ВЫСОКОМОЩНЫЙ ВЫРАВНИВАЮЩИЙ ШАРНИР С КАЧАЮЩЕЙСЯ ПЛИТОЙ Российский патент 2013 года по МПК B61G5/02 B61G9/06 B61G9/24 

Изобретение относится к высокомощному выравнивающему шарниру с качающейся плитой, содержащему систему одинарной пружинной цилиндрической опоры для сильно нагруженных сцепных тяг для соединения железнодорожных вагонов в многозвенные вагонные секции вагонов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Высокомощные выравнивающие шарниры с системой одинарных пружинных цилиндрических опор на концах сцепных тяг для соединения вагонных единиц уже известны.

В DE 10246428.6 предложено решение с системой одинарных пружинных стоек.

В таком варианте выполнения расположенные со стороны приложения сжимающего воздействия упругие пластинчатые амортизирующие элементы монтируются в опорные сепараторы. Между верхним краем сепаратора и плитой упорного подшипника предусмотрено определенное свободное расстояние «a» для хода пружины и отклонения, которое расходуется при определенном угле отклонения сцепной тяги и при начальных продольных силах сжатия. После соприкосновения края сепаратора и плиты упорного подшипника существует жесткая связь между сцепной тягой и вагоном. Неамортизированная передача продольных сил при соударениях оказывает негативное воздействие и может привести к деформациям, к неспокойному ходу вагона и к образованию шума.

Далее, было предложено решение согласно DE 10 2005 034 527 с системой двойных пружинных цилиндрических опор. Этот вариант выполнения обеспечивает высокие возвратные моменты и улучшенную упругую связь под воздействием продольных сил сжатия. Оно обуславливает, наряду со своими значительными преимуществами, все же недостаток, состоящий в большом монтажном пространстве, которого часто нет в распоряжении, и, далее, в относительно большом собственном весе и высокой стоимости.

Задачей изобретения является создание высокомощного выравнивающего шарнира для сильно нагруженных сцепных тяг, который лишен недостатков известных решений и благодаря оптимальному принципу действия обеспечивает лучшие параметры выравнивающего шарнира при меньшем монтажном пространстве и в достаточной степени демпфированное присоединение к вагону при высоких продольных силах сжатия. Должны снизиться собственный вес секций вагонов и затраты на изготовление.

Согласно изобретению задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные дополнения к изобретению вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения. Сущность изобретения состоит в том, что на каждом конце сцепной тяги расположена с экономией места лишь одна конечная тяга с расположенной со стороны сжимающего воздействия пружинной цилиндрической (т.е. столбчатой) опорой, которая свою проходящую силу сжатия направляет по центру через подвижную качающуюся шайбу, которая в зависимости от потребности расположена перед или после расположенных со стороны сжимающего воздействия упругих шайб, и управляется с помощью ограничителей хода пружины с их имеющимися со стороны сжимающего воздействия ходами пружины и поверхностью обкатывания качающихся шайб, и в зависимости от угла отклонения сцепной тяги обеспечивает длительный упругий переход к нижней раме, зависящий от силы и угла.

В этом процессе является возможным получить уравновешенные большие возвратные моменты между сцепной тягой и кузовом вагона в зависимости от угла отклонения сцепной тяги и начальной продольной силы сжатия.

Другими признаками изобретения являются признаки, что в зависимости от условий работы и постановки задачи в качестве нормального случая, например, для решения проблемы надежности против схода с рельсов под воздействием продольных сил сжатия в случае товарных вагонов в маневровом режиме или в случае пассажирских вагонов для улучшения противоударной характеристики при столкновениях (авариях) предусмотрены два специальных варианта выполнения.

Так, например, в случае предложенного «нормального исполнения» расстояние между передаточными конечными точками опрокидывания выполнено меньшим, чем расстояние между ограничителями хода пружины.

В случае противоударного исполнения во избежание горизонтального и вертикального разламывания кузова вагона в случае удара расстояние между конечными точками опрокидывания выбирается как можно большим, чтобы обеспечить возможность воздействия большого возвратного момента, причем расстояние между передаточными конечными точками опрокидывания равно или больше, чем расстояние между ограничителями хода пружины.

