СТЕНД УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТОРМОЗНЫХ БАЛОК Российский патент 2018 года по МПК G01M13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области техники железнодорожных перевозок, в частности, к стендам усталостных испытаний для тормозных балок железнодорожных вагонов.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Тормозная балка железнодорожного вагона является важнейшей частью основного тормозного устройства для железнодорожных вагонов. При торможении транспортного средства тормозная балка может передавать тормозным колодкам тормозное усилие, производимое тормозным цилиндром, для достижения торможения транспортного средства. На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции тормозной балки. Тормозная балка 6 является треугольной балкой, содержащей поперечный стержень 61 в горизонтальном направлении и диагональные стержни 62, установленные на двух концевых частях поперечного стержня 61; диагональные стержни 62 наклонены вниз до пересечения в одной точке; распорка 63 балки установлена вертикально между этой точкой и поперечным стержнем 61; и при нормальной эксплуатации тормозная балка 6 расположена горизонтально.

Для обеспечения надежности эксплуатации тормозной балки необходимо проводить усталостные испытания тормозной балки. При проведении усталостных испытаний тормозной балки два конца поперечного стержня 61 тормозной балки соответственно проходят через два установочных отверстия в середине двух тормозных башмаков и соответственно закрепляются на тормозных башмаках. Моделируемую тормозную колодку устанавливают на моделируемой колесной паре при помощи тормозного башмака, при этом координация между моделируемой тормозной колодкой и ободом моделируемого колеса должна соответствовать фактическим условиям. Соединение между моделируемой тормозной колодкой и тормозным башмаком, а также соединение между моделируемой тормозной колодкой и моделируемыми колесами прочны настолько, чтобы гарантировать отсутствие проскальзывания в процессе нагрузки. Моделируемое колесо должно иметь степень свободы для вращения вокруг своей оси и степень свободы линейного перемещения для ограничения движения конца тормозной балки вдоль касательного направления к поверхности качения колеса. После соответствующей установки тормозной балки к ней одновременно прикладывают нагрузку давлением и тангенциальную нагрузку, при этом нагрузку давлением, воздействующую на отверстие стойки балки, изменяют в диапазоне от 0 до 104,5 кН, а тангенциальную нагрузку, действующую между ободом моделируемого колеса и двумя моделируемыми тормозными колодками, изменяют в диапазоне от -43,7 кН до 43,7 кН.

В настоящее время существует три типа стендов усталостных испытаний тормозных балок. Первый тип характеризуется поперечной установкой тормозных балок. Несмотря на то, что в стендах данного типа направление, в котором тормозная балка помещается на испытательный стенд, согласуется с тем, что имеет место при практическом применении, усталостное испытание может проводиться одновременно лишь на одной тормозной балке, то есть является низкоэффективным. Второй тип также характеризуется поперечным размещением тормозных балок. На стенде второго типа одновременно могут испытываться две тормозные балки, при этом нагрузка давлением прикладывается поперечным приводом, а тангенциальная нагрузка прикладывается вертикальным приводом. Однако испытательный стенд этого типа занимает большое пространство, и нагрузка должна прикладываться соответственно в поперечном и вертикальном направлениях. Таким образом, испытательный стенд имеет сложную конструкцию, и поскольку нет возможности менять моделируемые колеса с разными диаметрами, испытательный стенд нельзя адаптировать к тормозным балкам разных типов. Третий тип испытательного стенда представляет собой портальный испытательный стенд. На стенде третьего типа тормозные балки размещают вертикально, и одновременно можно испытывать две тормозные балки, при этом и нагрузка давлением, и тангенциальная нагрузка прикладываются вертикальным приводом. Конструкция испытательного стенда этого типа в целом имеет относительно низкую жесткость, при этом в процессе усталостного испытания наблюдается относительно высокая деформация, и, следовательно, оказывается влияние на частоту испытательного нагружения и эффективность испытания. В настоящее время максимальная частота испытательного нагружения составляет 2,3 Гц. Портальная часть испытательного стенда имеет низкую прочность, и с большой вероятностью в элементах портальной конструкции будут возникать усталостные трещины. В соединительной части между испытательным стендом и испытуемой тормозной балкой имеется слишком много зазоров, и отрегулировать эти зазоры трудно.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая заявка представляет стенд усталостных испытаний тормозных балок, имеющий портальную конструкцию с подкосами, благодаря которым может быть увеличена жесткость испытательного стенда в вертикальном и поперечном направлениях; только небольшая деформация возникает во время испытания, частота нагружения испытательного стенда дополнительно улучшается, и таким образом повышается эффективность испытания.

Для достижения вышеупомянутых целей в настоящей заявке используются следующие технические решения.

