УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ), СОПРЯЖЕНИЕ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ С РАМОЙ ТЕЛЕЖКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ТЕЛЕЖКА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2003 года по МПК B61F5/00 F16F11/00 

Изобретения относятся к области транспортного машиностроения.

В настоящее время использование упругих элементов в виде конусообразного эластичного кольца осуществляется в различных узлах железнодорожного транспорта, причем указанные элементы защищены несколькими патентами (см. патент 1648823).

Недостатком известного упругого элемента является одинаковость его характеристики при действии усилий в различных направлениях, параллельных основаниям упругого элемента, что не позволяет использовать известные типы конусообразных кольцевых эластичных элементов в ряде узлов транспортного средства, а также в других областях техники.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании конусообразного кольцевого эластичного элемента, обладающего самыми разнообразными характеристиками в различных поперечных и продольных направлениях.

Указанный результат в изобретении по первому варианту достигается тем, что, по крайней мере, одно из замкнутых линий, по крайней мере одного из продольных сечений конусообразного кольцевого эластичного элемента отлична от окружности, при этом, по крайней мере, в одном из поперечных сечений части сечения могут быть выполнены несимметричными друг другу относительно центральной оси отверстия кольца, центр симметрии которого может быть смещен относительно центра симметрии внешней замкнутой линии.

Для достижения технического результата в изобретении по второму варианту продольные сечения конусообразного эластичного кольца ограничены соответствующими двумя окружностями, центры которых в, по крайней мере, одном продольном сечении смещены относительно друг друга.

Конусообразный кольцевой эластичный элемент в обоих вариантах может быть выполнен разрезным для удобства установки на какую-либо ось, а его торцы могут быть не параллельны друг другу, что обеспечивает разные характеристики в поперечных направлениях.

В настоящее время при проектировании различных транспортных средств большое внимание уделяется использованию эластичных элементов в качестве упругого средства подвески (см. п/р Л.А. Шадура "Вагоны", М., "Транспорт", 1973 г., стр. 160).

Недостатком всех известных конструкций является либо их сложность, либо низкие функциональные возможности, не позволяющие дифференцирование воспринять действующие нагрузки.

Технический результат, на достижение которого направлены третье и четвертое изобретения заключается в повышении эффективности транспортных средств за счет оптимизации упругих средств, затем нелинейности (в том числе и различной) их характеристик при приложении усилий в различных направлениях.

Для достижения указанного технического результата в сопряжении колесной пары с рамой транспортного средства, содержащим соединенные с осью колесной пары узлы, связанные с рамой через соединительные элементы, последние выполнены в виде двух пар конусообразных кольцевых эластичных элементов, причем жесткость каждого конусообразного кольцевого эластичного элемента может быть различна, по крайней мере, в части различных направлений, перпендикулярных и/или параллельных продольной оси рамы.

Для улучшения условий вписывания в кривые жесткость участков конусообразных кольцевых эластичных элементов, обращенных в плане к центру рамы, вдоль рамы выше жесткости участков, обращенных в противоположные стороны от центра рамы.

Для достижения технического результата в тележке рельсового транспортного средства, содержащей раму, связанную соединительными элементами с осями колесных пар, каждая ось колесной пары связана с рамой двумя парами конусообразных кольцевых эластичных элементов.

Для улучшения условий вписывания в кривые участки рельсового пути при выполнении тележки двухосной, жесткость участков конусообразных кольцевых эластичных элементов, обращенных в плане к центру рамы, вдоль рамы выше жесткости участков, обращенных в противоположные стороны от центра рамы, а в трехосной тележке для крайних колесных пар жесткость участков конусообразных кольцевых эластичных элементов, обращенных в плане к центру рамы, вдоль рамы должна быть больше жесткости участков, обращенных в противоположные стороны от центра рамы.

Кроме того, как в сопряжении, так и в тележке, меньшие или большие основания конусообразных кольцевых эластичных элементов в каждой паре могут быть обращены друг к другу, сами элементы могут быть выполнены разрезными, а высота их участка по вертикали, расположенного в проекции на вертикальную плоскость над осью колесной пары, должна быть больше высоты участка, расположенного под осью, при этом колесные пары могут быть выполнены с жестко закрепленными на оси колесами или со свободно вращающимися на оси.