Приведенное выше соответствующее изобретению решение характеризует вклад для оптимизации принципа выравнивающего шарнира, с помощью которого достигается относительное повышение эффективности, несмотря на минимальную потребность в месте и в отношении небольшого собственного веса и меньших затрат на изготовление и содержание. Повышается уровень надежности в работе с пассажирскими вагонами и легковесными товарными вагонными единицами.

Далее более подробно поясняются примеры выполнения изобретения на основе чертежей, на которых представлено:

Фиг.1,2,3 и 5 сечение B-B на фиг.4; Фиг.4 сечение A-A на фиг.1; Фиг.5.1 и 5.2 сечение B-B на фиг.4 при отклоненной сцепной тяге

Фиг.1, 2 и 3 показывают горизонтальное поперечное сечение трех вариантов выполнения высокомощных выравнивающих шарниров с качающейся плитой в «нормальном исполнении» с соответствующей изобретению системой. При этом на каждом конце между плитой 4 упорного подшипника, которая закреплена на нижней раме 1 вагона, и конечной плитой 3 сцепной тяги 2 находятся соответственно расположенные со стороны сжимающего воздействия упругие шайбы 6 и подвижно установленная качающаяся плита 9 выравнивающего шарнира. Расположение (система) ограничителей 10 хода пружины следует из фиг.4.

Для монтажа расположенной со стороны сжимающего воздействия упругой шайбы 6 пружинной цилиндрической опоры 5 посредством ограничителей 10 хода пружины в соединении с конечной плитой 3 сцепной тяги или с плитой 9 выравнивающего шарнира или же с плитой 4 упорного подшипника образуется подобное опорному сепаратору пространство 17.

Для симметричного и несимметричного перемещения ограничителей 10 хода пружин, которые обеспечивают и ограничивают оптимальное горизонтальное и вертикальное отклонение плит выравнивающего шарнира, предусмотрен соответственно имеющийся со стороны сжимающего воздействия ход F_w пружины. При отводе в сторону сцепной тяги на стороне отвода имеется первое несимметричное соприкосновение с ответной плитой.

Затем, при увеличении силы СПС продольного сжатия, качающаяся плита 9 снова вжимается обратно в подобное опорному сепаратору пространство. Введение нагрузки в качающуюся плиту 9 выравнивающего шарнира осуществляется соответственно через точку 13 передачи продольного сжатия, которая в случае решения «нормальное исполнение» заканчивается всесторонне у «передаточной конечной точки 14 опрокидывания». При этом расстояние между «передаточными конечными точками 14 опрокидывания» = размеру DKe ширины всегда меньше, чем расстояние между ограничителями 10 хода пружины. Благодаря этому обеспечивается, что даже при больших силах СПС продольного сжатия распределение нагрузки за счет возвратного опрокидывающего движения качающейся плиты 9 выравнивающего шарнира осуществляется еще значительней упруго за счет расположенной со стороны сжимающего воздействия упругой шайбы. Достигаемый максимальный возвратный момент для кузова вагона «нормального исполнения» достигается в этом случае с помощью плеча рычага половинного размера y=a_норм. горизонтальной плоскости и аналогично этому - в вертикальной плоскости.

Фиг.5, 5.1 и 5.2 показывают решение выравнивающего шарнира с качающейся плитой в комбинированном противоударном исполнении с горизонтальным и вертикальным воздействием, в частности, также для пассажирских вагонов.

Комбинированное противоударное исполнение соответствует нормальному исполнению для товарных вагонов вплоть до расположения ограничителей 10 хода пружины и образования качающейся плиты выравнивающего шарнира. Для повышения противоударной стабилизационной эффективности выбирается больше горизонтальная и вертикальная величина расстояния (удаления) между ограничителями 10 хода пружины. При этом расстояние между передаточными конечными точками 15 опрокидывания равно или больше, чем расстояние между ограничителями 10 хода пружины. Это во взаимосвязи с применением качающихся плит с горизонтальными и/или вертикальными поверхностями 12 обкатывания или также за счет соответствующей прерывистой поверхностной кривизны делает возможным следующий принцип конструкции согласно фиг.5, 5.1 и 5.2.

