АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2009 года по МПК B61F5/12 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к амортизирующим устройствам с фрикционными гасителями колебаний, используемым в железнодорожной тележке для грузовых вагонов.

Известно амортизирующее устройство для железнодорожного вагона, которое содержит фрикционные клинья, которые поджимаются пружинами к надрессорной балке и боковым поверхностям рамы тележки. Каждый клин имеет вертикальную поверхность, которая входит в контакт со смежной боковой поверхностью рамы тележки, и наклонную поверхность, которая контактирует с наклонной поверхностью надрессорной балки [1].

Однако известное амортизирующее устройство для железнодорожного вагона не обладает достаточной эффективностью гашения вертикальных колебаний, имеет также недостаточный срок службы, так как подвержен усиленному износу из-за высокого коэффициента трения.

Известно амортизирующее устройство для грузовых вагонов, которое содержит рессорный комплект, надрессорную балку, фрикционный клиновой гаситель колебаний [2].

Надрессорная балка выполнена заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев. Она выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу и имеет коробчатое замкнутое сечение. Рессорный комплект состоит из пяти, шести или семи двухрядных пружин, расположенных под каждым концом надрессорной балки, при этом крайние боковые пружины комплекта поддерживают клинья гасителей колебаний. На нижней опорной поверхности клина имеется кольцевой выступ, который входит внутрь поддерживающей клин пружины. Клинья гасителя располагаются в соответствующих гнездах в надрессорной балке, упираясь своими наклонными плоскостями в наклонные плоскости последней и прижимаясь к планкам, укрепленным на боковых рамах тележки. При прогибах рессорных комплектов создается необходимое трение в гасителях колебаний. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин рессорного комплекта. Клиновые гасители колебаний служат одновременно упругой связью надрессорной балки с боковыми рамами тележки.

Клиновой гаситель колебаний, имеющий силы трения, пропорциональные перемещениям, но различной величины для нисходящего и восходящего движений, используется в различных железнодорожных тележках. Силы трения в этих гасителях возникают при относительном вертикальном и горизонтальном перемещениях трущихся поверхностей клиньев по фрикционным планкам, укрепленным на колонках боковых рам тележки. Указанные клиновые гасители колебаний способны гасить вертикальные и горизонтальные колебания.

Однако одним из основных недостатков всех фрикционных гасителей колебаний является то, что они имеют большие силы трения покоя, препятствующие прогибам рессорного подвешивания, когда величина возмущающей силы меньше величины силы трения самого гасителя.

Известные конструкции амортизирующих устройств не обеспечивают достаточного процесса погашения вертикальных колебаний, что в целом влияет на динамику движения железнодорожного вагона и качественную характеристику его передвижения.

Наиболее близким техническим решением к предложенному техническому решению является амортизирующее устройство для железнодорожного вагона, содержащее фрикционный клиновой гаситель колебаний, надрессорную балку, установленную над рессорным комплектом, надрессорная балка в сечении мест установки клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний выполнена в виде равнобочной трапеции, с расположением большего основания над рессорным комплектом, а клинья фрикционного клинового гасителя колебания установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки и вертикальным плоскостям боковой рамы тележки железнодорожного вагона, при этом надрессорная балка выполнена также с опорными площадками под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта.

При этом углы наклона поверхностей клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний и боковых поверхностей надрессорной балки, входящие в контакт между собой, и усилие упругого элемента определяют в зависимости от величины динамических нагрузок на элементы тележки и железнодорожного вагона в целом.

Наклонные поверхности клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний и, соответственно, наклонные боковые поверхности надрессорной балки, при предполагаемом их продолжении, расположены в скрещивающихся плоскостях [3].

Недостатком известного амортизирующего устройства для железнодорожного вагона является отсутствие стабильного поджатия фрикционного клина к наклонной плоскости надрессорной балки и вертикальной плоскости боковой рамы, отсутствие стабильной постоянной силы трения между вертикальными плоскостями фрикционного клина и боковой рамы.

