ТЕЛЕЖКА ГРУЗОВОГО ВАГОНА Российский патент 1997 года по МПК B61F5/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкций тележек подвижного состава, в частности узлов горизонтальных связей надрессорной балки с боковыми рамами.

Известна тележка грузового вагона, содержащая надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, включающие в себя упругие элементы и фрикционные гасители колебаний, Расположенные в проемах боковых рам, горизонтальные связи надрессорной балки с боковыми рамами и колесные пары с буксами (SU, авторское свидетельство N 724379, кл. В 61 F 3/02, 1980).

Для улучшения ходовых качеств горизонтальные связи выполнены в виде упругих стержней, каждый из которых соединен с боковой рамой одним концом жестко, а другим концом посредством шарнира, ось которого параллельная оси колесной пары. Места шарнирного закрепления упругих стержней в плане расположены диагонально. Для гашения горизонтальных перемещений надрессорной балки в ее концевых частях установлены фрикционные гасители колебаний постоянного трения.

Однако горизонтальные связи надрессорной балки с боковыми рамами, выполненные в виде упругих стержней, не в полной мере выполнят свои функции, так как не оказывают достаточного упругого сопротивления продольным и поперечным динамическим перемещениям надрессорной балки и не обеспечивают возврат ее и боковых рам в исходное положение при перекосах, вызванных забеганием одной боковой рамы относительно другой, при движении.

Фрикционные гасители колебаний постоянного трения, установленные в концевых частях надрессорной балки, не обеспечивают также достаточных сил сопротивления горизонтальным перемещениям надрессорной балки, что приводит к ударам ее об ограничители на боковых рамах при скорости движения груженого вагона более 90 км/ч.

Кроме того, известное выполнение горизонтальных связей имеет повышенную металлоемкость консольных устройств для установки упругих стержней, что усложняет конструкцию тележки.

Техническим результатом изобретения является усовершенствование горизонтальных связей надрессорной балки с боковыми рамами тележек так, чтобы повысить упругое сопротивление поперечным и продольным динамическим перемещениям надрессорной балки и обеспечить возврат ее и боковых рам в исходное положение при перекосах, вызванных забеганием одной боковой рамы относительно другой при движении.

Этот технический результат достигается тем, что в тележке грузового вагона, содержащей надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, включающие в себя упругие элементы и фрикционные гасители колебаний, расположенные в проемах боковых рам, горизонтальные связи надрессорной балки с боковыми рамами и колесные пары с буксами, надрессорная балка соединена с боковыми рамами при помощи жестко прикрепленных к колонкам боковых рам фрикционных планок, которые выполнены в плане двугранно выпуклыми, и взаимодействующих с этими планками пар фрикционных башмаков-скользунов, которые расположены поперек надрессорной балки V-образно в плане и установлены с опиранием на упругие элементы в направляющих, закрепленных на боковых сторонах концов надрессорной балки, причем оси фрикционных башмаков-скользунов каждой пары расположены в плане под углом α=15-30^° друг к другу, а грани фрикционных планок расположены перпендикулярно осям взаимодействующих с ними фрикционных башмаков-скользунов.

На фиг. 1 изображена тележка грузового вагона, общий вид; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 фрикционный гаситель колебаний, общий вид; на фиг. 4 вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 3 на фиг. 6 шарнирная опора рессорного комплекта, вид сверху; на фиг. 7 то же, вид сбоку; на фиг 8 скользун, общий вид; на фиг. 9 схема взаимодействия фрикционных планок и фрикционных башмаков-скользунов, при продольном перемещении надрессорной балки; на фиг. 10 то же, при поперечном перемещении надрессорной балки; на фиг. 11 схема перекоса надрессорной балки при забегании одной боковой рамы относительно другой; на фиг. 12 схема взаимодействия фрикционных планок и фрикционных башмаков-скользунов при перекосе надрессорной балки.

