ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЭКИПАЖА Российский патент 1995 года по МПК B61F3/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тележкам грузовых вагонов с фрикционными клиновыми гасителями колебаний рессорного подвешивания, и может быть использовано при разработке новых и модернизации существующих конструкций тележек в направлении улучшения их технико-эксплуатационных качеств.

К настоящему времени наиболее распространенные двухосные тележки грузовых вагонов типа ЦНИИ-ХЗ (Челноков И.И. и др. М. Гасители колебаний вагонов. Транспорт, 1963, с. 19-36) имеют по две боковые рамы и надрессорную балку, опирающуюся на них через упругие элементы (двухрядные пружины), расположенные в средних проемах боковых рам. При этом часть вертикальной статической нагрузки передается через фрикционные клинья гасителей колебаний, расположенных в гнездах надрессорной балки, упираясь в ее наклонные плоскости и прижимаясь вертикальной стороной к фрикционным планкам, укрепленным на боковых рамах. Клинья к фрикционным планкам укреплены на боковых рамах. Клинья опираются на боковые пружины рессорного комплекта. Фрикционный клиновой гаситель в количестве двух штук на комплект создает силы трения, позволяющие рассеивать (гасить) энергию вертикальных и горизонтальных колебаний одновременно и обеспечивает упругую связь между надрессорной балкой и боковыми рамами тележки.

В зоне низких скоростей до 60 км/ч обнаружилось повышенное воздействие вагонов на путь из-за несрабатывания рессорного подвешивания тележки. При повышенных осевых нагрузках, при наличии отступлений в содержании пути в рессорном подвешивании тележки ЦНИИ-ХЗ полностью выбирается запас статического прогиба пружин на динамическую нагрузку, что, в свою очередь, приводит к росту вертикальных динамических сил, передаваемых от вагона на элементы пути.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является тележка ЦНИИ-ХЗ [1] Основными существенными признаками прототипа, общими для него и предложенного изобретения, являются наличие боковых рам, опирающихся концевыми частями на две колесные пары, и надрессорной балки, опирающейся на них через рессорное подвешивание, имеющее систему пружин и фрикционных клиновых гасителей для гашения вертикальных и горизонтальных (поперечных) колебаний вагона. Однако, указанные выше недостатки тележки ЦНИИ-ХЗ, выявленные в процессе более чем тридцатилетней их эксплуатации, подтверждают необходимость ее модернизации в направлении придания ей свойств, обеспечивающих более эффективное снижение силового воздействия на элементы вагона и пути.

Изобретение решает задачу по повышению эффективности гашения колебаний и обеспечению значительного снижения динамических перегрузок с помощью фрикционного гасителя колебаний новой конструкции с несимметричной характеристикой демпфирования, создающего рациональные силы трения и коэффициенты относительного трения, отличающиеся при разгрузках и перегрузках рессорного подвешивания.

На фиг. 1 изображена предлагаемая тележка; на фиг. 2 новая конструкция фрикционного гасителя колебаний а) в сопоставлении с прототипом б); на фиг. 3 диаграмма его работы, где
Р_ст статическая нагрузка на комплект рессорного подвешивания;
f_ст статический прогиб рессорного подвешивания, мм;
f_д динамический прогиб при разгрузках рессорного подвешивания, мм;
f_д^р динамический прогиб при разгрузках рессорного подвешивания, мм;
f_д^п- динамический прогиб при перегрузках рессорного подвешивания, мм;
F_тр^р силы трения, создаваемые фрикционным гасителем при разгрузках;
F_тр^п силы трения, создаваемые фрикционным гасителем при перегрузках.