Стенд усталостных испытаний тормозных балок для одновременного испытания усталостной прочности двух тормозных балок содержит: станину и четыре вертикальные стойки, расположенные вертикально относительно станины и разнесенные по станине с интервалами; от левой стороны к правой стороне станины последовательно расположены первая вертикальная стойка, вторая вертикальная стойка, третья вертикальная стойка и четвертая вертикальные стойка, причем первый привод касательной нагрузки, выполненный с возможностью приложения касательной нагрузки, установлен вертикально между первой вертикальной стойкой и второй вертикальной стойкой, при этом моделируемые колеса установлены на передней стороне и задней стороне нижней части первого привода касательной нагрузки; привод нагрузки давлением, выполненный с возможностью приложения нагрузки давлением, установлен вертикально между второй вертикальной стойкой и третьей вертикальной стойкой; второй привод касательной нагрузки, выполненный с возможностью приложения касательной нагрузки, установлен вертикально между третьей вертикальной стойкой и четвертой вертикальной стойкой, при этом моделируемые колеса установлены на передней стороне и задней стороне нижней части второго привода касательной нагрузки; второй привод касательной нагрузки и первый привод касательной нагрузки расположены симметрично относительно привода нагрузки давлением как центра; и две тормозные балки установлены вертикально на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек, при этом два конца тормозной балки удерживаются на ободах моделируемых колес.

Предпочтительно на каждой нижней части первого привода касательной нагрузки и второго привода касательной нагрузки предусмотрена балка распределения тангенциальной нагрузки, выполненная с возможностью восприятия касательной нагрузки, при этом каждая из балок распределения касательной нагрузки расположена горизонтально в переднем и заднем направлениях и является вертикальной относительно вертикальных стоек; два конца балки распределения касательной нагрузки соответственно соединены с моделируемыми колесами, расположенными на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек, для распределения касательной нагрузки на моделируемые колеса, расположенные на двух сторонах приводов касательной нагрузки.

Предпочтительно моделируемое колесо имеет цилиндрическую форму, при этом верхняя поверхность дуги и нижняя поверхность дуги моделируемого колеса цилиндрической формы являются дуговыми поверхностями качения с разными диаметрами, чтобы моделировать колеса двух разных диаметров на одном и том же моделируемом колесе.

Предпочтительно на переднем колесе и заднем колесе моделируемых колес предусмотрены экраны; и соединительные балки, устанавливаемые с балкой распределения касательной нагрузки, установлены в экранах и закреплены клиньями.

Предпочтительно на ободе моделируемого колеса предусмотрена моделируемая тормозная колодка, соответствующая радиусу обода, при этом на моделируемой тормозной колодке предусмотрен тормозной башмак, и между моделируемым колесом и тормозным башмаком предусмотрено устройство устранения зазоров для устранения зазора между тормозным башмаком и моделируемым колесом.

Предпочтительно на нижней части привода нагрузки давлением предусмотрена балка распределения нагрузки давлением, выполненная с возможностью распределения нагрузки давлением; балка распределения нагрузки давлением расположена горизонтально в переднем и заднем направлениях и является вертикальной относительно вертикальных стоек, причем штифты обратного раскоса, выполненные с возможностью установки на них распорок тормозных балок, установлены на двух концах балки распределения нагрузки давлением; и распорки балки тормозной балки установлены на штифтах обратного раскоса для восприятия нагрузки давлением, распределенной приводом нагрузки давлением.

Предпочтительно на обоих концах балки распределения нагрузки давлением предусмотрены U-образные соединительные звенья, и поверх каждого U-образного соединительного звена предусмотрено перевернутое V-образное соединительное звено раскоса; два конца одного U-образного соединительного звена соединены с двумя концами одного соединительного звена раскоса; на соединительном звене раскоса предусмотрен штифт обратного раскоса; штифт обратного раскоса выполнен с возможностью удерживать распорку балки тормозной балки в вертикальном положении и передает нагрузку давлением на тормозную балку.

Предпочтительно на нижней части первого привода касательной нагрузки предусмотрено устройство обратной связи, выполненное с возможностью выполнения испытаний обратной связи по касательной нагрузке, и устройство обратной связи содержит датчик, выполненный с возможностью определения интенсивности силы обратной реакции на тангенциальную нагрузку.

Предпочтительно на передней стороне и задней стороне вертикальной стойки предусмотрены подкосы.