Сущность изобретений поясняется чертежами.

На фиг.1 показано продольное сечение упругого элемента по первому варианту; на фиг.2 - продольное сечение упругого элемента по второму варианту; на фиг.3 - упругий элемент с непараллельными торцами; на фиг.4 - один из вариантов трехосной тележки, в котором конусообразные элементы обращены друг к другу меньшими основаниями; на фиг.5 - другой вариант трехосной тележки, в котором конусообразные элементы обращены друг к другу большими основаниями.

Особенностью всех предлагаемых изобретений является использование конусообразного эластичного элемента, обладающего нелинейной упругой характеристикой при действии на него усилий в самых разнообразных направлениях, причем за счет выбора определенной формы элемента можно обеспечить различие характеристик при действии усилий в разных направлениях.

Конусообразный кольцевой эластичный элемент в продольном сечении ограничен двумя замкнутыми линиями 1 и 2 (кривыми, ломанными и т.п.). Особенностью упругого элемента по первому варианту является то, что линия 2 отлична от окружности и может представлять из себя овал любой формы (в том числе и несимметричной) относительно его центра.

Особенностью упругого элемента по второму варианту является то, что замкнутые линии 1 и 2 представляют собой окружности, но центры их симметрии смещены относительно друг друга.

Упругие элементы могут быть выполнены с разрезом 3 (показан схематично) и с торцами (основаниями) 4 и 5, непараллельными друг другу.

Конкретное использование в трехосной тележке предлагаемых конусообразных кольцевых эластичных элементов показано на фиг.4 и 5, в которой применено третье изобретение - сопряжение колесной пары с рамой транспортного средства, причем в сопряжении крайних колесных пар 6 и 7 использованы упругие элементы по первому варианту, а в сопряжении средней колесной пары можно использовать упругие элементы как по первому, так и по второму вариантам.

В случае использования двухосной тележки в сопряжении ее рамы с колесными парами будут использованы упругие элементы по первому варианту.

Работают конусообразные кольцевые эластичные элементы на примере трехосной тележки следующим образом.

Упругие элементы 9, 10 и 11, 12 попарно сопрягаются с соответствующими осями 13 своими большими или меньшими основаниями с рамой 14 тележки.

Части упругих элементов, обращенные в плане к центру тележек (выделены жирными линиями), имеют жесткость выше жесткости противоположных им участков. Указанные части упругих элементов воспринимают тяговые и тормозные усилия.

В проекции на вертикальную плоскость жесткость (высота) частей упругих элементов, расположенных над осью и под осью также должны быть не равны друг другу, т.к. в процессе эксплуатации тележки на них действуют разные нагрузки.

При движении в прямом участке пути упругие элементы воспринимают усилия, возникающие от неровностей рельсового пути, от прохождения стыков, от взаимодействия реборд колес с рельсами и т.п., при этом жесткость упругих элементов, обеспеченная как их формой, так выбранным преднатягом их установки (предварительным сжатием упругих элементов) позволяет исключить чрезмерное смещение оси колесной пары в поперечном направлении относительно рамы тележки. В случае необходимости возможно также использование ограничителей смещения колесной пары относительно рамы.

При входе в криволинейный участок пути передняя колесная пара за счет взаимодействия реборды колеса с наружным рельсом смещается в поперечном направлении и за счет разной жесткости участков упругих элементов занимает радиальное положение в кривой, тоже самое происходит и с другой крайней колесной парой, т.е. происходит разворот колесных пар (крайних при трехосной тележке) в плане относительно рамы тележки.

Предлагаемые технические решения позволяют значительно упростить конструкцию рельсовых транспортных средств, повысить их надежность и комфортабельность, причем предлагаемые упругие элементы могут быть использованы в любых сопряжениях элементов транспортного средства.