Тележка состоит из двух боковых рам 1, опирающихся на буксы 2 колесных пар 3, и надрессорной балки 4, опирающейся на упругие элементы 5 рессорного подвешивания, расположенного в проемах боковых рам. Два фрикционных гасителя 6 для гашения колебаний кузова вагона на рессорном подвешивании расположены в проемах боковых рам 7 между наклонно расположенными фрикционными плоскостями гнезд 8 в вертикальных стенках надрессорной балки. Фрикционные демпферы оперты на упругие элементы (пружины) 9, при деформации сжатия пружин рессорного подвешивания обеспечиваются, примерно в два раза, большие по величине силы трения и коэффициенты относительного трения, чем при растяжении пружин (фиг. 3). Углы наклона к вертикали рабочих поверхностей, трение фрикционного гасителя (фиг. 2) β и α выбираются из условия обеспечения больших значений сил трения и коэффициентов относительного трения для поглощения колебаний при перегрузках по сравнению с разгрузками, обеспечивая при этом гашение колебаний по разгрузкам в пределах допустимых по нормам; а также исключения блокирования рессорного подвешивания. Благодаря этому, динамические добавки вертикальных сил, передаваемых от вагона на элементы верхнего строения пути сводятся к минимальному значению, воздействие на путь значительно улучшается.

Работа предлагаемой тележки заключается в следующем.

При движении вагона по пути, содержащему непрерывные неровности, возникают колебания кузова и надрессорных балок 4 тележек на рессорном подвешивании. При этом вертикальные колебания надрессорной балки 4 на упругих элементах (пружинах) 9 рессорных комплектов вызывают перемещения фрикционных гасителей 6 относительно прилегающих к ним поверхностей трения на боковых рамах и надрессорной балки.

В случае возникновения под влиянием неровностей больших колебаний, вызывающих разгрузку рессор, энергия этих колебаний на полупериоде поглощается за счет работы сил трения гасителя. Разгрузки опасны из-за возможности полного обезгруживания рессорного подвешивания, так как при этом могут быть не обеспечены условия безопасности движения. При возникновении колебаний перегрузок энергия их на полупериоде поглощается также силами трения гасителя, направленными в противоположную сторону. Перегрузки представляют еще большую опасность и определяют всю оценку воздействия вагонов на путь, допускаемые скорости движения, возможное увеличение осевых нагрузок.

Увеличение сил трения и коэффициентов относительного трения при колебаниях перегрузок по сравнению с разгрузками достигается за счет изменения формы фрикционного гасителя углов наклона его рабочих поверхностей к вертикали (α β), обеспечивающих увеличение сил трения. Углы наклона к вертикали рабочих поверхностей трения боковых рам, углы заострения клина, т.е. угол, образованный основанием клина с рабочей поверхностью, выполнен тупым в пределах (γ 97-110), что подтверждается экспериментально в опытных моделях.

Использование: железнодорожный транспорт. Сущность изобретения: тележка содержит боковые рамы, опиращиеся концевыми частями на две колесные пары, надрессорную балку, опирающуюся на боковые рамы через рессорное подвешивание и фрикционные гасители колебаний, включающие в себя фрикционные клинья, каждый из которых выполнен с двумя фрикционными поверхностями, одни из которых наклонены к вертикали и расположены в контакте с наклонными поверхностями надрессорной балки, пересекающимися при их продолжении под надрессорной балкой, другие поверхности фрикционных клиньев и контактирующие с ними фрикционные поверхности фрикционных планок боковых рам также наклонены к вертикали и пересечены при их продолжении под надрессорной балкой. 3 ил.

ТЕЛЕЖКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЭКИПАЖА, содержащая боковые рамы, опирающиеся концевыми частями на две колесные пары, надрессорную балку, опертую на боковые рамы через рессорное подвешивание и фрикционные гасители колебаний, включающие в себя фрикционные клинья, каждый из которых выполнен с двумя фрикционными поверхностями, одни из которых наклонены к вертикали и расположены в контакте с наклонными поверхностями надрессорной балки, пересекающимися при их продолжении под надрессорной балкой, отличающаяся тем, что другие поверхности фрикционных клиньев и контактирующие с ними фрикционные поверхности фрикционных планок боковых рам также наклонены к вертикали и пересечены при их продолжении под надрессорной балкой.