Предпочтительно на стенде усталостных испытаний тормозных балок предусмотрены моделируемые скаты, и два конца тормозной балки проходят через тормозной башмак с размещением в моделируемых скатах. В частности, направляющие втулки на двух концах тормозной балки расположены в моделируемых скатах. При реальных испытаниях и в целях лучшего закрепления тормозной балки на испытательном стенде используются и моделируемые скаты, и направляющие втулки на двух концах тормозной балки, и поскольку они относятся к предыдущему уровню техники, то здесь они более не будут упоминаться.

Предпочтительно подкосы включают первую группу подкосов, расположенных спереди и сзади первой вертикальной стойки, и вторую группу подкосов, расположенных спереди и сзади четвертой вертикальной стойки; и моделируемый скат расположен на кронштейне между первой вертикальной стойкой и первой группой подкосов или на кронштейне между четвертой вертикальной стойкой и второй группой подкосов.

Предпочтительно на левой стороне первой вертикальной стойки и на правой стороне четвертой вертикальной стойки предусмотрены трапы.

Предпочтительно поверх вертикальных стоек предусмотрена горизонтальная платформа.

Предусмотрено устройство устранения зазоров, которое может быть выполнено с возможностью устранять зазор между моделируемым колесом и тормозным башмаком во время усталостных испытаний тормозных балок на стенде, и содержащее при этом соединительный блок, выполненный с возможностью соединения моделируемого колеса и тормозного башмака; при этом верхняя часть соединительного блока представляет собой трапециевидный конец, соответствующий трапециевидному пазу на тормозном башмаке, причем две стороны трапециевидного конца представляют собой покатые поверхности; на покатой поверхности образован открытый паз; и в открытом пазе предусмотрен регулировочный блок, имеющий возможность перемещения в открытом пазе, и зазор между стороной верхней части соединительного блока и тормозным башмаком устраняется изменением положения регулировочного блока внутри открытого паза.

Предпочтительно на внутренней поверхности регулировочного блока предусмотрен выступ, и покатая поверхность имеет направление наклона, противоположное направлению наклона внутренней поверхности регулировочного блока. Более предпочтительно, направление наклона открытого паза противоположно направлению наклона выступа, и они совместно действуют для устранения зазора.

Предпочтительно открытый паз расположен вдоль направления наклона покатой поверхности, открытый паз представляет собой паз в форме полудуги, и на регулировочном блоке предусмотрен полуцилиндрический выступ, соответствующий открытому пазу.

Предпочтительно регулировочная пластина, выполненная с возможностью предотвращения ослабления регулировочного блока, установлена на стороне трапециевидного конца соединительного блока, и соединительный блок и регулировочная пластина соединены болтами.

Предпочтительно на покатой поверхности на каждой стороне соединительного блока выполнены два открытых паза для увеличения площади контакта между устройством устранения зазоров и тормозным башмаком.

Предпочтительно верхняя поверхность соединительного блока представляет собой наклонную поверхность, согласующуюся с монтажной поверхностью тормозного башмака.

По сравнению с предыдущим уровнем техники у настоящей заявки имеются следующие преимущества и полезные эффекты.

Во-первых, стенд усталостных испытаний тормозных балок согласно настоящему изобретению имеет портальную конструкцию с подкосами, благодаря чему может быть увеличена жесткость испытательного стенда в вертикальном и поперечном направлениях, при этом во время испытания возникает лишь незначительная деформация, дополнительно увеличивается частота испытательного нагружения испытательного стенда, что приводит к повышению эффективности испытаний. В то же время стенд усталостных испытаний тормозных балок характеризуется относительно высокой прочностью и низким напряжением в процессе испытаний. Таким образом может быть значительно увеличен срок службы по усталостной прочности конструкции самого испытательного стенда, а также продлен срок его эксплуатации.

Во-вторых, благодаря использованию в стенде усталостных испытаний тормозных балок согласно настоящему изобретению колес с разными диаметрами на двух боковых поверхностях моделируемых колес, могут одновременно быть смоделированы колеса двух разных диаметров. При необходимости замены испытуемых образцов разных типов нет необходимости снимать, а затем ставить моделируемые колеса разных диаметров. Моделируемые колеса разных диаметров могут быть просто и удобно заменены лишь поворотом моделируемых колес.

В-третьих, стенд усталостных испытаний тормозных балок согласно настоящему изобретению имеет определенные пути передачи нагрузки давлением и касательной нагрузки; благодаря использованию устройства обратной связи по касательной нагрузке и после приложения переданной тангенциальной нагрузки к тормозной балке значение нагрузки может быть проверено. Испытательный персонал может прилагать нагрузку к приводу или настраивать конфигурацию испытательного стенда вовремя, чтобы обеспечить точность результатов испытаний.

В-четвертых, размещение в стенде усталостных испытаний согласно настоящему изобретению устройства устранения зазоров между тормозным башмаком и моделируемым колесом увеличивает частоту испытательного нагружения и повышает достоверность результатов испытаний.

