Подавитель автоколебаний виляния тележек грузовых вагонов - антивил В.В.Бодрова Российский патент 2017 года по МПК B61F5/02 

Устройство относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к ходовой части грузовых вагонов, и предназначено для подавления колебаний виляния всех типов существующих тележек и при разработке новых тележек в направлении улучшения их технико-эксплуатационных качеств.

Известен и принят в качестве прототипа подавитель виляния тележки грузового вагона - антивил Бодрова [1], включающий внешнюю по отношению к тележке жесткую горизонтальную раму из двух продольных и двух поперечных балок с регулируемыми средствами ограничения продольного и поперечного перемещения боковых рам тележки и средства подавления виляний, содержащие как минимум один, а предпочтительно два двуплечих рычага, вертикальные оси которых жестко закреплены в центрах поперечных балок внешней рамы, короткое плечо каждого рычага входит в кулисное сочленение с жестко закрепленным к хребтовой балке кузова вертикальным цилиндрическим упором, а длинное плечо шарнирно связано с возможностью поворота вокруг вертикальной оси с одним из концов двух одинаковых пневмоамортизаторов с возможностью закачивания воздуха в свои бесштоковые полости с регулируемой негерметичностью [2] (в дальнейшем ПА), вторые концы которых шарнирно соединены с возможностью поворота вокруг вертикальной оси с продольными противоположными балками внешней рамы. Каждый ПА включает цилиндрический корпус с дном и крышкой, поршень со штоком; крышка имеет впускное отверстие/отверстия с обратным клапаном, предотвращающим выход воздуха из штоковой полости наружу, поршень имеет сквозное отверстие/отверстия с обратным клапаном, предотвращающим выход воздуха из бесштоковой полости в штоковую, а в дне имеется отверстие малого диаметра.

Недостатки прототипа заключаются в следующем:

- При нежестком креплении горизонтальной рамы к не жестко скрепленным боковым рамам вполне вероятно некоторое свободное относительное перемещение боковых рам в продольном направлении, что оставляет возможность усиления малых колебаний виляния, например, на неровностях пути.

- Необходимость в жестко закрепленных к хребтовой балке вертикальных цилиндрических упорах требует выполнения комплекса работ на раме кузова перед установкой антивила на тележку.

- Вертикальные оси шарнирных креплений двуплечего рычага и ПА к горизонтальной раме означают их горизонтальное положение и размещение ПА в ее плоскости рядом с надрессорной балкой и с тягами тормозной системы, что ограничивает величину диаметра и длины ПА, следовательно, и их стопорящую способность, поэтому конструкция включает преимущественно четыре ПА, два двуплечих рычага и два вертикальных стержня на хребтовой балке, а это исключает использование такого антивила в четырехосных тележках.

- Силы давления поршней ПА направлены в противоположные стороны, поэтому их горизонтальные составляющие частично нейтрализуют друг друга.

Задачей изобретения является устранение необходимости в подготовительных работах на кузове для установки антивила на тележки, повышение его эффективности и универсальности, устранение сопротивления тележки с антивилом вхождению вагона в кривые пути и выходу из них.

Задача решается за счет того, что в подавителе автоколебаний тележек грузовых вагонов, включающем внешнюю по отношению к тележке жесткую горизонтальную раму и средства подавления виляний, содержащие двуплечий рычаг и два одинаковых пневмоамортизатора с возможностью закачивания воздуха в свои бесштоковые полости с регулируемой негерметичностью, согласно изобретению горизонтальная рама антивила жестко закреплена к боковым рамам тележки, оси шарнирных связей с ней двуплечего рычага и пневмоамортизатора горизонтальны, короткое плечо двуплечего рычага входит в кулисное зацепление с хребтовой балкой вагона, на его горизонтальной раме жестко закреплены два пневмозажима, максимально выдвинутые штоки которых касаются с обеих сторон хребтовой балки в прямой пути, бесштоковые полости пневмоамортизаторов соединены между собой и с цилиндрами пневмозажимов.

