СЦЕПКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2009 года по МПК B61G9/24 

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к системам сцепки железнодорожных вагонов, а более конкретно к узлам соединения железнодорожных вагонов, которые содержат поглощающие аппараты, тяговые балки и муфты (сцепки).

Железнодорожные вагоны соединяют между собой при помощи сцепляющих муфт, связанных с узлами поглощающих аппаратов на концах соседних железнодорожных товарных вагонов. Узлы поглощающих аппаратов расположены в тяговых балках на концах товарных вагонов. Тяговые балки обычно представляют собой литые балки, которые обычно устанавливают на концах хребтовых балок железнодорожных вагонов. Боковые стенки тяговой балки имеют передний упор и задний упор, а также гнездо для поглощающего аппарата между упорами. Узел поглощающего аппарата расположен в гнезде. Поглощающий аппарат соединен с муфтой и приспособлен для передачи движения вагону, с одновременным поглощением ударов от действий состава (поезда). Передний упругий элемент смягчает приложенные к сцепке удары, вызванные тяговым воздействием, когда сцепка вытягивается из вагона. Задний упругий элемент встроен в поглощающий аппарат для того, чтобы защищать сцепку от ударных воздействий, когда сцепка принудительно направляется в сторону вагона. Это движение сцепки вызывает расширение и сжатие упругих элементов и движение траверсы (поперечины, хомута) и толкателей поглощающего аппарата.

Компоненты поглощающего аппарата могут отклоняться от оси тяговой балки, что приводит к тому, что толкатели или упругие элементы входят в контакт с боковыми стенками тяговой балки внутри гнезда для поглощающего аппарата. Этот контакт может вызвать очень тяжелое повреждение тяговой балки. Это повреждение повышает эксплуатационные расходы и снижает срок службы вагона. Тяговые балки приспособлены для замены поглощающего аппарата и муфты, однако ремонт самой тяговой балки требует больше времени и труда.

Уровень техники

Известны системы и узлы сцепки железнодорожных вагонов, такие как раскрытые в патенте США No.6,446,820, и литые тяговые балки для поглощающего аппарата типа Е и F, раскрытые в патенте США 6,986,432. Эти системы содержат стальную тяговую балку, в которой установлен поглощающий аппарат.

В патенте США No.6,446,820 раскрыта усовершенствованная демпфирующая система, позволяющая поглощать удары, вызванные столкновением вагонов при начале или прекращении движения или при изменении нагрузки. Каждый узел поглощающего аппарата соединен с одной муфтой, а муфты соседних вагонов соединены для образования состава. Состав может иметь сотни вагонов и может быть приведен в движение при помощи одного или нескольких локомотивов. Обычно допускается ограниченный люфт или свободное движение между вагонами. Обычно имеется люфт около двух дюймов. Этот люфт позволяет железнодорожным вагонам иметь ограниченное движение вперед и назад относительно друг друга в ответ на действие состава и удары в станционном парке. Прочность (целостность) тяговой балки является важным фактором в снижении эксплуатационных расходов и в обеспечении рабочих параметров. Чрезмерный износ внутри боковых стенок тяговых балок может приводить к преждевременному разрушению или к повышенным эксплуатационным расходам.

В патенте США No.6,986,432 раскрыта тяговая балка, имеющая конструкцию, которая подходит для использования с поглощающими аппаратами типа Е и F. Предложенная в указанном патенте конструкция позволяет уменьшить число компонентов, необходимых для содержания в исправности железнодорожных вагонов. В патенте США No.6,986,432 раскрыта тяговая балка, которая может быть использована с различными конструкциями поглощающих аппаратов.

Действия состава могут включать в себя, например: троганье и ускорение локомотива, движение на подъеме и на спуске на имеющем уклон участке, динамическое торможение, различия тормозных усилий соседних вагонов, и вызванное силой тяжести движение вагонов, когда состав входит на имеющий уклон участок и выходит из него. Удары в станционном парке включают в себя "спуск с сортировочной горки" индивидуальных вагонов, чтобы собрать состав в станционном парке. При спуске с сортировочной горки вагон поднимают на сортировочную горку по колее в станционном парке, освобождают и позволяют катиться под уклон сортировочной горки в направлении ожидающего вагона. При спуске с сортировочной горки освобожденные вагоны могут достигать скорости 4-10 миль в час и могут производить серьезные удары в муфту ожидающего вагона.

Действия состава и удары в станционном парке заставляют муфты вагонов смягчать толчки, причем действия состава также заставляют муфты поглощать удары. Эти удары передаются от муфт к узлам поглощающих аппаратов и затем от узлов поглощающих аппаратов на корпус железнодорожного вагона. Таким образом, когда муфты вытягиваются или сжимаются, движение передается к корпусу товарного вагона через узлы поглощающих аппаратов. Типичный узел поглощающего аппарата содержит траверсу, которая соединена с муфтой через шпильку или шплинт, толкатель муфты и поглощающий аппарат, а также другие элементы. Обычно толкатель муфты расположен в непосредственной близости или в контакте с торцом муфты в гнезде для поглощающего аппарата, внутри траверсы. Поглощающий аппарат расположен между толкателем муфты и задними упорами тяговой балки. Другие элементы, такие как клин, могут быть введены между поглощающим аппаратом и толкателем муфты.