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к транспортному машиностроению. Сущность изобретений заключается в форме выполнения конусообразного кольцевого эластичного элемента, который благодаря своей различной нелинейной характеристике в различных направлениях действующих сил обеспечивает оптимальные условия работы сопрягаемых деталей. При использовании предлагаемых упругих элементов в тележке рельсового транспортного средства обеспечивается движение транспортного средства как в прямых, так и вписывание в кривые участки пути. 4 с. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Упругий элемент, выполненный в виде конусообразного эластичного кольца, продольные сечения которого ограничены соответствующими двумя замкнутыми линиями, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна из замкнутых линий, по крайней мере, одного из сечений отлична от окружности. 2. Упругий элемент по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, в одном из поперечных сечений части сечения выполнены несимметричными друг другу относительно центральной оси отверстия кольца. 3. Упругий элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что центры симметрии замкнутых линий смещены относительно друг друга. 4. Упругий элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что кольцо выполнено разрезным. 5. Упругий элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что торцы кольца не параллельны друг другу. 6. Упругий элемент, выполненный в виде конусообразного эластичного кольца, продольные сечения которого ограничены соответствующими двумя окружностями, отличающийся тем, что центры окружностей, по крайней мере, в одном продольном сечении смещены относительно друг друга. 7. Упругий элемент по п.6, отличающийся тем, что кольцо выполнено разрезным. 8. Упругий элемент по п.6 или 7, отличающийся тем, что торцы кольца не параллельны друг другу. 9. Сопряжение колесной пары с рамой транспортного устройства, содержащее соединенные с осью колесной пары узлы, связанные с рамой через соединительные элементы, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены в виде двух пар конусообразных кольцевых эластичных элементов. 10. Сопряжение по п.9, отличающееся тем, что меньшие или большие основания конусообразных кольцевых эластичных элементов в каждой паре обращены друг к другу. 11. Сопряжение по п.9 или 10, отличающееся тем, что жесткость каждого конусообразного кольцевого эластичного элемента различна по крайней мере в части различных направлений, перпендикулярных и/или параллельных продольной оси рамы. 12. Сопряжение по п.11, отличающееся тем, что жесткость участков конусообразных кольцевых эластичных элементов, обращенных в плане к центру рамы, вдоль рамы выше жесткости участков, обращенных в противоположные стороны от центра рамы. 13. Сопряжение по любому из пп.9-12, отличающееся тем, что высота по вертикали участка конусообразного кольцевого эластичного элемента, расположенного в проекции на вертикальную плоскость над осью колесной пары, больше высоты участка, расположенного под осью. 14. Сопряжение по любому из пп.9-13, отличающееся тем, что конусообразные кольцевые эластичные элементы выполнены разрезными. 15. Сопряжение по любому из пп.9-14, отличающееся тем, что колесная пара выполнена с жестко связанными с осью колесами или со свободно вращающимися на оси колесами. 16. Тележка рельсового транспортного средства, содержащая раму, связанную соединительными элементами с осями колесных пар, отличающаяся тем, что каждая ось колесной пары связана с рамой двумя парами конусообразных кольцевых эластичных элементов, образующими соответствующие соединительные элементы. 17. Тележка по п.16, отличающаяся тем, что меньшие или большие основания конусообразных кольцевых эластичных элементов в каждой паре обращены друг к другу. 18. Тележка по п.16 или 17, отличающаяся тем, что рама связана с двумя колесными парами, а жесткость участков конусообразных кольцевых эластичных элементов, обращенных в плане к центру рамы, вдоль рамы выше жесткости участков, обращенных в противоположные стороны от центра рамы. 19. Тележка по п.16 или 17, отличающаяся тем, что рама связана с тремя колесными парами, для крайних из которых жесткость участков конусообразных кольцевых эластичных элементов, обращенных в плане к центру рамы, вдоль рамы выше жесткости участков, обращенных в противоположные стороны от центра рамы. 20. Тележка по любому из пп.16-19, отличающаяся тем, что высота по вертикали участка конусообразного кольцевого эластичного элемента, расположенного в проекции на вертикальную плоскость над осью колесной пары, больше высоты участка, расположенного под осью. 21. Тележка по любому из пп.16-20, отличающаяся тем, что конусообразные кольцевые эластичные элементы выполнены разрезными. 22. Тележка по любому из пп.16-20, отличающаяся тем, что колесная пара выполнена с жестко связанными с осью колесами или со свободно вращающимися колесами.