НЕМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ВСТАВКА ДЛЯ КЛИНА НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2011 года по МПК B61F5/14 

Область техники

Настоящее изобретение относится к колесным тележкам железнодорожных вагонов, содержащим две боковые рамы, разнесенные в поперечном направлении и содержащие две колесные пары, причем в каждой боковой раме имеется проем, в который выступает один из концов поперечно проходящей надрессорной балки. Концы надрессорной балки поддерживаются комплектами пружин, установленных внутри проемов боковых рам. Более конкретно изобретение относится к усовершенствованию клиновых устройств, установленных внутри проемов боковых рам для гашения перемещений надрессорной балки относительно боковых рам, в результате чего поддерживается прямоугольная форма тележек и уменьшаются колебания.

Уровень техники

В известных конструкциях тележек железнодорожных вагонов, к которым относится изобретение, используются фрикционные клинья, размещенные в двух гнездах надрессорной балки, расположенных на противоположных сторонах балки, прилегающих к ее концам. Фрикционные клинья предпочтительно используются парами, при этом они смещаются вверх пружинами, прижимающими их к наклонной поверхности гнезда надрессорной балки вагона и к фрикционной поверхности, которая имеет форму колонки боковой рамы на конце проема боковой рамы.

В колесной тележке вагона того типа, к которому особенно применимо настоящее изобретение, гнезда в надрессорной балке имеют поверхности с обратным наклоном, и на наклонных поверхностях используются фрикционные вставки. Такая фрикционная вставка является отдельной частью, которая взаимодействует с соответствующими наклонными поверхностями пары разделенных клиньев. В известных конструкциях используются наклонные поверхности гнезд с боковым сужением так, что смещающая сила, действующая на клин, заставляет его прижиматься к поверхности боковой стенки гнезда надрессорной балки. Таким образом, при работе клина внутри гнезда действуют совместно смещающие силы, направленные на наклонную поверхность гнезда, боковую кромку проема боковой рамы и на боковые стенки гнезда, в результате чего возникают силы гашения колебаний, которые обеспечивают выравнивание колесной тележки, препятствуют колебаниям тележки и уменьшают износ колес.

Патенты США №4,244,298 и 5,943,961 определяют предшествующий уровень, усовершенствованием которого является настоящее изобретение. В указанных патентах раскрыты клинья, которые разделены на две расположенные рядом части, разнесенные в пространстве. В соответствии с обоими патентами два клина смещаются для взаимодействия по всей поверхности с частями гнезда, имеющими соответствующий наклон. В обоих патентах сторона каждой части клина также смещается для взаимодействия с боковой поверхностью боковой стенки гнезда надрессорной балки.

В патенте США №4,244,298 наклонные поверхности гнезда выполнены как единое целое с надрессорной балкой. На практике это обычно выполняется или привариванием кованых вставок в гнезде, имеющем требуемую форму, отливкой гнезда, имеющего соответствующую форму, или формированием гнезда с помощью сварки. В патенте США №5,943,961 трудности требуемой операции сварки и затраты на ее выполнение устраняются за счет использования заменяемой вставки, имеющей нужную форму, удерживание которой на месте внутри гнезда обеспечивается без использования сварки.

В процессе эксплуатации силы, прижимающие стороны клиньев к стенкам гнезд для повышения способности клиньев выравнивать колесную тележку, приводят к износу соответствующей боковой стенки гнезда. В результате нормальной эксплуатации колесной тележки такой износ может составлять от 1/8 дюйма (3,2 мм) до 3/16 дюйма (4,8 мм) или даже больше, в результате чего требуется восстановление гнезда надрессорной балки.

Восстановление изношенного гнезда является достаточно сложной и долгой операцией. Одним из используемых способов является наращивание гнезда с помощью сварки расплавленным материалом и затем доведение гнезда до нужных размеров шлифовкой материала, добавленного сваркой. В качестве альтернативы может использоваться приваривание небольших износных накладок на поверхностях боковых стенок гнезда. Однако наращивание гнезда одним из указанных способов является сложным мероприятием, поскольку доступ во внутренние части гнезд затруднен из-за их небольших размеров, а именно ширина стандартных гнезд надрессорной балки составляет от 5-3/4 дюйма (136 мм) до примерно 7-1/2 дюйма (191 мм).

Сущность изобретения

В соответствии с изобретением вышеописанная задача решается за счет использования на боковой стороне клина неметаллической вставки, которая взаимодействует с боковой стенкой гнезда надрессорной балки. Неметаллическая вставка изготавливается предпочтительно из полимерного материала, который устраняет износ гнезда надрессорной балки ввиду того, что отсутствует контакт металл-металл, а имеется только контакт вставки из полимера с боковой стенкой гнезда. Неметаллические вставки в соответствии с изобретением крепятся с возможностью съема на одной стороне каждого из двух клиньев и могут быть легко заменены в случае необходимости во время регулярных проверок колесных тележек. С достаточным основанием можно предполагать, что при использовании таких вставок срок службы гнезд будет не меньше, чем срок службы вагона.

