ТОРСИОННАЯ РЕССОРА ЛОКОМОТИВА Российский патент 2007 года по МПК B61F5/02 B61F5/24 

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях современных тепловозов и электровозов.

Известны конструкции торсионных рессор. Так, например, в книге Орлов П.И Основы конструирования: Справочно-методическое пособие; в 2-х книгах. Книга 2. Под редакцией П.Н.Учаева - 3-е издание исправленное. - М.: Машиностроение, 1988 г., на стр.521-523, рис.909 и рис.910 показана и описана конструкция торсионной рессоры. Она представляет собой цилиндрический стержень, заделываемый концами в деталях, подвергающихся упругому угловому смещению. Заделка стержня чаще всего производится при помощи шлицевого соединения. Благодаря конструктивной простоте с малыми радиальными габаритами торсион широко применяют в машиностроении. Несмотря на это торсионные рессоры обладают существенным недостатком - постоянной величиной крутильной жесткости С_ϕ, которая зависит от длины стержня, расположенного в опорах. А так как, например, при использовании их в конструкциях транспортных машин, где под действием микро- и макронеровностей автомобильных дорог и железнодорожного пути возникают значительные по величине амплитуды колебаний как неподрессоренных, так и подрессорных их частей, то эффективность работы торсионных рессор является недостаточной.

Известна также торсионная рессора локомотива, описанная и показанная в книге «Конструкция, расчет и проектирование локомотивов»: учебник для студентов ВТУЗов, обучающихся по специальности «Локомотивостроение» / А.А.Камаев и др.; под редакцией А.А.Камаева. - М.: Машиностроение, 1981 г., на стр.88, рис.55. Конструкция такой рессоры аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы торсионной рессоры за счет автоматического регулирования крутильной жесткости стержня, а следовательно, и обеспечения плавности хода локомотивов.

Поставленная цель достигается тем, что втулка также выполнена подшипниковой, а стержень пустотелым и имеет на внутренней своей поверхности шлицы, взаимосвязанные с ответными дополнительного стержня, один конец которого подпружинен относительно упомянутого пустотелого стержня, а другой квадратного сечения размещен подвижно в ответном отверстии кронштейна, жестко закрепленного на втулке, и последний контактирует своим торцом с дугообразной формы поверхностью вертикально расположенной направляющей, присоединенной к днищу кузова.

На чертеже показана торсионная рессора локомотива в продольной ее плоскости с частичными разрезами.

Торсионная рессора локомотива состоит из рычага 1, при помощи шарнира 2 связанного с кузовом локомотива 3, и он закреплен с использованием шпонки 4 на пустотелом стержне 5. Пустотелый стержень 5 снабжен упорами 6 и подвижно размещен в подшипниках 7 и 8, жестко установленных на тележке 9 локомотива. В пустотелом стержне 5 находится пружина сжатия 10, контактирующая с дополнительным стержнем 11. Последний имеет квадратное сечение 12, и этот участок расположен в таком же отверстии 13, выполненном в кронштейне 14, жестко закрепленном на подшипнике 8. Дополнительный стержень 11 примыкает к дугообразной формы направляющей 15, жестко установленной на кузове 3 локомотива. Внутренняя поверхность пустотелого стержня 5 снабжена шлицами, взаимосвязанными со шлицами, выполненными на верхней поверхности дополнительного стержня 11.

Работает торсионная рессора локомотива следующим образом. При движении локомотива по рельсовому пути из-за наличия его неровностей, пучин, стыков и так далее возникают поперечные колебания кузова по стрелке В, что способствует угловому повороту рычага 1, а так как он жестко связан с пустотелым стержнем 5, то последний получает, например, закрутку относительно его продольной оси по стрелке А. Закрутка пустотелого стержня 5 происходит относительно дополнительного стержня 11 за счет того, что он не подлежит провороту относительно продольной оси из-за наличия его квадратного сечения 12, расположенного в ответном, выполненном в кронштейне 14. Одновременно с угловым поворотом пустотелого стержня 5 происходит линейное перемещение дополнительного стержня 11 по стрелке С, так как последний касается дугообразной формы направляющей 15, которая получает угловой поворот совместно с кузовом 3 локомотива по стрелке В. Двигаясь в отверстии 13 и шлицах, выполненных в пустотелом стержне 5, дополнительный стержень 11 упруго деформирует, по этой же стрелке С, пружину сжатия 10. Такое поступательное движение дополнительного стержня 11 приводит к уменьшению длины участка l пустотелого стержня 5, который подвержен угловой упругой деформации, а так как эта длина становится меньшей, то жесткость пустотелого стержня 5 увеличивается, что и способствует эффективному демпфированию таких колебаний. После исчезновения динамической нагрузки, вызвавшей угловой поворот кузова 3 локомотива по стрелке В, последний возвращается в исходное положение и пустотелый стержень 5 под действием упругих сил сопротивления получает угловое перемещение в противоположном стрелке А направлении. В тоже время, дугообразной формы направляющая 15 занимает положение такое, как показано на чертеже, а дополнительный стержень 11 под действием сжатой пружины 10 перемещается в направлении, обратном стрелке С, и также занимает положение, показанное на чертеже. Далее процесс линейного перемещения по стрелке С дополнительного стержня 11 происходит неоднократно, что способствует постоянному изменению длины участка 1, а следовательно, и изменению крутильной жесткости торсиона.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно позволяет за счет изменения длины рабочей части торсиона эффективно демпфировать спектр динамических нагрузок, возникающих при поперечных колебаниях кузова локомотива.

Торсионная рессора локомотива содержит пустотелый стержень (5), расположенный в подшипниковых опорах (7, 8) на тележке (9), и рычаг (1), взаимосвязанный с кузовом (3). В стержне посредством шлицов размещен дополнительный подпружиненный стержень (11), контактирующий своим торцом с дугообразной поверхностью направляющей (15), закрепленной на кузове локомотива, и позволяющий изменять в процессе работы крутильную жесткость торсиона в автоматическом режиме. Конструкция повышает эффективность использования торсионных рессор локомотивов и обеспечивает плавность хода локомотива. 1 ил.

Торсионная рессора локомотива, состоящая из шарнирно присоединенного к днищу кузова локомотива рычага, жестко закрепленного на стержне, один конец которого с помощью шлицов расположен во втулке, жестко установленной на тележке, а другой расположен в подшипнике, отличающаяся тем, что втулка также выполнена подшипниковой, а стержень пустотелым и имеет на внутренней своей поверхности шлицы, взаимосвязанные с ответными дополнительного стержня, один конец которого подпружинен относительно упомянутого пустотелого стержня, а другой, квадратного сечения, размещен подвижно в ответном отверстии кронштейна, жестко закрепленного на втулке, и последний контактирует своим торцом с дугообразной формы поверхностью вертикально расположенной направляющей, присоединенной к днищу кузова.