При ударном воздействии торец муфты движется внутрь к толкателю муфты, в направлении задних упоров тяговой балки. Когда муфта и толкатель муфты движутся в заднем направлении, удар передается к поглощающему аппарату. Поглощающий аппарат типично поглощает и рассеивает некоторую долю энергии от этого удара за счет трения. Трение в поглощающем аппарате приемлемо в качестве средства поглощения удара потому, что поглощающий аппарат является заменяемым. Трение между поглощающим аппаратом и тяговой балкой является неприемлемым, так как оно вызывает повреждение тяговой балки, а ее труднее и дороже ремонтировать или заменять.

При тяговом воздействии люфт между смежными вагонами уменьшается (выбирается), начиная от одного конца состава и заканчивая другим концом состава. За счет постепенного уменьшения люфта различия скоростей между железнодорожными вагонами возрастают, когда люфт уменьшается в каждой паре муфт, в результате чего увеличиваются толчки и тяговые удары в муфтах. Например, во время троганья локомотивом поезда из 50 вагонов имеется всего 100 дюймов люфта между 50 парами муфт в составе. Этот люфт уменьшается (выбирается) постепенно, от одной пары муфт к другой паре муфт. Когда устраняется (выбирается) люфт 2 дюйма в паре муфт, соединяющих последний вагон с составом, предпоследний вагон может двигаться со скоростью 4 мили в час. Люфт в последней паре муфт устраняется очень быстро и последние два вагона испытывают очень сильный удар, который может повредить груз или вагон. Удар заставляет упругие элементы поглощающего аппарата расширяться или сжиматься, создавая возможное фрикционное зацепление между деталями поглощающего аппарата и боковыми стенками тяговой балки, вызывая повреждение.

Уже были предложены и используются различные типы тяговых балок. В патенте США No.5,931,101 предложена легкая тяговая балка. В этом патенте предложена тяговая балка, снижение веса которой обеспечено за счет удаления материала в определенных местах. Эта тяговая балка подвержена повреждению за счет износа между поглощающим аппаратом и тяговой балкой, так как для снижения веса в тяговой балке использовано меньше стали. Поэтому в указанном патенте предлагаются меры защиты тяговой балки от повреждения за счет движения поглощающего аппарата.

