочки в их свободном состоянии до 0,78. В результате уменьшения "мертвого" объема внутри пневморессоры темп нарастания давления внутри ее при сближении днищ и темп снижения давления при удалении днищ существенно возрастает по сравнению с большим объемом оболочки. Благодаря этому увеличиваются демпфирующие свойства пневморессоры.

Следует отметить, что уменьшение объема полости только за счет изменения геометрии резинокордной оболочки без введения торообразного элемента не позволяет обеспечить необходимые значительные продольные перемещения рамы тележки относительно рамы кузова локомотива без возникновения разрушений резинокордной оболочки. Какая-либо другая форма оболочки, обеспечивающая восприятие вертикальных и горизонтальных сил и реализующая требуемые вертикальные и горизонтальные перемещения в системе рессоры, в отличие от предложенной балонного типа и широко используемой в подобных конструкциях, предложена быть не может. Аналог имеет оболочку той же формы. Поэтому введение торообразного элемента для уменьшения объема полости резинокордной оболочки с целью улучшения диссипативных свойств пневморессоры является единственной реальной возможностью достижения поставленной цели.

Указанными свойствами не обладают приведенные выше аналог и прототип. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

Сущность изобретения поясняется чертежем, на котором показан поперечный разрез пневморессоры железнодорожного экипажа.

Основу пневморессоры составляет резинокордная оболочка балонного типа 1, герметизированная снизу плитой 2 и сверху крышкой 3. Края оболочки прижаты к нижней плите с помощью фланца 4 и болтов 5 и к верхней крышке при помощи кольца 6 и болтов 7. Сверху на крышку 3 через пластину 8 опираются пять резинометаллических элементов 9, на которые передается нагрузка от кузова локомотива. Во внутренней полости пневморессоры расположен упругодеформируемый элемент торообразной формы 10. В плиту 2 вварен корпус 11 золотникового устройства, внутрь которого запрессован цилиндрический двухконусный дроссель 12 и втулка 13 с отверстиями для прохода воздуха направляющего стержня 14. Верхний конец стержня крепится к крышке 3 при помощи крышки 15, имеющей отверстие, болтов 16 и кольца 17 таким образом, что возможны поперечные перемещения стержня 14 относительно крышки 3. На нижнем конце стержня помещена двухконусная втулка 18 с утолщением в центре, перемещающаяся между упорами. На корпус 11 навернут штуцер 19, уплотненный прокладкой 20, для подсоединения трубопровода 21 с гайкой 22 к дополнительному резервуару 23 и подачи сжатого воздуха в полость пневморессоры.

На дополнительном резервуаре установлен электропневматический клапан 24, питающий пневморессору сжатым воздухом.

Экспериментальные исследования, выполненные на моделях, имитирующих предлагаемую пневморессору, повзолили установить оптимальное соотношение объемов тороидального элемента и полости пневмооболочки, равное 0,78. При этом соотношении объемов обеспечивается наибольшее быстродействие и наилучшие диссипативные качества технической системы для подвижного состава метрополитена.

Пневморессора железнодорожного экипажа работает следующим образом. В виброзащитной системе локомотивов, вагонов и электроподвижного состава нижняя плита 2 устанавливается обычно на раме тележки, а кузов (обрессоренная масса) через резинометаллические элементы 9 опирается на крышку 3. При прохождении неровностей желездорожного пути возникают вертикальные и горизонтальные колебания кузова на пневморессорах. При перемещении кузова, например вниз, верхняя крышка 3 будет сближаться с нижней плитой 2 за счет деформации резинокордной оболочки 1. В результате этого появляется разность давлений между объемом внутри пневморессоры и объемом в дополнительном резервуаре, причем в последнем давление будет меньше. Под действием перепада давлений сжатый воздух устремляется из полости пневморессоры по дроссельному каналу 12 и далее по трубопроводу 21 в дополнительный резервуар 23, а двухконусная втулка 18 на направляющем стержне 14 будет регулировать поток воздуха и тем самым вертикальную диссипативную силу демпфирования. При этом двухконусная втулка 18 в самом начале сближения днищ пневморессоры будет переброшена потоком воздуха вниз до упора, благодаря чему в начальный момент проходное сечение дроссельного канала будет минимальным, что приведет к интенсивному росту давления в пневморессоре. Однако при подходе днищ к среднему положению утолщенная в центре двухконусная втулка 18 будет перемещаться своим наибольшим сечением в расширяющемся конусе цилиндрического двухконусного дросселя 12, увеличивая при этом его проходное сечение. Поджатый в пневморессоре воздух устремится в дополнительный резервуар и при подходе днищ к нижнему положению давление в пневморессоре и дополнительном резервуаре сравняется вследствие широкого канала в дросселе.

Благодаря торообразному упругодеформируемому элементу 10, расположенному внутри пневмооболочки, в дополнительный резервуар вытесняется большая часть сжатого воздуха (элемент 10 значительно уменьшает "мертвый" объем внутри резинокордной оболочки 1).

При обратном движении кузова верхняя крышка 3 будет удаляться от нижней плиты 2. Давление в пневморессоре будет уменьшаться и легкая двухконусная втулка 18 будет переброшена вверх до упора потоком воздуха, идущим из дополнительного резервуара 23 в пневморессору, благодаря чему в начальный момент проходное сечение дроссельного канала будет минимальным, что приведет к интенсивному росту разрежения в пневморессоре. Однако при подходе днищ к среднему положению втулка 18 будет перемещаться в расширяющемся конусе цилиндрического двухконусного дросселя 12, увеличивая при этом его проходное сечение. Из-за разности давлений воздух устремится из дополнительного резервуара 23 по трубопроводу 21 в пневморессору и при подходе днищ к верхнему положению давление в дополнительном резервуаре и в пневморессоре выровняется благодаря широкому каналу в дросселе.

Положительный эффект достигается благодаря применению упругодеформируемого элемента торообразной формы во внутренней полости резинокордной оболочки, уменьшающий ее "мертвый" объем, совместно с дросселирующим устройством гашения колебаний, установленным в трубопроводе, соединяющим полость пневморессоры с дополнительным резервуаром.

В настоящее время ВНИТИ изготовлен опытный образец пневморессоры по данной заявке, которая успешно прошла стендовые испытания. Полученные результаты испытаний показали улучшение диссипативных свойств пневморессоры в 1,8-2,0 раза и соответственно обеспечение хорошей плавности хода.

Использование: в подвижном составе железных дорог и в системах виброзащиты локомотивов и электроподвижного состава. Сущность: в полости резинокордной оболочки 1, прикрепленной к нижнейй 2 и верхней 3 плитам, установлен упруго-деформируемый элемент 10 торообразной формы. В трубопроводе, соединяющем внутреннюю полость пневморессоры с дополнительным резервуаром, установлено дросселирующее устройство гашения колебаний, включающее цилиндродвухконусный дроссель 12, стержень 14, связанный с верхним днищем пневморессоры и расположенную на нем двухконусную втулку 18 с утолщением в центре. Для питания пневморессоры сжатым воздухом на дополнительном резервуаре 23 установлен электропневматический клапан 24. 1 ил.

ПНЕВМОРЕССОРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЭКИПАЖА, содержащая прикрепленную к разнесенным по высоте плитам резинокордную оболочку, сообщенную с дополнительным резервуаром через трубопровод, установленное в нем дросселирующее устройство и размещенный в полости резинокордной оболочки кольцевой упругий элемент, отличающаяся тем, что отношение объема кольцевого упругодеформируемого элемента, выполненного торообразным, к объему резинокордной оболочки в их свободном состоянии равно 0,78.