Использование таких вставок позволяет решить задачу существенного снижения расходов на техническое обслуживание и продления срока службы компонентов колесной тележки, выравнивая в то же время тележку и обеспечивая таким образом уменьшение износа колес.

Вышеуказанные и другие объекты и достоинства изобретения станут очевидными из нижеприведенного подробного описания предпочтительного варианта реализации изобретения вместе с прилагаемыми чертежами.

Описание чертежей

Фигура 1 - вид в перспективе разобранной предпочтительной конструкции узла разрезного клина, в котором реализованы принципы настоящего изобретения.

Фигура 2 - частичный вид сбоку сечения, на котором иллюстрируется часть боковой рамы колесной тележки и гнездо надрессорной балки с установленным узлом разрезного клина.

Подробное описание изобретения

На фигуре 1 представлен вид известного узла клина, раскрытого в патенте США №5,943,961, с изменениями, внесенными в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фигуре 1, узел клина предпочтительно содержит пару разрезных клиньев 10 и 12, каждый из которых имеет обращенную вверх наклонную несущую поверхность 14. Разрезные клинья показаны на фигуре 1 разделенными перегородкой 15 вставки 16, которая входит внутрь одного из двух гнезд 22а в надрессорной балке 22, представленной на фигуре 2. Как показано на фигуре 1, вставка 16 содержит две наклонные поверхности, обозначенные соответственно ссылочными номерами 18 и 20, и обращенную вверх наклонную поверхность 21, которая прижимается к задней наклонной стенке гнезда 22а. Наклонные поверхности 18 и 20 дополнительно наклонены наружу в сторону боковых кромок вставки от расположенной в середине перегородки 15 к боковым кромкам гнезда и тянутся внутрь в пространство в задней части гнезда. В представленном узле вставка 16 полностью отделена от гнезда 22а, но ее верхняя поверхность 21 предназначена для взаимодействия с поверхностью задней наклонной стенки гнезда. В других узлах, таких как, например, узел, описанный в патенте США, как можно видеть на фигуре 1, вставка 16 скошена от ее центральной части в направлении боковых кромок вставки.

На фигуре 2 представлен вид сечения конца надрессорной балки 22 в сторону боковой рамы 26 тележки. Надрессорная балка 22 проходит поперечно между двумя боковыми рамами, при этом ее концы выходят в проемы 24 боковых рам. На фигуре 2 представлена только одна такая боковая рама, проем боковой рамы и часть надрессорной балки. На каждом конце надрессорной балки имеется пара гнезд 22а, обращенных в направлении противоположных сторон проема 24 боковой рамы.

Далее, каждая боковая рама 26 дополнительно содержит разнесенные колонки 28, одна из которых представлена на фигуре 2. Каждая из колонок 28 имеет фрикционную поверхность 30, которая выступает внутрь в проем 24 и обращена в сторону гнезда 22а надрессорной балки. Как было указано выше, вставка 16 имеет разделительную перегородку 15, расположенную по центру. На фигуре 2 представлен вид сбоку разрезного клина 12, обращенного поверхностью назад, с его боковой стороной, находящейся за перегородкой 15. Оба клина опираются на смещающие устройства, в качестве которых используется одна или несколько цилиндрических пружин 44. На фигуре 2 можно видеть один клин с его противоположной стороной, прижатой к дальней стороне гнезда 22а надрессорной балки. Как более подробно поясняется в патенте США №5,943,961 и как можно видеть на фигуре 1, разрезные клинья смещены к соответствующим поверхностям 18 и 20 вставки 16. Разрезные клинья также смещены наружу к боковым стенкам гнезда 22а надрессорной балки.

На фигуре 1 напротив углубления 36 в боковине клина 12 можно видеть одну из двух накладок 34, которая может быть установлена в этом углублении, при этом вторая накладка 34, имеющая такую же форму, может быть установлена в углублении боковины клина 10, которое, как можно понять, имеет такую же конфигурацию, как и углубление в боковине клина 12. Накладки 34 используются в качестве износных элементов, которые взаимодействуют с боковыми поверхностями гнезда 22а надрессорной балки. Накладки 34 изготовлены из неметаллического материала, предпочтительно из полимера, указанного ниже. Толщина накладок выбирается такой, чтобы они достаточно выступали за боковые поверхности клиньев и обеспечивали контакт всей поверхности клина с боковой стенкой гнезда надрессорной балки. В предпочтительном варианте реализации изобретения углубления в каждом клине имеют глубину примерно 0,25 дюйма (6,4 мм), а толщина накладок составляет 0,31 дюйма (7,9 мм), то есть внешние поверхности накладок выступают за боковые поверхности клиньев примерно на 0,06 дюйма (1,5 мм). Как только накладка стирается до такой степени, что вскоре может начаться стирание боковой поверхности клина, накладка должна быть заменена.