Тележка грузового вагона содержит (фиг. 1) надрессорную балку 1, опирающуюся на рессорные комплекты 2, включающие в себя шесть упругих элементов 3 в виде пружин и один фрикционный гаситель колебаний 4, расположенные в проемах 5 боковых рам 6, горизонтальные связи 7 (фиг. 2) надрессорной балки с боковыми рамами 6 и колесные пары 8 (фиг. 1) с буксами 9. Горизонтальные связи 7 (фиг. 2) надрессорной балки 1 с боковыми рамами 6 выполнены в плане в виде выпуклых двугранных фрикционных планок 10, жестко прикрепленных к колонкам 11 боковых рам 6 и взаимодействующих с ними пар фрикционных башмаков-скользунов 12, установленных в плане V-образно в направляющих 13. Фрикционные башмаки-скользуны 12 опираются на упругие элементы 14. Оси фрикционных башмаков-скользунов 12 каждой пары расположены в плане под углом α=15-30^° друг к другу, вершина которого направлена в сторону расположения фрикционных планок 10. Грани фрикционных планок 10 расположены перпендикулярно осям контактирующих с ними фрикционных башмаков-скользунов 12. Угол расположения осей фрикционных башмаков-скользунов 12 друг к другу каждой пары в плане α=15-30^° является оптимальным и выбран опытным путем.

При угле α<15^° значительно снижается упругое сопротивление поперечному динамическому перемещению надрессорной балки 1. При угле α>30^° возникают большие силы трения между трущимися поверхностями башмаков-скользунов 12 и планками 10, приводящие к снижению подвижности надрессорной балки 1 и ее запиранию.

Для снижения горизонтальной жесткости рессорного комплекта 2 надрессорная балка 1 опирается на упругие элементы 3 и фрикционные гасители колебаний 4 через шарнирные ножевые опоры 15 (фиг. 1, 6, 7), выполненные с цилиндрическими выступами 16, расположенными вдоль оси боковой рамы 6. Надрессорная балка 1 расположена относительно проемов 5 боковых рам 6 с зазором в продольном направлении.

Фрикционный гаситель колебаний 4 (фиг. 3) содержит установленные между надрессорной балкой 1 и боковой рамой 6 винт 17 и гайку 18. В верхней части винта 17 закреплен подвижный фрикционный диск 19, расположенный между верхним 20 и нижним 21 неподвижными фрикционными дисками, соединенными между собой от проворота замковым соединением. Гайка 18 установлена в нижней опоре 22 шарнирно посредством цапф 23, расположенных вдоль боковых рам 6 для обеспечения качания фрикционного гасителя колебаний и относительно осей цапф 23 при поперечных перемещениях надрессорной балки 6. Между нижней опорой 22 и нижним неподвижным фрикционным диском 21 установлен упругий элемент 24, аналогичный упругому элементу 3 рессорного комплекта 2.

Верхний неподвижный фрикционный диск 20 имеет цилиндрический выступ 25, аналогичный цилиндрическому выступу 16 шарнирной ножевой опоры 15, расположенный также вдоль боковых рам 6. В надрессорной балке 1 выполнены впадины (не показаны) для цилиндрических выступов 16, 25.

Для гашения колебаний виляния тележки относительно установленного на нее кузова грузового вагона сверху надрессорной балки 1 между и вблизи боковых рам 6 установлены упругие скользуны 26 (фиг. 2, 8), на которые частично опирается кузов.

Тележка работает следующим образом.

В процессе движения экипажа вертикальные динамические колебаний кузова вагона и соответственно надрессорной балки 1 воспринимаются рессорными комплектами 2. При этом надрессорная балка 1 перемещается вверх-вниз на величину прогиба упругих элементов 3 и хода фрикционного гасителя колебаний 4.

В процессе движения экипажа по извилистым участкам пути возникают также горизонтальные перемещения надрессорной балки 1, которые могут быть из-за влияния тележки по ходу движения продольными и поперечными. При забегании одной боковой рамы 6 относительно другой происходит перекос надрессорной балки 1.

При вертикальных колебаниях кузова, а вместе с ним надрессорной балки 1 основную часть энергии носят рессорные комплекты 2, содержащие фрикционные гасители колебаний 4. Часть энергии гасится в результате трения между фрикционными башмаками-скользунами 12 и фрикционными планками 10 (фиг. 1, 2).