Основной задачей предлагаемого амортизирующего устройства для железнодорожного вагона является обеспечение стабильной силы поджатия фрикционного клина к наклонной плоскости надрессорной балки и вертикальной плоскости боковой рамы, а также обеспечение условия стабильной постоянной силы трения между вертикальными плоскостями фрикционного клина и боковой рамы независимо от загрузки вагона.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является уменьшение динамических ударных нагрузок на элементы тележки и вагона в процессе эксплуатации, обеспечение плавности передвижения, повышение надежности устройства, уменьшение износа, а в целом улучшение ходовых качеств экипажной части.

Основная задача решена за счет использования в качестве упругого элемента винтовых пружин, установленных в каждую внутреннюю полость клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний и поджатия их дополнительно введенной планкой.

Технический результат достигается тем, что в амортизирующем устройстве для железнодорожного вагона, содержащем фрикционный клиновой гаситель колебаний, надрессорную балку, установленную над рессорным комплектом, надрессорная балка в сечении мест установки клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний выполнена в виде равнобочной трапеции с расположением большего основания над рессорным комплектом, а клинья фрикционного клинового гасителя колебания установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки и вертикальным плоскостям боковой рамы тележки железнодорожного вагона, надрессорная балка выполнена с опорными площадками под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта, при этом в качестве упругого элемента использованы винтовые пружины, которые установлены во внутреннюю полость каждого клина фрикционного клинового гасителя колебаний и поджаты дополнительно введенной прижимной планкой, закрепленной к верхней плоскости надрессорной балки.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено предлагаемое амортизирующее устройство в сборе с двухосной железнодорожной тележкой, на фиг.2 - амортизирующее устройство с боковой рамой двухосной железнодорожной тележки.

Более подробное описание сущности изобретения с указанием позиций состоит в следующем.

Амортизирующее устройство для железнодорожного вагона состоит из фрикционного клинового гасителя колебаний 1, надрессорной балки 2 и рессорного комплекта 3.

Надрессорная балка 2 в сечении мест установки клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 выполнена в виде равнобочной трапеции, причем с расположением большего основания над рессорным комплектом 3.

Клинья 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки 2 и вертикальным плоскостям боковой рамы 5 тележки железнодорожного вагона.

При этом в качестве упругого элемента могут быть использованы цилиндрические винтовые пружины 6, которые устанавливают во внутреннюю полость каждого клина 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и поджимают их прижимной планкой 7, закрепленной к верхней плоскости надрессорной балки 2 при помощи болтов 8.

Надрессорная балка 2 выполнена с опорными площадками 9 под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта 3.

Углы наклона поверхностей клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и боковых поверхностей надрессорной балки 2, входящие в контакт между собой, и усилие упругого элемента, в качестве которого использованы винтовые пружины 6, поджимающие клинья 4, определяют в зависимости от величины динамических нагрузок на элементы тележки и железнодорожного вагона в целом.

Функционирование амортизирующего устройства для железнодорожного вагона заключается в восприятии усилий рессорным комплектом 3 при нисходящем движении и гашении колебаний за счет возникновения силы трения во фрикционном клиновом гасителе колебаний 1 при восходящем движении.

Предлагаемая конструкция амортизирующего устройства для железнодорожного вагона обеспечивает стабильную постоянную силу поджатия клиньев 4 к наклонной плоскости надрессорной балки 2 и вертикальной плоскости боковой рамы 5 и условие наличия стабильной постоянной силы трения между вертикальными плоскостями клиньев 4 и боковой рамы 5 независимо от загрузки вагона.

Амортизирующее устройство при нисходящем движении работает следующем образом: усилие через надрессорную балку 2 передается на пружины рессорного комплекта 3, тем самым, сжимая их. Фрикционный клиновой гаситель колебаний 1 при этом не функционирует. Клинья 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 движутся вместе с надрессорной балкой 2, поджимаемые к ней и вертикальным плоскостям боковой рамы 5 тележки упругим элементом, в качестве которого использованы винтовые пружины 6, установленные во внутреннюю полость каждого клина 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и поджатые дополнительно введенной прижимной планкой 7, закрепленной к верхней плоскости надрессорной балки 2.