В-пятых, устройство устранения зазоров в стенде усталостных испытаний тормозных балок устраняет зазор посредством взаимодействия соединительного блока с открытым пазом, имеющим наклон, и регулировочного блока, имеющего противоположный наклон. Таким образом реализованы и бесступенчатое регулирование положения регулировочного блока, и передача нагрузок.

В-шестых, для устройства устранения зазоров в стенде усталостных испытаний тормозных балок, на каждой боковой поверхности соединительного блока предусмотрены верхний регулировочный блок и нижний регулировочный блок для увеличения площади контакта между плоским участком на задней части регулировочного блока и трапециевидным пазом тормозного башмака. Таким образом обеспечено лучшее ограничение и реализована передача нагрузок.

В-седьмых, для устройства устранения зазоров в стенде усталостных испытаний тормозных балок, соединительный блок и регулировочный блок вступают во взаимодействие по цилиндрической поверхности таким образом, что цилиндрический регулировочный блок имеет определенную степень свободы по вращению и поэтому адаптируется к неровностям трапециевидного паза тормозного башмака, обусловленным производственными допусками, и соответствует трапециевидному пазу тормозного башмака.

В-восьмых, для устройства устранения зазоров в стенде усталостных испытаний тормозных балок, регулировочная пластина установлена на конечной части соединительного блока, так что регулировочный блок после регулировки зазоров может быть зафиксирован, и таким образом предотвращается непредвиденное скольжение регулировочного блока вследствие вибрации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг. 1 – принципиальная схема конструкции тормозной балки;

фиг. 2 – вид спереди стенда усталостных испытаний тормозных балок;

фиг. 3 – вид в разрезе в направлении А–А, представленном на фиг. 2;

фиг. 4 – схематический вид распределения касательной нагрузки;

фиг. 5 – схематический вид распределения нагрузки давлением;

фиг. 6 – принципиальная схема конструкции тормозного башмака;

фиг. 7 – принципиальная схема конструкции тормозной колодки;

фиг. 8 – вид спереди устройства устранения зазоров;

фиг. 9 – вид сбоку частичной конструкции устройства устранения зазоров;

фиг. 10 – вид сбоку соединительного блока; и

фиг. 11 – вид спереди соединительного блока;

на которых:

1 – станина; 2 – моделируемое колесо; 21 – моделируемая тормозная колодка; 22 – устройство устранения зазоров; 221 – регулировочная пластина; 222 – соединительный блок; 2221 – открытый паз; 2222 – монтажное отверстие; 2223 – трапециевидный конец; 2224 – покатая поверхность; 223 – регулировочный блок; 2231 – выступ; 224 – регулировочный болт; 225 – болт; 23 – соединительная балка; 231 – клин; 24 – балка распределения касательной нагрузки; 25 – U-образный паз; 3 – первый привод касательной нагрузки; 4 – второй привод касательной нагрузки; 5 – привод нагрузки давлением; 51 – балка распределения нагрузки давлением; 52 – штифт обратного раскоса; 53 – U-образное соединительное звено; 54 – соединительное звено раскоса; 6 – тормозная балка; 61 – поперечный стержень; 62 – диагональный стержень; 63 – распорка балки; 7 – устройство обратной связи; 81 – первая вертикальная стойка; 82 – вторая вертикальная стойка; 83 – третья вертикальная стойка; 84 – четвертая вертикальная стойка; 9 – подкос; 10 – тормозной башмак; и 101 – трапециевидный паз.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет подробно описано ниже в соответствии с примерными вариантами осуществления. Однако следует понимать, что, если не указано иное, элементы, конструкции и функции одного варианта осуществления могут быть выгодно объединены в других вариантах осуществления. В то же время в плане описания настоящего изобретения следует отметить, что ориентации или взаимные отношения положений, обозначенные в конструкции стенда усталостных испытаний тормозных балок такими терминами как «верхний», «нижний», «передний», «задний», «верх», «низ», представляют собой позиционные отношения, иллюстрируемые на основе фиг. 2. Эти термины используются исключительно для удобства и упрощения описания настоящего изобретения, а не для указания или подразумевания того, что предполагаемые устройство или элемент должны иметь конкретную ориентацию или же должны быть смонтированы и эксплуатироваться в конкретном положении. Следовательно, они не должны считаться ограничениями для настоящего изобретения. На графических материалах, представленных в настоящей заявке, направления взгляда, представленные на фиг. 3—7, 9 и 10 можно считать согласованными друг с другом. Кроме того, такие термины как «первый», «второй», «третий» и т. д., используются исключительно для описания и не могут рассматриваться как указывающие или подразумевающие относительную важность.