Для крепления накладок в углублениях клиньев каждая накладка снабжается раззенкованным отверстием 38, которое располагается по ее центру и совмещено с отверстием 40, просверленным в боковой стороне клина и имеющим резьбу. Для крепления накладки к боковой стороне клина в отверстие 40 с резьбой сквозь отверстие 38 ввинчивается крепежный элемент 42 с плоской головкой, имеющий резьбу. Головка крепежного элемента при его полном затягивании должна быть заподлицо с поверхностью клина или немного утоплена. Предпочтительно крепежные элементы изготавливаются из того же материала, что и накладки. Если используется металлический крепежный элемент, зенковка отверстия 38 должна быть значительной для того, чтобы исключить контакт головки крепежного элемента с боковой стенкой гнезда при нормальном уровне износа накладки. В накладках также имеются отверстия 46, совмещенные с отверстиями 48 в разрезных клиньях 10 и 12, а в перегородке вставки имеется вырез 32 для временной установки фиксирующего пальца, используемого в процессе установки.

В предпочтительном варианте реализации изобретения накладки изготавливаются из полиамидной смолы, хотя могут использоваться и другие износоустойчивые материалы, например смола Delrin, уретаны или UHMW. UHMW служит для обозначения ультравысокомолекулярного полиэтилена, предпочтительно имеющего молекулярный вес в диапазоне от примерно 3 миллионов до примерно 6 миллионов.

Накладки могут быть изготовлены из таких материалов отливкой или прессованием.

В процессе эксплуатации клинья 10 и 12 под действием смещающих средств, например цилиндрических пружин 44, смещаются вверх к наклонным поверхностям 18 и 20 внутри гнезда 22а, к фрикционной поверхности 30 и к боковым стенками гнезда, в результате чего обеспечивается опора для надрессорной балки и кузова вагона и гашение сил, способствующее выравниванию колесной тележки и уменьшению колебаний. При использовании износоустойчивых неметаллических накладок износ боковых стенок гнезд существенно уменьшается. Накладки 34 необычайно долговечны и характеризуются очень малым износом в процессе эксплуатации, но тем не менее они могут быть легко заменены, если будет обнаружено, что они имеют заметный износ. Накладки сравнительно недороги, могут быть быстро и легко заменены без использования сварки, и можно ожидать, что при периодических осмотрах и своевременных заменах они могут неограниченно продлить срок службы гнезд надрессорных балок.

Фрикционный клин (10, 12) содержит износные накладки (34) из полимерного материала, которые имеют износные поверхности между боковой стенкой гнезда надрессорной балки и боковой стороной клина. Увеличивается срок службы клина и гнезда. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фрикционный клиновый узел, содержащий разрезные фрикционные клинья для использования в колесной тележке железнодорожного вагона, причем колесная тележка содержит две боковые рамы, каждая из которых имеет расположенный по центру проем, надрессорную балку, проходящую через проемы боковых рам, и в надрессорной балке имеются гнезда, размещенные внутри проемов боковых рам и обращенные в направлении сторон проемов боковых рам, и в каждом из гнезд имеется наклонная часть задней стенки, причем наклонная часть задней стенки суживается по направлению от центральной зоны к боковым кромкам, прилегающим к боковым сторонам гнезда надрессорной балки, два разрезных клина внутри каждого гнезда, причем каждый клин имеет наклонную поверхность, взаимодействующую с одной из суживающихся частей стенки, смещающие средства для смещения клиньев вверх в направлении к суживающимся частям и в сторону от центральной зоны к боковым сторонам гнезда, и износные накладки из полимерного материала, которые имеют износные поверхности между боковой стенкой гнезда и боковой стороной клина для взаимодействия с поверхностью боковой стенки гнезда.

2. Клиновый узел по п.1, который дополнительно содержит средства для крепления износных накладок к боковым поверхностям клиньев с возможностью съема.

3. Клиновый узел по п.2, в котором средства для съемного крепления накладки к клину содержат крепежный элемент с резьбой, изготовленный из полимерного материала, и в износной накладке имеется отверстие, просверленное сквозь накладку с последующей раззенковкой для прохода в нем крепежного элемента, причем головка крепежного элемента заглублена в раззенкованной части отверстия так, чтобы внешняя поверхность головки не выступала за износную поверхность накладки.

4. Клиновый узел по п.1, в котором износные накладки изготовлены из полимерного материала, выбранного из группы, содержащей полиамидную смолу, смолу Delrin, ультравысокомолекулярный полиэтилен и уретаны.

5. Клиновый узел по п.4, в котором износные накладки изготавливаются литьем.