В некоторых узлах поглощающих аппаратов используют механические пружины и стальные фрикционные элементы, удерживаемые в стальных кожухах, введенных в траверсу (фиг.5). В других узлах поглощающих аппаратов используют эластомерные пружины (фиг.2). Стальные кожухи повышают вес железнодорожного вагона и могут иметь трение при контакте с тяговой балкой. Использование эластомерных пружин или стальных пружин или пластин для упругого поглощения ударов в случае ударного и тягового воздействий может создавать трение между пружинами и балкой. Трение вызывает нагрев и создает усталость тяговой балки, что может приводить к преждевременному разрушению тяговой балки или к повышению эксплуатационных расходов. Необходимо защищать тяговую балку, чтобы исключить преждевременное разрушение, вызванное трением в узле поглощающего аппарата и в других устройствах вокруг него.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение позволяет решить проблемы, возникающие из-за действия состава и ударов в станционном парке, которые воздействуют на соединение двух вагонов вместе, и проблемы, связанные с ударом в муфты во время работы железнодорожного вагона, вызывающие износ тяговой балки. Настоящее изобретение позволяет решить эти проблемы так, что оно может найти применение для грузовых вагонов, железнодорожных цистерн, вагонов для зерна и для угля, когда желательно защищать железнодорожный вагон, при помощи защиты целостности узла сцепки от повреждения, вызванного действием состава и ударами в станционном парке. Настоящее изобретение также может быть использовано и в других применениях.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается узел сцепки для железнодорожного вагона, который содержит тяговую балку, узел поглощающего аппарата и вкладыш тяговой балки, расположенный между поглощающим аппаратом и тяговой балкой. Вкладыш предназначен для использования с железнодорожными вагонами, имеющими муфты. Тяговая балка имеет передний или внешний конец, две боковые стенки, верхнюю часть (сторону) и нижнюю часть. Узел поглощающего аппарата имеет передний и задний концы и содержит траверсу, толкатель муфты, по меньшей мере один передний упругий элемент и по меньшей мере один задний упругий элемент. Траверса имеет заднюю стенку, верхнюю стенку, которая идет от задней стенки в направлении переднего конца узла поглощающего аппарата, и нижнюю стенку, которая идет от задней стенки в направлении переднего конца узла поглощающего аппарата. Толкатель муфты расположен между задней стенкой траверсы и передним концом узла поглощающего аппарата. Передний упругий элемент расположен между передним концом и задней стенкой траверсы. Задний упругий элемент расположен между задней стенкой и задним концом тяговой балки. Передний и задний упругие элементы являются сжимающимися. Вкладыш расположен между поглощающим аппаратом и боковыми стенками тяговой балки, чтобы удерживать поглощающий аппарат и боковые стенки с промежутками друг от друга и защищать тяговую балку от износа или повреждения.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается вкладыш для использования с железнодорожным вагоном, имеющим муфту, поглощающий аппарат и тяговую балку. Тяговая балка имеет передний и задний упоры, ограничивающие гнездо для поглощающего аппарата, предназначенное для приема по меньшей мере части узла поглощающего аппарата. Вкладыш расположен в гнезде для поглощающего аппарата и идет вдоль длины гнезда между передними упорами и задними упорами, вблизи от внутренней части каждой из двух вертикальных боковых стенок, чтобы изолировать гнездо для поглощающего аппарата от боковых стенок тяговой балки. Вкладыш приспособлен для входа в гнездо для поглощающего аппарата за счет того, что длина вкладыша меньше, чем длина гнезда.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения вкладыш приспособлен для использования в узле сцепки вагонов состава, в котором использована муфта Е типа, причем вкладыш расположен в гнезде для поглощающего аппарата тяговой балки, вдоль внутренней части боковых стенок тяговой балки. Вкладыш идет от положения вблизи от переднего упора в гнезде для поглощающего аппарата до положения вблизи от заднего упора в гнезде для поглощающего аппарата, чтобы изолировать поглощающий аппарат от боковой стенки тяговой балки между передним и задним упорами поглощающего аппарата. Вкладыш также идет от верхней стороны тяговой балки до положения вблизи от основания тяговой балки. Монтажный фланец на основании тяговой балки является смежным с основанием вкладыша, причем несущие пластины, установленные на монтажном фланце боковой стенки и идущие в поперечном направлении через тяговую балку на каждой боковой стенке, служат для того, чтобы образовать дно гнезда для поглощающего аппарата и удерживать вкладыш в гнезде. Поглощающий аппарат содержит участок, расположенный в гнезде для поглощающего аппарата. Поглощающий аппарат соединен с муфтой, причем вкладыш приспособлен для облицовки тяговой балки от внутреннего до внешнего концов гнезда.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения вкладыш приспособлен для использования в узле сцепки вагонов состава, в котором использована муфта F типа, причем вкладыш содержит множество листов вкладыша, расположенных в гнезде для поглощающего аппарата тяговой балки, вблизи от внутренней части каждой из боковых стенок тяговой балки. Поглощающий аппарат находится между листами вкладыша. Каждый лист вкладыша идет от основания тяговой балки до положения вблизи от верхней части тяговой балки. Листы вкладыша также идут от положения вблизи от переднего упора в гнезде для поглощающего аппарата до положения вблизи от заднего упора в гнезде для поглощающего аппарата, на каждой соответствующей боковой стенке. Множество участков монтажного фланца идут от боковых стенок. Верхняя часть тяговой балки соединена с верхней кромкой каждой из двух боковых стенок, чтобы образовать гнездо для поглощающего аппарата перевернутой U-образной формы. Верхняя часть идет между боковыми стенками для того, чтобы удерживать боковые стенки с промежутками друг от друга. Предохранительная пластина установлена поперек основания тяговой балки у множества участков монтажного фланца на нижней кромке двух боковых стенок. Предохранительная пластина соединена поперечно к гнезду для поглощающего аппарата. Несущая пластина (плита) поглощающего аппарата также соединена внутри от предохранительной пластины и установлена поперечно относительно тяговой балки и участков монтажного фланца.

В настоящее время используют различные типы узлов поглощающих аппаратов. В соответствии с настоящим изобретением предлагаются также новые конструкции узла поглощающего аппарата. Такой узел сидит в гнезде для поглощающего аппарата тяговой балки, чтобы поглощать удар от действия состава, причем этот узел может иметь фрикционное взаимодействие с боковыми стенками. Каждый тип поглощающего аппарата и узел муфты могут быть объединены с тяговой балкой, чтобы снизить до минимума повреждение тяговой балки и уменьшить эксплуатационные расходы.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид снизу корпуса железнодорожного товарного вагона с установленными тяговой балкой и муфтой.

На фиг.2 показан вид сверху известного ранее узла поглощающего аппарата с Е хвостовиком, который установлен в тяговой балке и соединен со стандартной, имеющей Е хвостовик, муфтой, причем муфта и узел поглощающего аппарата показаны в полностью выдвинутом положении, при этом детали показаны в разрезе.

На фиг.3 показан вид спереди в перспективе узла поглощающего аппарата с Е хвостовиком, предназначенного для использования с тяговой балкой и муфтой, причем узел поглощающего аппарата с Е хвостовиком показан в предварительно укороченном состоянии, ранее установки в тяговую балку.