В прототипе при не жестко закрепленной горизонтальной раме антивила (в дальнейшем ГР) к боковым рамам тележки, во-первых, требуется установить антивил на свои колесные пары, во-вторых, для эффективности средств регулирования перемещения боковых рам необходима замкнутость по периметру ГР, что в принципе исключает возможность оборудования антивилами четырехосной тележки. Жесткое крепление ГР к боковым рамам тележки устраняет оба эти требования и позволяет расположить двуплечий рычаг и ПА за периметром тележки и ниже верха боковых рам, значит снять в пределах разумного ограничения на длину и диаметр ПА.

При горизонтальных осях шарниров двуплечий рычаг расположен вертикально, что устраняет потребность в жестко закрепленных к хребтовой балке вертикальных цилиндрических упорах и позволяет иметь кулисное зацепление непосредственно с хребтовой балкой при двух- и трехосных тележках или с кронштейнами соединительной балки четырехосной тележки.

При вхождении тележки в кривую пути или выходе из нее поршни ПА перемещаются, но суммарный объем соединенных трубопроводом бесштоковых полостей ПА практически не изменяется, поэтому антивил совершенно не оказывает сопротивления нормальному движению вагона.

При возникновении интенсивных колебаний виляния ПА засасывают воздуха на порядок больше, чем стравливается через отверстия малого диаметра, давление в бесштоковых полостях быстро увеличивается, энергия колебаний частично затрачивается на сжатие воздуха в ПА, а при равенстве давления в их бесштоковых полостях горизонтальные составляющие силы давления штоков на двуплечий рычаг равны и взаимно нейтрализуются, не стопоря его.

Пневмозажимы закреплены к ГР так, что упоры их предельно выдвинутых штоков касаются хребтовой балки в прямой пути и при атмосферном давлении в их цилиндрах не оказывают сопротивления поворотам тележки. С увеличением давления воздуха в их цилиндрах при поворотах тележки сила давления на поршни пневмозажимов создает крутящий момент, направленный на возвращение повернутой тележки в исходное положение, подавляя ее колебания.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

Фиг. 1 - Вид сбоку на тележку с антивилом.

Фиг. 2 - Вид сверху на тележку с антивилом.

Фиг. 3 - Разрез по А-А.

Фиг. 4 - Разрез по Б-Б.

ГР состоит из двух балок 1 (фиг. 1, 2, 4), жестко закрепленных к верхней части боковых рам 2 приваренными к ним лапами 3 и болтами 4 (фиг. 4), проходящими через технологические отверстия в боковых рамах 2, а также двух поперечин 5 (фиг. 2, 3). Между поперечинами 5 к балкам 1 шарнирно закреплены цилиндры 6 (фиг. 1-3) ПА, штоки 7 (фиг. 3) которых шарнирно закреплены к длинному плечу двуплечего рычага 8 с осью 9 (фиг. 2, 3), закрепленной между поперечинами 5 подшипниками 10 (фиг. 2). Короткое плечо рычага 8 (фиг. 3) шарнирно соединено со ползуном 11 в полости хребтовой балки 12 (фиг. 1, 3). На поперечинах 5 жестко закреплены пневмозажимы 13 (фиг. 1, 2), включающие цилиндр 14 (фиг. 3) с фланцем и поршень 15 со штоком и упором. Бесштоковые полости цилиндров 6 соединены между собой трубопроводом 16 и с цилиндрами 14 патрубками 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении продольные оси хребтовой балки 12 и тележки параллельны, ось симметрии двуплечего рычага 8 вертикальна. Давление воздуха в ПА и в цилиндрах 14 пневмозажимов 13 атмосферное.