Фиг. 2 в настоящей заявке представляет собой вид спереди стенда усталостных испытаний тормозных балок. Стенд усталостных испытаний тормозных балок для одновременного испытания усталостной прочности двух тормозных балок содержит: станину 1 и четыре вертикальные стойки, расположенные вертикально относительно станины 1 и разнесенные по станине 1 с интервалами; от левой стороны к правой стороне станины 1 последовательно расположены первая вертикальная стойка 81, вторая вертикальная стойка 82, третья вертикальная стойка 83 и четвертая вертикальная стойка 84, с тремя интервалами, образуемыми между четырьмя разнесенными с интервалами вертикальными стойками, при этом первый привод 3 касательной нагрузки, выполненный с возможностью приложения касательной нагрузки, установлен вертикально между первой вертикальной стойкой 81 и второй вертикальной стойкой 82, при этом моделируемые колеса 2 симметрично установлены на передней стороне и задней стороне нижней части первого привода 3 касательной нагрузки; привод 5 нагрузки давлением, выполненный с возможностью приложения нагрузки давлением, установлен вертикально между второй вертикальной стойкой 82 и третьей вертикальной стойкой 83; второй привод 4 касательной нагрузки, выполненный с возможностью приложения касательной нагрузки, установлен вертикально между третьей вертикальной стойкой 83 и четвертой вертикальной стойкой 84, при этом моделируемые колеса 2 симметрично установлены на передней стороне и задней стороне нижней части второго привода 4 касательной нагрузки; второй привод 4 касательной нагрузки и первый привод 3 касательной нагрузки расположены симметрично относительно привода 5 нагрузки давлением как центра; и две тормозные балки 6 установлены вертикально на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек. На фиг. 2 видимой является только тормозная балка 6, расположенная на передней стороне, при этом два конца тормозной балки 6 закреплены на ободах двух моделируемых колес 2. В одном варианте осуществления моделируемая тормозная колодка 21 установлена на моделируемом колесе 2, при этом предусмотрено размещение тормозного башмака 10 на моделируемой тормозной колодке 21; и тормозная балка 6 закреплена на моделируемых тормозных колодках 21 при помощи тормозных башмаков 10.

В вышеуказанном расположении «расположенный вертикально» означает «расположенный вертикально по отношению к земле»; жесткость стенда усталостных испытаний тормозных балок в вертикальном направлении выше по сравнению с конструкцией в известном уровне техники, имеющей две вертикально расположенные вертикальные стойки, и это способствует повышению частоты нагружения.

Как показано на фиг. 3 и фиг. 4 настоящей заявки, балка 24 распределения касательной нагрузки, выполненная с возможностью восприятия касательной нагрузки, предусмотрена на каждой нижней части первого привода 3 касательной нагрузки и второго привода 4 касательной нагрузки, при этом каждая из балок 24 распределения касательной нагрузки расположена горизонтально в переднем и заднем направлениях и является вертикальной относительно вертикальных стоек; два конца балки 24 распределения касательной нагрузки соответственно соединены с моделируемыми колесами 2, которые расположены на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек, для распределения касательной нагрузки на моделируемые колеса 2, расположенные на двух сторонах привода касательной нагрузки. В одном варианте осуществления моделируемые колеса 2 располагают симметрично таким образом, что балка 24 распределения касательной нагрузки после получения касательной нагрузки может равномерно распределять касательную нагрузку на два конца.

Как показано на фиг. 4, касательную нагрузку прикладывают к касательным направлениям окружностей с радиусом обода моделируемых колес 2, на горизонтальных радиусах моделируемых колес 2 предусматривают круглые штифты для соответствующего соединения с двумя концами балки 24 распределения касательной нагрузки.

Кроме того, в настоящем изобретении для адаптации к моделируемым колесам разных типов и уменьшения количества замен моделируемых колес моделируемые колеса 2 в настоящем изобретении предпочтительно выполняют в цилиндрической форме, т. е. одно моделируемое колесо 2 содержит две противолежащие торцевые поверхности, расположенные вертикально, и две дугообразные поверхности, соединяющие вместе две торцевые поверхности. Когда моделируемое колесо 2 установлено, дугообразные поверхности моделируемых колес 2 располагаются одна сверху, а другая снизу. Дугообразные поверхности моделируемого колеса, имеющего цилиндрическую форму, представляют собой поверхности качения с разными диаметрами. Таким образом, при необходимости моделирования колес разных диаметров можно моделировать колеса двух разных диаметров на одном и том же моделируемом колесе при помощи простого поворота на определенный угол. Чтобы дополнительно проиллюстрировать преимущества моделируемых колес цилиндрической формы в настоящем изобретении, в качестве примера описан конкретный вариант осуществления. Для проведения усталостных испытаний тормозных балок L-B (диаметр колеса 840 мм, угол отклонения осевой линии тормозного башмака 12°) и тормозных балок L-B1 (диаметр колеса 915 мм, угол отклонения тормозного башмака 14°) на моделируемом колесе соответственно спроектированы две дугообразные поверхности качения диаметром 840 мм и 915 мм. Переключение между двумя диаметрами колес можно выполнить, просто повернув моделируемое колесо на 180°.