На фиг.4 показан вид снизу в перспективе примерной обычной тяговой балки в соответствии с настоящим изобретением, где можно видеть вкладыш в гнезде для поглощающего аппарата.

На фиг.5 показан вид сверху в перспективе с пространственным разделением деталей тяговой балки, имеющей альтернативную конструкцию узла поглощающего аппарата и вкладыша в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.6 показан вид снизу тяговой балки в соответствии с настоящим изобретением, где можно видеть установленный вкладыш.

На фиг.7 показан вид снизу с вырывом тяговой балки, имеющей поглощающий аппарат, установленный в соответствии с настоящим изобретением

На фиг.8 показан вид сбоку с вырывом тяговой балки, имеющей поглощающий аппарат, установленный в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1, на которой показана типичная литая тяговая балка 20, установленная в конструкции железнодорожного товарного вагона 12. В установленном положении литая тяговая балка 20 прикреплена к концевой балке 44, к корпусной балке 38 и к хребтовой балке 46. Тяговая балка 20 типично имеет верхнюю стенку, которая приварена или иным образом прикреплена к плите сдвига (shear plate), которая соединена с дном железнодорожного вагона. Хребтовая балка 46 железнодорожного вагона типично идет вдоль длины вагона 12 (но в некоторых вагонах может идти около периметра вагона, в зависимости от конфигурации вагона). Таким образом, ударное и тяговое усилия, как правило, распределяются между конструкцией тяговой балки 20, тележкой вагона 12 и хребтовой балкой 46 вагона 12. Тяговая балка 20 имеет поглощающий аппарат 10, установленный внутри гнезда 14 тяговой балки, и муфту 18, хвостовик 54 которой выходит через ее внешний конец 21. Центральная вставка 48 установлена в гнезде для центральной вставки литой тяговой балки 20, например, при помощи сварки, или может быть образована в виде единого целого с ней. Центральная вставка 48 входит в корпус вагона 12 у подпятника тележки (не показан). Плита 50 подпятника соединена с корпусной балкой 38 поверх литой тяговой балки 20. Гнездо 14 для поглощающего аппарата имеет пару несущих элементов 52 поглощающего аппарата 10, установленных перпендикулярно к нему ниже поглощающего аппарата 10. Несущие элементы 52 поглощающего аппарата соединены с нижними фланцами 56 тяговой балки. Конец тяговой балки 20 имеет деталь 58 в форме рыбьего хвоста, которая имеет обычно U-образное отверстие 60.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.2, на которой показан узел поглощающего аппарата 10, установленный в тяговой балке 20, причем муфта 22 Е типа соединена с узлом поглощающего аппарата 10. Следует иметь в виду, что принципы настоящего изобретения могут быть также применены к любому другому типу тяговой балки 20, узла поглощающего аппарата 10 и муфты 22, которые известны в настоящее время или найдут применение в будущем.

В описании настоящего изобретения сделаны ссылки на позиции внутри, впереди или снаружи, сзади, а также на соответствующие направления (внутрь, вперед, наружу и т.д.). Термины снаружи (наружу) и впереди (внутрь) следует понимать как относящиеся к продольно наружному положению или направлению, показанному на фиг.2, в направлении внешней стороны тяговой балки 20. Термины внутри (внутрь) и сзади (назад) следует понимать как относящиеся к продольно внутреннему положению или направлению, к центру товарного железнодорожного вагона. В любом случае тяговая балка 20 может быть получена при помощи литья или другой подходящей технологии и может иметь стандартные параметры. Тяговая балка 20 может иметь пару смещенных в боковом направлении передних упоров 14, расположенных поблизости от ее внешнего конца 21, и пару смещенных в боковом направлении задних упоров 16, смещенных в продольном направлении от передних упоров 14. Задние упоры 16 и передние упоры 14 находятся на смещенных друг от друга боковых стенках 15. Передние и задние упоры 14, 16, боковые стенки 15 и верхняя часть 109 (фиг.4) образуют гнездо 18 для поглощающего аппарата между ними, имеющее перевернутую U-образную форму. Тяговая балка 20 может иметь и другие стандартные параметры и может быть изготовлена из обычных материалов известным образом.

Показанное на фиг.2 гнездо 18 для поглощающего аппарата имеет стандартный AAR размер: продольное расстояние между внутренними сторонами передних упоров 14 и внешними сторонами задних упоров, показанное на фиг.2 как длина d1 гнезда, составляет 24 5/8 дюйма. После установки передний конец 11 узла поглощающего аппарата 10 выходит за передние упоры 14 тяговой балки, в направлении продольно внешнего конца 21 тяговой балки 20, а задний конец 13 узла поглощающего аппарата 10 находится у задних упоров 16 тяговой балки 20. Узел поглощающего аппарата 10 соединен с муфтой 22, которая выступает наружу за передний или внешний конец 21 (то есть за ударник) тяговой балки 20.