При повороте тележки в кривую пути ползун 11 поворачивает двуплечий рычаг 8 вокруг оси 9, длинное плечо рычага 8 вдвигает шток 7 в один ПА и выдвигает из другого, соответственно бесштоковая полость одного ПА уменьшается, другого увеличивается, поэтому давление в них и в цилиндрах пневмозажимов 14 практически не увеличивается и никакого сопротивления поворотам тележки антивил не оказывает.

При возникновении колебаний виляния рычаг 8 интенсивно поворачивается в обе стороны, поршни, благодаря обратным клапанам на всасывающих и перепускных отверстиях ПА, интенсивно закачивают в их бесштоковые полости воздух, давление в них и в цилиндрах 14 быстро увеличивается, несмотря на некоторое стравливание воздуха через отверстия малого диаметра в днищах ПА. Давление воздуха в цилиндрах 14 прожимает поршни 15 к их фланцам. При очередном повороте тележки в процессе виляния хребтовая балка 12 через упор и шток соответствующего пневмозажима 13 вдавливает его поршень 15 в цилиндр 14, преодолевая силу давления в нем и, попутно, увеличивая это давление. Сила давления на днище цилиндра 14, равная силе давления на поршень 15, образует относительно оси шкворня тележки крутящий момент, направленный на возвращение тележки в исходное положение.

При некотором пороговом давлении воздуха сила давления на поршни 15 пневмозажимов запирает тележку в исходном положении. После прекращения виляния за несколько секунд избыточный воздух стравливается в атмосферу через отверстия в днищах ПА и пневмосистема антивила возвращается в исходное состояние.

Таким образом, предложенная конструкция антивила обеспечивает возможность использования его на всех типах тележек грузовых вагонов без подготовительных работ на кузове, не оказывает никакого сопротивления движению вагона в кривых пути и полностью подавляет колебания виляния за счет энергии колебаний.

Источники информации

1. Патент на корисну модель UA 88358 U, МПК: B61F 5/02; F16F 9/02; F16F 15/02. Публ. 11.03.2014. Бюл. №5.

2. Патент на корисну модель UA 88355 U, МПК: F16F 9/02; F16F 15/02; B61F 5/02. Публ. 11.03.2014. Бюл. №5.

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к подавителям автоколебаний виляния тележек грузовых вагонов. Подавитель автоколебаний виляния тележек грузовых вагонов включает жесткую горизонтальную раму и средства подавления виляний. Средства подавления виляний содержат двуплечий рычаг и два одинаковых пневмоамортизатора с возможностью закачивания воздуха в свои бесштоковые полости с регулируемой негерметичностью. Горизонтальная рама подавителя жестко прикреплена к боковым рамам тележки. Короткое плечо двуплечего рычага входит в кулисное зацепление с хребтовой балкой вагона. На горизонтальной раме жестко закреплены два пневмозажима, максимально выдвинутые штоки которых касаются с обеих сторон хребтовой балки в прямой пути. Бесштоковые полости пневмоамортизаторов соединены между собой и с цилиндрами пневмозажимов. Достигается повышение эффективности подавителя автоколебаний. 4 ил.

Подавитель автоколебаний виляния тележек грузовых вагонов, включающий внешнюю по отношению к тележке жесткую горизонтальную раму и средства подавления виляний, содержащие двуплечий рычаг и два одинаковых пневмоамортизатора с возможностью закачивания воздуха в свои бесштоковые полости с регулируемой негерметичностью, отличающийся тем, что горизонтальная рама подавителя жестко закреплена к боковым рамам тележки, оси шарнирных связей с ней двуплечего рычага и пневмоамортизаторов горизонтальны, короткое плечо двуплечего рычага входит в кулисное зацепление с хребтовой балкой вагона, на горизонтальной раме жестко закреплены два пневмозажима, максимально выдвинутые штоки которых касаются с обеих сторон хребтовой балки в прямой пути, бесштоковые полости пневмоамортизаторов соединены между собой и с цилиндрами пневмозажимов.