Далее, в соответствии с фиг. 4, в переднем колесе и заднем колесе моделируемых колес 2 предусмотрены экраны (расположены внутри моделируемых колес, не показаны); и соединительные балки 23, монтируемые с балкой 24 распределения касательной нагрузки, установлены в экранах и закреплены клиньями 231.

На ободе моделируемого колеса 2 предусмотрена моделируемая тормозная колодка 21, соответствующая радиусу обода, а на моделируемой тормозной колодке 21 предусмотрен тормозной башмак 10 тормозной балки, при этом между моделируемым колесом 2 и тормозным башмаком 10 предусмотрено трапециевидное устройство 22 устранения зазоров для устранения зазора между тормозным башмаком 10 и моделируемым колесом 2. В другом варианте осуществления на моделируемом колесе 2 выполнен U-образный паз 25, с возможностью размещения нижней части устройства 22 устранения зазоров. Здесь для удобства расположения устройства 22 устранения зазоров удалена задняя часть 211 моделируемой тормозной колодки 21. Таким образом, моделируемая тормозная колодка 21 представляет собой тормозную колодку, разделенную на сегменты, при этом верхняя часть устройства 22 устранения зазоров расположена в трапециевидном пазе тормозного башмака 10, а его нижняя часть расположена в U-образном пазе 25.

Моделируемое колесо 2 в настоящем изобретении может быть изготовлено из стальных пластин методом сварки, центральное отверстие формируют из круглой стали методом фрезерования, а диск моделируют двумя стальными пластинами 16 мм. Поскольку используется только область контакта поверхности качения с моделируемой тормозной колодкой 21, моделируемое колесо 2 имеет цилиндрическую форму, и часть окружности удалена для создания точек, на которые действует касательная нагрузка, и U-образный паз 25 выполнен так, чтобы соединять моделируемое колесо с тормозным башмаком тормозной балки при помощи устройства устранения зазоров. Для координации с ободом моделируемого колеса поперечный стержень 61 тормозной балки 6 не является линейным, но имеет наклон 1:20. Таким образом, наклон 1: 20 создают на монтажной поверхности тормозной колодки. Участок поверхности качения моделируемого колеса в настоящем изобретении имеет степень конусообразности 1:20, так что после установки моделируемой тормозной колодки 21 на тормозной башмак 10 между моделируемой тормозной колодкой 21 и моделируемым колесом 2 формируется взаимодействие без зазоров. Кроме того, для достижения взаимодействия без зазоров в вариантах осуществления настоящего изобретения верхняя поверхность и нижняя поверхность моделируемой тормозной колодки 21 являются цилиндрической поверхностью и конической поверхностью, выполненными с возможностью взаимодействия с тормозным башмаком и моделируемым колесом 2, соответственно.

Фиг. 5 в настоящей заявке представляет собой схематический вид распределения нагрузки давлением. На нижней части привода 5 нагрузки давлением предусмотрена балка 51 распределения нагрузки давлением, выполненная с возможностью распределения нагрузки давлением, эта балку 51 распределения нагрузки давлением располагают горизонтально в переднем и заднем направлениях и вертикально относительно вертикальных стоек, причем штифты 52 обратного раскоса, выполненные с возможностью установки на них распорок 63 тормозной балки, установлены на двух концах балки 51 распределения нагрузки давлением; и распорки 63 тормозной балки установлены на штифтах 52 обратного раскоса для восприятия нагрузки давлением, распределенной приводом 5 нагрузки давлением.

В другом варианте осуществления, как показано на фиг. 5, на нижней части привода 5 нагрузки давлением предусмотрена балка 51 распределения нагрузки давлением, выполненная с возможностью распределения нагрузки давлением, при этом балка 51 распределения нагрузки давлением расположена горизонтально в переднем и заднем направлениях и вертикально относительно вертикальных стоек; на обоих концах балки 5 распределения нагрузки давлением предусмотрены симметрично расположенные U-образные соединительные звенья 53, при этом поверх каждого U-образного соединительного звена 53 предусмотрено перевернутое V-образное соединительное звено 54 раскоса; два конца одного U-образного соединительного звена 53 прикреплены к двум концам одного соединительного звена 54 раскоса; на соединительном звене 54 раскоса предусмотрен штифт 52 обратного раскоса; распорка 63 балки тормозной балки расположена на штифте 52 обратного раскоса и удерживается вертикально.