При продольном смещении надрессорной балки 1 (фиг. 9) происходит ее смещение в сторону одной из колонок 11 боковых рам 6, при этом с этой стороны упругие элементы 14 дополнительно сжимаются, а с другой ослабляются, создавая усилия Р_1-1 + Р_4-1 > Р_2-1 + Р_3-1 на фрикционных планках 10. Реакции этих усилий создают возвращающее усилие, которое возвращает надрессорную балку 1 в исходное среднее положение.

При поперечном перемещении надрессорной балки 1 (фиг. 10) происходит ее смещение поперек двугранных фрикционных планок 10, в результате чего часть упругих элементов 14 дополнительно сжимается, а другая их часть ослабляется за счет скольжения башмаков-скользунов 12 по наклонным граням двугранных фрикционных планок 10. При таком асимметричном распределении нагрузок Р_1-1 + Р_2-2 < Р_3-2 + Р_4-2 возвращающая сила будет равна алгебраической сумме поперечных составляющих, упомянутых нагрузок, то есть F (F_3-2 + F_4-2) (F_1-2 + F_2-2), которая и возвращает надрессорную балку 1 в исходное положение. В результате скольжения фрикционных башмаков-скользунов 12 по двугранным фрикционным планкам 10 происходит основное гашение колебаний. Частично поперечные колебания также гасятся шарнирными можевыми опорами 15 и верхними неподвижными фрикционными дисками 20 в местах трения их цилиндрических выступов 16 и 25 с впадинами надрессорной балки 1.

При перекосе надрессорной балки 1 относительно боковых рам 6, вызванных забеганием одних боковых рам 6 относительно других на угол β=1-2^° (фиг. 11, 12) происходит диагональное асимметричное перераспределение нагрузки между фрикционными башмаками-скользунами 12 и фрикционными двугранными планками 10.

Каждая диагональная пара сил создает момент относительно точки поворота "О".

На плече а/2
М_1-3 (Р_1-3 + Р_3-3) а/2
М_2-4 (Р_2-3 + Р_4-3)а/2
М_1-3 > М_2-4.

При этомвозвращающий момент будет равен
ΔM=M_1-3-M_2-4.

Использование: в конструкциях железнодорожных тележек. Сущность изобретения: тележка содержит боковые рамы, колесные пары с буксами, надрессорную балку, которая соединена с боковыми рамами при помощи фрикционных планок, которые жестко прикреплены к колонкам боковых рам и выполнены двугранно выпуклыми в плане и взаимодействуют с планками фрикционных башмаков-скользунов. Башмаки-скользуны расположены попарно поперек надрессорной балки и V-образно в плане и установлены с опиранием на упругие элементы в направляющих, которые закреплены на боковых сторонах концов надрессорной балки. Оси фрикционных башмаков-скользунов каждой пары расположены под углом 15-30^o друг к другу в плане, а грани фрикционных планок расположены перпендикулярно осям взаимодействующих с ними фрикционных башмаков-скользунов. 12 ил.

Тележка грузового вагона, содержащая надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, включающие в себя упругие элементы и фрикционные гасители колебаний, расположенные в проемах боковых рам, горизонтальные связи надрессорной балки с боковыми рамами и колесные пары с буксами, отличающаяся тем, что надрессорная балка соединена с боковыми рамами при помощи жестко прикрепленных к колонкам боковых рам фрикционных планок, которые выполнены в плане двугранно выпуклыми, и взаимодействующих с этими планками пар фракционных башмаков-скользунов, которые расположены поперек надрессорной балки V-образно в плане и установлены с опиранием на упругие элементы в направляющих, закрепленных на боковых сторонах концов надрессорной балки, причем оси фрикционных башмаков-скользунов каждой пары расположены в плане под углом λ = 15 - 30^° одна к другой, а грани фрикционных планок расположены перпендикулярно к осям взаимодействующих с ними фрикционных башмаков-скользунов.