На фиг.2 также показано, что поглощающий аппарат 10 содержит упругие элементы 28, 30, толкатели 26, 32 и траверсу 24 в гнезде 18. Стенки 15 в известном ранее узле поглощающего аппарата, показанном на фиг.2, подвержены возможности повреждения за счет трения или контакта с упругими элементами 28, 30 и толкателями 26, 32, когда муфта (сцепка) 22 передает удары к поглощающему аппарату 10 при ударном и тяговом воздействиях. Муфта 22 соединена с поглощающим аппаратом 10 при помощи хвостовика 59, и проходит через шпоночный паз 58 в траверсе 24. Муфта 22 и ее хвостовик 59 могут иметь стандартные известные параметры.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.3, на которой узел поглощающего аппарата 10 показан в собранном состоянии. Узел поглощающего аппарата 10 содержит траверсу 24, толкатель 26 муфты, по меньшей мере один передний упругий элемент 28, по меньшей мере один задний упругий элемент 30 и задний толкатель 32. Каждый узел поглощающего аппарата 10 также содержит центральный шток 34 и укорачивающий элемент 36. Траверса 24 имеет верхнюю стенку 40, объединенную с ней нижнюю стенку 42 и объединенную с ней заднюю стенку 44. Верхняя стенка 40 и нижняя стенка 42 соединены у своих задних концов при помощи задней стенки 44. Верхняя стенка 40 и нижняя стенка 42 идут обычно горизонтально в направлении переднего конца 11 узла поглощающего аппарата. Задняя стенка 44 идет обычно вертикально от верхней стенки 40 до нижней стенки 42. Траверса 24 также имеет передние элементы 46, которые идут обычно вертикально между верхней стенкой 40 и нижней стенкой 42.

На фиг.3 также показано, что верхняя стенка 40 каждой траверса 24 также имеет пару совмещенных (выровненных) в боковом направлении верхних упоров 45, идущих в направлении вниз. Верхние упоры 45 расположены продольно между задней стенкой 44 и передним концом траверсы 24. Нижняя стенка 42 каждой траверсы показанного вариант также имеет пару совмещенных в боковом направлении нижних упоров 47, идущих в направлении вверх. Нижние упоры 47 расположены продольно между задней стенкой 44 и передним концом траверсы 24. Упоры 45, 47 совмещены для образования копланарных обращенных внутрь поверхностей упоров, причем плоскость поверхностей упоров является вертикальной и идет в боковом направлении через траверсу, для входа в зацепление с передним упором 14 и для его поддержки. Траверса 24 целиком может быть отлита в виде стальной отливки или может быть изготовлена из отдельных стальных компонентов. Верхние и нижние стенки 40, 42 объединены с задней стенкой 44, так же как и с соединительными элементами 46 и с верхними и нижними упорами 45, 47.