В приведенном выше описании привод 5 нагрузки давлением равномерно прикладывает нагрузку к двум распоркам 63 двух тормозных балок посредством балки 51 распределения нагрузки давлением, при этом два конца балки 51 распределения нагрузки давлением соответственно соединены со штифтами 52 обратного раскоса. Это делает максимальную нагрузку привода 5 нагрузки давлением вдвое большей по сравнению с оговоренной нагрузкой давлением. При передаче нагрузки давлением места соединения распорок 63 балки и привода 5 нагрузки давлением связаны штифтами (штифтами 52 обратного раскоса). Это имеет следующие преимущества, заключающиеся в том, что количество свариваемых элементов конструкции уменьшается, количество элементов обработки увеличивается, а точность сборки повышается. В то же время конструкция может слегка проворачиваться вокруг штифтов 52 обратного раскоса, и действующее расстояние силы может оставаться неизменным. Рассогласование участвующих в испытаниях монтажных частей, связанное с допусками производства и сборки тормозных балок, вполне может быть преодолено, и при этом может быть соблюдена точность нагрузки.

В другом варианте осуществления, как показано на фиг. 2, на нижней части первого привода 3 касательной нагрузки предусмотрено устройство 7 обратной связи, выполненное с возможностью выполнения испытаний обратной связи по касательной нагрузке, причем устройство 7 обратной связи содержит датчик, выполненный с возможностью измерения интенсивности силы ответной реакции на касательную нагрузку.

Для обеспечения большей прочности конструкции данного изобретения на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек также могут быть предусмотрены подкосы 11, находящиеся в наклонном положении.

Для удобства обслуживания в настоящем изобретении на левой стороне первой вертикальной стойки 81 и на правой стороне четвертой вертикальной стойки 84 могут быть предусмотрены стремянки для передвижения по ним персонала, а поверх вертикальных стоек предусмотрена горизонтальная платформа для обслуживания и монтажа конструкции.

В известном уровне техники тормозная колодка транспортного средства установлена на тормозном башмаке 10, причем тормозная колодка и тормозной башмак 10 соединены штифтом тормозной колодки, а тормозная колодка размещена на внутренней стороне тормозного башмака 10. Как показано на фиг. 7, на тормозной колодке имеется трапециевидная задняя часть 211, выступающая наружу на тормозной колодке. Как показано на фиг. 6, на нижней части тормозного башмака 10 предусмотрен внутренний вогнутый трапециевидный паз 101, соответствующий задней части 211 тормозной колодки 21. Таким образом, участок соединения между задней частью 211 тормозной колодки и трапециевидным пазом 101 имеет трапециевидную форму. В качестве предпочтительного варианта осуществления, при проведении усталостных испытаний тормозной балки, для обеспечения размещения устройства устранения зазоров, заднюю часть 211 тормозной колодки моделируемой тормозной колодки 21 в этом варианте осуществления удаляют. Таким образом, моделируемая тормозная колодка 21 представляет собой тормозную колодку, разделенную на два отдельных сегмента. Моделируемую тормозную колодку 21 размещают на внутренней стороне тормозного башмака 10 между тормозным башмаком 10 и моделируемым колесом 2, при этом между тормозным башмаком 10 и моделируемым колесом 2 предусматривают устройство 22 устранения зазоров, чтобы обеспечить частоту испытательного нагружения и избежать дополнительного воздействия на испытание.

Фиг. 8 и фиг. 9 в настоящей заявке представляют собой соответственно вид спереди и вид сбоку устройства устранения зазоров (на основе фиг. 2). Представленное на графических материалах устройство 22 устранения зазоров, которое может быть использовано для устранения зазора между моделируемым колесом 2 и тормозным башмаком 10 в процессе проведения усталостных испытаний тормозных балок, содержит соединительный блок 222, выполненный с возможностью соединения моделируемого колеса 2 и тормозного башмака 10. Верхняя часть соединительного блока 222 является трапециевидным концом 2223, входящим в трапециевидный паз 101 тормозного башмака 10, при этом две стороны трапециевидного конца 2223 являются покатыми поверхностями 2224 (как показано на фиг. 10). На покатой поверхности 2224 выполнен открытый паз 2221. Регулировочный блок 223, выполненный с возможностью перемещения в открытом пазе 2221, входит в открытый паз 2221, при этом зазор между стороной верхней части соединительного блока и тормозным башмаком 10, т. е. зазор между покатой поверхностью 2224 и трапециевидным пазом 101 тормозного башмака, устраняют изменением положения регулировочного блока 223 внутри открытого паза 2221. А именно, как показано на фиг. 9 и фиг. 10, верхняя часть соединительного блока 222 является трапециевидным концом 2223, соответствующим трапециевидному пазу 101 тормозного башмака 10.