При восходящем движении - пружины рессорного комплекта 3 разжимаются, надрессорная балка 2 движется вверх относительно боковой рамы 5 тележки. Клинья 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1, поджимаемые упругим элементом, в качестве которого использованы винтовые пружины 6, установленные в их внутреннюю полость, расклиниваются между наклонными боковыми плоскостями надрессорной балки 2 и вертикальными плоскостями боковой рамы 5 железнодорожной тележки. Тем самым, за счет возникновения силы трения между вертикальными плоскостями клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и боковой рамы 5 тележки происходит гашение колебаний во фрикционном клиновом гасителе колебаний 1 при восходящем движении.

Эффективность процесса гашения колебаний происходит за счет конструктивного изменения расположения клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний, выполнения упругого элемента в виде винтовых пружин 6, установленных во внутреннюю полость каждого клина 4, обеспечивающего функциональную связь между указанными элементами конструкции. При этом создается стабильная постоянная сила поджатия клиньев 4 к наклонной плоскости надрессорной балки 2 и вертикальной плоскости боковой рамы 5 и условие наличия стабильной постоянной силы трения между вертикальными плоскостями клиньев 4 и боковой рамы 5 независимо от загрузки вагона.

Предлагаемая конструкция амортизирующего устройства для железнодорожного вагона позволяет рессорному комплекту 3 максимально воспринимать усилия, возникающие при нисходящем движении, и эффективно гасить колебания при восходящем движении за счет возникновения силы трения во фрикционном клиновом гасителе колебаний 1.

Конструктивное решение предлагаемого амортизирующего устройства позволило изменить направление силы трения, возникающего между поверхностями клиньев 4 и боковой рамы 5 тележки, на противоположное, т.е. максимально обеспечить гашение колебаний при восходящем движении и тем самым уменьшить динамические ударные нагрузки на элементы тележки и вагона в целом, что обеспечивает плавность передвижения.

Предлагаемое техническое решение позволяет в целом повысить надежность устройства и улучшить ходовые качества экипажной части.

Источники информации

1. Патент США №6269752, МПК⁷ B61F 5/12.

2. Вагоны. Под редакцией Л.А.Шадура, изд. Москва «Транспорт», 1973 г., с.166-170, с.185-190 (прототип).

3. Патент РФ №2259292, МПК⁷ В61F 5/12 (прототип).

Амортизирующее устройство состоит из фрикционного клинового гасителя колебаний (1), надрессорной балки (2) и рессорного комплекта (3). Надрессорная балка в сечении мест установки клиньев (4) фрикционного клинового гасителя колебаний выполнена в виде равнобочной трапеции с расположением большего основания над рессорным комплектом. Во внутренней полости клиньев установлены винтовые пружины (6), поджатые прижимной планкой (7), закрепленной к верхней плоскости надрессорной балки. Повышается надежность устройства, улучшаются ходовые качества экипажной части. 2 ил.

Амортизирующее устройство для железнодорожного вагона, содержащее фрикционный клиновой гаситель колебаний, надрессорную балку, установленную над рессорным комплектом, надрессорная балка в сечении мест установки клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний выполнена в виде равнобочной трапеции с расположением большего основания над рессорным комплектом, а клинья фрикционного клинового гасителя колебаний установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки и вертикальным плоскостям боковой рамы тележки железнодорожного вагона, при этом надрессорная балка выполнена с опорными площадками под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта, отличающееся тем, что в качестве упругого элемента использованы винтовые пружины, которые установлены во внутреннюю полость каждого клина фрикционного клинового гасителя колебаний и поджаты дополнительно введенной прижимной планкой, закрепленной к верхней плоскости надрессорной балки.