На фиг.3 также показано, что упругий элемент 30 содержит множество индивидуальных кольцевых элементов 90. Каждый кольцевой элемент 90 содержит две эластомерные подкладки 92, связанные с центральной стальной кольцевой пластиной 94. Эластомерные подкладки 92 смежных кольцевых элементов 90 поддерживают друг друга. Каждый кольцевой элемент 90 имеет отверстие 96 по центру, диаметр которого позволяет устанавливать в нем центральный шток 34 (фиг.2). Передний упругий элемент 28 содержит множество индивидуальных кольцевых элементов 98 и три промежуточных кольцевых элемента 100.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.4, на которой показана тяговая балка 20 Е типа, имеющая вкладыш 99 балки, установленный в гнезде 18 для поглощающего аппарата. Вкладыш 99 балки имеет переднюю кромку 106, заднюю кромку 104, верхнюю сторону 110 и нижнюю сторону 108. В соответствии с предпочтительным вариантом вкладыш 99 балки имеет длину d2, которая слегка короче длины d1 гнезда 18 для поглощающего аппарата. Верхняя сторона 110 вкладыша расположена заподлицо с верхней стороной 109 тяговой балки 20. Монтажный фланец 116 идет из боковой стенки 15, образующей нижнюю кромку.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.5, на которой показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей вкладыша 93 вместе с альтернативным типом поглощающего аппарата 210, таким как поглощающий аппарат Miner, который может быть закуплен на фирме Miner Enterprises, Inc., 1200 East State Street, PO Box 471, Geneva, IL 60134 (США). На фиг.5 показаны поглощающий аппарат 210 и тяговая балка 20, причем вкладыш 99 может быть введен в тяговую балку 20 и закреплен по месту при помощи несущих пластин 52. Вкладыш 99 (листы вкладыша) после установки будет расположен соответственно между поглощающим аппаратом 210 и каждой из боковых стенок 15 и закреплен при помощи несущих пластин 52. Несущие пластины 52 включают в себя несущую пластину 113 поглощающего аппарата и предохранительную пластину 111, которые обе прикрепляют к нижней стороне тяговой балки 20 у монтажного фланца 116. Узел поглощающего аппарата 10 содержит муфту 22, заходящую в траверсу 24, имеющую передний толкатель 26 и задний упругий элемент 30, соединенный при помощи шплинта 59. Вкладыш 99 содержит пару листов материала сверхвысокой молекулярной массы, такого как POLYSTONE® М или POLYSTONE® MATROX™, выпускаемого фирмой Roechling Engineering Plastics, P.O. Box 2729, Gastonia, NC 28053 ASF Keystone, продукт no. 60320. Альтернативно вкладыш может быть изготовлен из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, такого как TIVAR® 88, TIVAR® 1000 или TIVAR® H.O.T., который может быть закуплен на фирме PHS Americas, Poly Hi Solidur, 2710 American Way, Fort Wayne, IN 46809, США. Полимерный материал для вкладыша покупают в листах, имеющих толщину 0.25±0.025 дюйма. Один лист помещают с каждой стороны сцепного прибора 10, причем внутренняя сторона 112 обращена к сцепному прибору 10, а внешняя сторона 114 обращена к боковой стенке 15. Полимерный вкладыш 99 отделяет поглощающий аппарат 210 от внутренних сторон боковой стенки 15.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.6, на котором показана тяговая балка 20, в которой установлен вкладыш 99. Вкладыш 99 содержит первый лист 117, смежный с первой боковой стенкой 15, и второй лист 118, смежный с противоположной боковой стенкой 15. Листы 117, 118 параллельны оси 120 тяговой балки. Передний зазор d3 между каждым листом 117, 118 и передним упором 14 составляет от 1/16 дюйма до 5/16 дюйма. Аналогичный задний зазор d4 имеется между каждым листом 117, 118 и задним упором 16. Вкладыш 99 идет по всей длине гнезда 18 для сцепного прибора. Гнездо 18 имеет ширину d5, обычно составляющую около 12 3/8 дюйма.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.7 и 8, на которых показана тяговая балка, имеющая вкладыш 99 из листов 117, 118, и поглощающий аппарат 10, установленный в ней. В режиме тягового воздействия, показанном на фиг.7, сцепка (муфта) 22 выдвигается из тяговой балки 20, причем движение траверсы 24 направлено к переднему концу 21. Это движение муфты 22 заставляет траверсу 24 двигаться до тех пор, пока не будет сжат передний упругий элемент 28, что может вызывать расширение прокладок 100, входящих в контакт с вкладышем 99 вблизи от боковых стенок 15. Вкладыш 99 расположен между поглощающим аппаратом 10 и тяговой балкой 20 и служит для разделения поглощающего аппарата 10 от боковых стенок 15.

Аналогичным образом, как это показано на фиг.8, в режиме ударного воздействия сцепка (муфта) 22 принудительно посылается в направлении тяговой балки 20, что заставляет передний упругий элемент 28 расширяться, а задний упругий элемент 30 сжиматься, в результате чего кольца 90 приближаются друг к другу и вызывают расширение заднего упругого элемента 30 и, возможно, приложение усилия к внешним кромкам колец 90, которые упираются во вкладыш 99. Вкладыш 99 позволяет удерживать кольца 90 с промежутком от боковых стенок 15. Несущая пластина 113 поглощающего аппарата и предохранительная пластина 111 прикреплены к фланцу 116, чтобы поддерживать вкладыш 99 и предотвращать выпадение листов вкладыша. Листы 117, 118 вкладыша идут до верхней стороны 109 гнезда 18 для поглощающего аппарата. Ширина d6 вкладыша меньше или равна глубине d7 гнезда.

Вкладыш 99 в рабочем положении изолирует компоненты сцепного прибора 10, а именно толкатели 26, 32 и траверсу 24 от боковых стенок 15 тяговой балки 20. Толкатели 26 поглощающего аппарата обычно имеют трение за счет контакта со стальной, литой или изготовленной иным способом тяговой балкой 20, что вызывает износ. В зависимости от степени износа боковые стенки 15 приходится ремонтировать, чтобы обеспечить безопасность системы. Вкладыш 99 и поглощающий аппарат 10 легче заменять, чем тяговую балку 20. Для предотвращения износа тяговой балки 20 вкладыш вводят со скольжением с обеих сторон поглощающего аппарата 10, чтобы разделить толкатель 26 от боковых стенок 15. Листы 117, 118 вкладыша помещают в гнезде 18 для поглощающего аппарата между первым упором 14 и вторым упором 16. Крепеж обычно не требуется для удержания листов 117, 118 на месте. Несущие пластины 52 прикрепляют к монтажному фланцу, чтобы исключить выпадение листов из гнезда 18. Несущие пластины 52 удерживают на месте, с возможностью съема, при помощи крепежных деталей 122, проходящих через пластины и фланец 116. Обычно модификации тяговой балки 20 не требуются, чтобы использовать вкладыш 99 в соответствии с настоящим изобретением.