В нормальном режиме работы - с нормальными отклонениями (α_норм) сцепной тяги соответственно приблизительно радиусу пути 250-300 м - согласно фиг.5.1 точка 13 передачи продольной силы своим плечом a_норм рычага находится приблизительно в центре между продольной осью 18 сцепной тяги 2 и передаточной конечной точкой 15 опрокидывания соответственно расстоянию «y». При нормальных и бόльших силах СПС продольного сжатия передача сжатия остается упругой, качающаяся плита еще не ударяется в правый ограничитель 10 хода пружины.

Если действует более высокая ударная сила, также в паре с бόльшим углом α_0ударн. отклонения, то передача сил осуществляется непосредственно в точке 15 и тем самым на максимально большом плече a_ударн. рычага согласно фиг.5.2. Таким образом, действует максимально больший противоударный возвратный момент.

После этого экстремальная сила продольного сжатия через ограничители 10 хода пружины с их нажимными контактными поверхностями 11 и прилегающую качающуюся плиту 9 выравнивающего шарнира жестко - действуя прямо и непосредственно - вводится в плиту 4 упорного подшипника и тем самым в нижнюю раму 1, благодаря чему происходит быстрое и оптимальное противоударное действие.

Список ссылочных позиций

1 нижняя рама 2 сцепная тяга 3 конечная плита сцепной тяги 4 плита упорного подшипника 5 пружинная цилиндрическая опора 6 расположенная со стороны сжимающего воздействия упругая шайба 7 расположенная со стороны тягового воздействия упругая шайба 8 конечная часть тяги 9 качающаяся плита выравнивающего шарнира 10 ограничитель хода пружины 11 нажимные контактные поверхности 12 поверхность обкатывания качающейся плиты 13 точка передачи продольной силы 14 передаточная конечная точка опрокидывания - нормальное исполнение 15 передаточная конечная точка опрокидывания - противоударное исполнение 16 передающая силу сжатия поверхность прилегания 17 подобное опорному сепаратору пространство 18 продольная ось сцепной тяги СПС сила продольного сжатия R_H горизонтальный радиус выравнивающего шарнира R_v вертикальный радиус выравнивающего шарнира F_w имеющийся на стороне сжимающего воздействия ход пружины D_ah размер ширины через ограничители 10 хода пружины D_av размер высоты через ограничители 10 хода пружины D_ke размер ширины через передаточные конечные точки опрокидывания качающейся плиты 9 y расстояние от центра выравнивающего шарнира до передаточной конечной точки 15 опрокидывания S выступ α_{0 норм} угол отклонения сцепной тяги в нормальном положении α_{0 УДАРН} угол отклонения сцепной тяги в положении удара a_НОРМ максимальное плечо рычага возвратного шарнира в «нормальном исполнении» a_УДАРН максимальное плечо рычага возвратного шарнира в «ударном исполнении»