В тяговой балке образован канал перевернутой U-образной формы, имеющий верхнюю сторону, соединенную с железнодорожным вагоном. Боковые стенки и верхняя сторона ограничивают внутреннее пространство (гнездо) тяговой балки. Несущие пластины присоединены с возможностью отсоединения к монтажному фланцу, на боковых стенках, поблизости от основания. Каналом может быть открытая полость прямоугольной формы, предназначенная для приема поглощающего аппарата, причем листы вкладыша вводят между установленным поглощающим аппаратом и боковыми стенками. Листы 117, 118 вкладыша вводят в гнездо тяговой балки так, что они сидят между передним и задним упорами и облицовывают гнездо для поглощающего аппарата. Поглощающий аппарат 10 вводят между листами. Поглощающий аппарат и вкладыш удерживают на месте при помощи несущих пластин 52, прикрепленных к монтажному фланцу на боковой стенке. Листы вкладыша подвергаются износу и нуждаются в замене ранее ремонта поглощающего аппарата или тяговой балки. Несущие пластины 52 могут быть сняты, чтобы вытащить изношенные листы вкладыша. Затем вертикально вводят новые листы вкладыша рядом с каждой боковой стенкой в гнездо для поглощающего аппарата. Листы помещают рядом с поглощающим аппаратом и между поглощающим аппаратом и соответствующей боковой стенкой, так чтобы поглощающий аппарат был расположен между листами вкладыша. Затем вновь закрепляют несущие пластины 52, чтобы удерживать поглощающий аппарат и листы вкладыша в гнезде для поглощающего аппарата.

При тяговой нагрузке, то есть при нагрузке, которая стремится вытянуть муфту в продольном направлении наружу, составляющей ориентировочно свыше 25,000-30,000 фунтов, муфта 22 движется в продольном направлении наружу. В показанном варианте тяговая система должна достигать положения полного вытягивания, когда муфта 22 получает номинальную нагрузку 650,000 фунтов. Муфта и траверса 24 обе движутся в ответ на приложение тяговой нагрузки (удара). Полный ход при приложении тяговой нагрузки для муфты и траверсы 24 составляет номинально 1 1/4 (1.25) дюйма. Вкладыш может быть использован для стандартных литых или изготовленных из отдельных компонентов тяговых балок. В положении полного вытягивания (выдвижения) муфта, закрепленная шплинтом 59, вытягивает траверсу 24 вперед на расстояние, составляющее номинально 1.25 дюйма, при сжатии переднего упругого элемента 28. Одновременно задний упругий элемент 30 расширяется ориентировочно на 1.25 дюйма.

Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты и примеры осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения.

Поглощающий аппарат соединен со сцепкой для передачи усилий движения от сцепки к корпусу вагона. Поглощающий аппарат изолирован от боковых стенок тяговой балки при помощи вкладыша (99), установленного в гнезде (18). Снижается износ тяговой балки, когда поглощающий аппарат поглощает и амортизирует удары при ударном и тяговом воздействиях. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сцепка железнодорожного вагона, предназначенная для соединения одного железнодорожного вагона с другим железнодорожным вагоном, содержащая тяговую балку, имеющую передний конец, задний конец, две боковые стенки и верхнюю сторону, передний упор на боковых стенках вблизи от переднего конца, задний упор в боковых стенках вблизи от заднего конца, гнездо для поглощающего аппарата, расположенное между боковыми стенками и между передним упором и задним упором, и отверстие для хвостовика на переднем конце; муфту, имеющую головную часть муфты и хвостовик на головной части муфты, причем хвостовик введен в отверстие для хвостовика и заходит в гнездо для поглощающего аппарата; поглощающий аппарат, расположенный в гнезде, имеющий траверсу, упругий элемент и толкатель муфты, при этом траверса соединена с хвостовиком; вкладыш в гнезде для поглощающего аппарата, расположенный между поглощающим аппаратом и боковыми стенками, за счет которого поглощающий аппарат удерживается с зазором от боковых стенок тяговой балки.2. Сцепка по п.1, в которой вкладыш дополнительно содержит первый лист и второй лист, которые расположены в гнезде для поглощающего аппарата так, что первый лист является смежным с одной из двух боковых стенок, а второй лист является смежным с другой из двух боковых стенок, за счет чего поглощающий аппарат расположен между первым листом и вторым листом.3. Сцепка по п.1, в которой боковые стенки тяговой балки дополнительно содержат нижнюю кромку, причем вкладыш идет от нижней кромки до верхней стороны.4. Сцепка по п.1, в которой вкладыш идет от передних упоров до задних упоров.5. Сцепка по п.1, в которой гнездо для цепного прибора имеет длину, и первый и второй листы имеют длину, которая меньше длины гнезда.6. Сцепка по п.5, в которой разность между длиной гнезда и длиной вкладыша составляет от 0,125 дюйма до 0,625 дюйма (от 0,32 до 1,6 см).7. Сцепка по п.1, в которой ширина вкладыша равна глубине гнезда для поглощающего аппарата или меньше нее, причем глубину измеряют от нижней кромки боковых стенок до верхней стороны.8. Сцепка по п.1, в которой поглощающий аппарат дополнительно содержит задний толкатель, причем вкладыш идет от положения между задним толкателем и боковыми стенками тяговой балки до положения между толкателем муфты и боковыми стенками тяговой балки.9. Сцепка по п.2, в которой поглощающий аппарат дополнительно содержит передний конец и задний толкатель, а траверса дополнительно содержит заднюю стенку, верхнюю сторону и нижнюю сторону, причем задняя стенка находится рядом с задним толкателем, верхняя сторона задней стенки идет в направлении переднего конца, нижняя сторона задней стенки идет в направлении переднего конца, а толкатель муфты расположен между задней стенкой и передним концом, причем толкатель муфты дополнительно расположен между верхней стороной и нижней стороной, при этом первый лист в гнезде расположен поблизости от заднего толкателя и идет до положения вблизи от переднего конца, причем второй лист также расположен вблизи от заднего толкателя и идет до положения вблизи от переднего конца.10. Сцепка по п.9, которая дополнительно содержит передний упругий элемент на траверсе между толкателем муфты и передним концом, причем передний упругий элемент расположен между первым листом и вторым листом.11. Сцепка по п.1, в которой вкладыш изготовлен из материала сверхвысокой молекулярной массы.12. Сцепка по п.11, в которой вкладыш изготовлен из полиэтилена, имеющего высокое сопротивление изнашиванию.13. Сцепка по п.6, в которой вкладыш изготовлен из материала, выбранного из группы, в которую входят POLYSTONE® М, POLYSTONE® MATROX™, TYVAR® 88, TIVAR® 1000 и TIVAR®H.O.T.14. Узел сцепки железнодорожного вагона, содержащий тяговую балку, имеющую передний конец, задний конец, верхнюю сторону и две боковые стенки, причем боковые стенки идут вниз от верхней стороны с промежутком друг от друга и образуют гнездо для поглощающего аппарата между боковыми стенками и верхней стороной, передний упор на каждой боковой стенке вблизи от переднего конца, задний упор на каждой боковой стенке, продольно смещенный от передних упоров, и монтажный фланец, идущий от нижней стороны каждой из боковых стенок; вкладыш в гнезде для поглощающего аппарата, причем вкладыш содержит лист полиэтиленового материала, который совмещен с одной из двух боковых стенок и находится вблизи от нее, причем лист расположен на верхней стороне тяговой балки и идет до положения вблизи от монтажного фланца на одной из двух боковых стенок.15. Узел сцепки по п.14, в котором лист вкладыша дополнительно содержит материал сверхвысокой молекулярной массы.16. Узел сцепки по п.14, который дополнительно содержит несущую пластину, установленную перпендикулярно между двумя боковыми стенками на монтажном фланце, причем вкладыш дополнительно содержит второй лист полиэтиленового материала, расположенный вблизи от второй из двух боковых стенок, причем вкладыш удерживается на месте между верхней стороной и несущей пластиной, при этом вкладыш расположен между передним упором и задним упором.17. Узел сцепки по п.16, в котором листы имеют толщину около 0,25 дюйма (0,64 см) и длину около 2,4 дюймов (6,1 см), причем лист плотно входит между передним упором и задним упором каждой соответствующей боковой стенки.18. Узел сцепки по п.14, в котором вкладыш изготовлен из материала, выбранного из группы, в которую входят POLYSTONE® М, POLYSTONE® MATROX™, TYVAR® 88, TIVAR® 1000 и TIVAR®H.O.T.19. Узел сцепки по п.16, который дополнительно содержит поглощающий аппарат, расположенный в гнезде для поглощающего аппарата между первым листом и вторым листом вкладыша, за счет чего поглощающий аппарат изолирован от боковых стенок; тяговую балку, имеющую верхнюю сторону, внешний конец, задний конец и две боковые стенки, причем каждая из боковых стенок содержит передний упор поблизости от переднего конца, задний упор поблизости от заднего конца, при этом боковые стенки идут от верхней стороны и образуют U-образную конструкцию, и гнездо для поглощающего аппарата между передними упорами и задними упорами; вкладыш в гнезде для поглощающего аппарата, причем вкладыш содержит первый лист и второй лист полиэтиленового материала сверхвысокой молекулярной массы, при этом каждый из листов имеет толщину около 0,25 дюйма (0,64 см) и длину около 2,4 дюймов (6,1 см), причем каждый из листов имеет верхнюю кромку на верхней стороне тяговой балки, при этом первый лист расположен между боковыми стенками и поблизости от первой из двух боковых стенок, при этом первый лист расположен между передним упором и задним упором на смежной боковой стенке, а второй лист расположен между первым листом и второй из двух боковых стенок, причем второй лист расположен поблизости от второй из двух боковых стенок и между передним упором и задним упором на второй из двух боковых стенок; поглощающий аппарат в тяговой балке, часть которого находится в гнезде для поглощающего аппарата между первым листом и вторым листом.