Группа изобретений относится к железнодорожному транспорту. Высокомощный выравнивающий шарнир с качающейся плитой по первому варианту содержит расположенную на конечной части тяги со стороны сжимающего воздействия упругую шайбу. Конечная часть тяги с пружинной цилиндрической опорой, расположенной со стороны сжимающего воздействия соединяет сцепную тягу через конечные плиты сцепной тяги с расположенными со стороны вагона плитами упорного подшипника нижних рам. Качающаяся плита выравнивающего шарнира находится между конечной плитой сцепной тяги и плитами упорного подшипника. На качающейся плите или на одной из передающих последующую силу сжатия поверхностей прилегания между качающейся плитой выравнивающего шарнира и частями, расположенными со стороны сцепной тяги или со стороны упорного подшипника, находится поверхность обкатывания качающейся плиты. Ограничители хода пружины со своими нажимными контактными поверхностями образуют подобное опорному сепаратору пространство для приема упругой шайбы. Высокомощный выравнивающий шарнир с качающейся плитой по второму варианту имеет «комбинированное противоударное исполнение» для увеличения действующего возвращающего эффекта выравнивающего шарнира при аварийных ситуациях. Расстояние между передаточными конечными точками опрокидывания равно или больше, чем расстояние между ограничителями хода пружины. Достигается уменьшение монтажного пространства, снижение собственного веса секций вагонов и обеспечение демпфирования при высоких продольных силах сжатия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Высокомощный выравнивающий шарнир с качающейся плитой для сильно нагруженных сцепных тяг для соединения железнодорожных вагонов в многозвенные вагонные секции и для получения горизонтальных и/или вертикальных возвратных моментов в кузовах вагонов во время возникновения более высоких нормальных или чрезвычайных сил (СПС) продольного сжатия в железнодорожном составе во избежание сходов с рельсов и их последствий, состоящий из расположенных на их концах конечных частей (8) тяги с, по меньшей мере, расположенной со стороны сжимающего воздействия упругой шайбой (6), отличающийся тем, что на каждом конце сцепной тяги только одна конечная часть (8) тяги с пружинной цилиндрической опорой (5), расположенной со стороны сжимающего воздействия, соединяет сцепную тягу (2) через конечные плиты (3) сцепной тяги с расположенными со стороны вагона плитами (4) упорного подшипника нижних рам (1), причем соответственно одна качающаяся плита (9) выравнивающего шарнира находится между конечной плитой (3) сцепной тяги и плитами (4) упорного подшипника, причем на самой качающейся плите (9) или на одной из передающих последующую силу сжатия поверхностей (16) прилегания между качающейся плитой (9) выравнивающего шарнира и частями, расположенными со стороны сцепной тяги или со стороны упорного подшипника, находится поверхность (12) обкатывания качающейся плиты, и причем ограничители (10) хода пружины со своими нажимными контактными поверхностями (11) расположены, по выбору, на конечной плите (3) сцепной тяги или на самой качающейся плите (9) выравнивающего шарнира или плите (4) упорного подшипника и при этом образуют подобное опорному сепаратору пространство (17) для приема упругой шайбы (6), расположенной со стороны сжимающего воздействия, и имеют определенное расстояние до соответствующей передающей силу сжатия поверхности (16) прилегания в направлении имеющегося со стороны сжимающего воздействия хода (F_w) пружины.

2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что поверхности (12) обкатывания качающейся плиты для смещения точки (13) передачи продольного сжатия при движениях качания имеют сферические или сформированные двухмерными поверхности для вертикального и/или горизонтального возвращающего действия выравнивающего шарнира.

3. Шарнир по п.1 или 2, отличающийся тем, что при образовании выравнивающих шарниров в «нормальном исполнении» расстояние между передаточными конечными точками (14) опрокидывания меньше, чем расстояние между ограничителями (10) хода пружины с нажимными контактными поверхностями (11).

4. Высокомощный выравнивающий шарнир с качающейся плитой для сильно нагруженных сцепных тяг для соединения железнодорожных вагонов в многозвенные вагонные секции и для получения горизонтальных и/или вертикальных возвратных моментов в кузовах вагонов во время возникновения более высоких нормальных или чрезвычайных сил (СПС) продольного сжатия в железнодорожном составе во избежание сходов с рельсов и их последствий, состоящий из расположенных на их концах конечных частей (8) тяги с, по меньшей мере, расположенной со стороны сжимающего воздействия упругой шайбой (6), отличающийся тем, что при образовании выравнивающих шарниров в «комбинированном противоударном исполнении» для увеличения действующего возвратного момента выравнивающего шарнира расстояние между передаточными конечными точками (15) опрокидывания равно или больше, чем расстояние между ограничителями (10) хода пружины с нажимными контактными поверхностями (11), причем качающаяся плита (9) выравнивающего шарнира со своими поверхностями (12) обкатывания имеет горизонтальный и/или вертикальный радиус R_H/R_V выравнивающего шарнира или также соответствующую прерывистую поверхностную кривизну, вследствие чего эта качающаяся плита (9) в нормальном режиме с нормальными отклонениями (α_0норм), соответственно закруглению пути приблизительно 250-300 м, обеспечивает положение точки (13) передачи продольной силы приблизительно на половине расстояния «у» от продольной оси (18) сцепной тяги (2) до передаточной конечной точки (15) опрокидывания - «комбинированное противоударное исполнение».