Фиг. 10 и фиг. 11 соответственно представляют собой вид сбоку и вид спереди соединительного блока. В одном варианте осуществления открытый паз 2221 расположен вдоль направления наклона покатой поверхности 2224 трапециевидного конца, предпочтительно проходя через переднюю торцевую поверхность и заднюю торцевую поверхность соединительного блока 222. Открытый паз 2221 является полукруглым пазом. На регулировочном блоке 223 предусмотрен полуцилиндрический выступ 2231, соответствующий открытому пазу 2221.

В одном варианте осуществления толщина регулировочного блока 223 уменьшается в направлении внутрь от поверхности трапециевидного конца 2223, при этом его изменяющийся наклон противоположен покатой поверхности 2224. На фиг. 9 показана структура, в которой толщина регулировочного блока 223 уменьшается от передней части к задней. Таким образом, при необходимости устранения зазора, положение регулировочного блока 223 регулируют так, что выступ 2231 перемещается внутрь вдоль открытого паза 2221. Всегда имеется положение, в котором внешняя сторона регулировочного блока 223 и сторона трапециевидного паза 101 тормозного башмака параллельны и контактируют друг с другом. Принцип действия при этом подобен принципу действия клинового соединения.

Кроме того, открытый паз 2221 и выступ 2231 являются предпочтительно полукруглыми, что предоставляет следующие преимущества: при необходимости регулировки положения благодаря контакту дуговых поверхностей существует определенная вращательная степень свободы, и поэтому вращение становится более легким. Это приемлемо для контактных поверхностей, имеющих кривизну, связанную с различными производственными допусками.

В то же время, для удобства управления перемещением регулировочного блока 223 и фиксации регулировочного блока 223, на одной стороне трапециевидного конца 2223 установлена регулировочная пластина 221, чтобы предотвращать ослабление регулировочного блока 223 (как показано на фиг. 8). Соединительный блок 222 и регулировочная пластина 221 жестко соединены, предпочтительно зафиксированы болтом 225. На регулировочной пластине 221 предусмотрен регулировочный болт 224, расположенный на одной стороне регулировочного блока 223. Как показано на фиг. 8, регулировочный болт 224 настраивают таким образом, чтобы регулировать положение регулировочного блока 223 перемещением вдоль открытого паза 2221, при этом отрегулированный регулировочный блок 223 плотно соединен регулировочным болтом 224, так чтобы предотвращать смещение регулировочного блока 223 вследствие вибрации во время испытания. Разумеется, специалисту в данной области техники нетрудно подобрать способ выполнения монтажного отверстия 2222 на торцевой поверхности соединительного блока 222 для установки болта 225 регулировочной пластины 221, поэтому далее здесь упоминаний об этом не будет.

В предпочтительном варианте осуществления имеется два открытых паза 2221, выполненных на каждой стороне соединительного блока 222, т. е. на покатой поверхности 2224. Соответственно, количество регулировочных блоков 223 увеличивается. Преимущество состоит в том, что может быть увеличена площадь контакта между регулировочным блоком 223 и трапециевидным пазом 101 тормозного башмака, при этом можно лучше ограничивать тормозной башмак 10 и моделируемое колесо 2 и лучше осуществлять передачу силы.

Кроме того, тормозной башмак 10 сам имеет определенный наклон. На известном уровне техники наклон установочной поверхности тормозного башмака 10 обычно составляет 1:20. Для соответствия этому наклону верхняя поверхность соединительного блока 222 представляет собой наклонную поверхность, соответствующую установочной поверхности тормозного башмака 10. При наклоне 1:20 регулировка зазора 1 мм требует внутреннего перемещения регулировочного блока 223 на 20 мм. Установочное пространство устройства может полностью соответствовать требованиям по перемещению цилиндрического регулировочного блока 223.

Чтобы дополнительно проиллюстрировать роль устройства устранения зазоров в устранении зазора во время усталостных испытаний тормозных балок, в дальнейшее описание, приведенное ниже, включен конкретный способ монтажа устройства устранения зазоров.

Во время усталостных испытаний тормозных балок в ободе моделируемого колеса 2 образуют паз, встраивая в него соединительный блок 222; моделируемую тормозную колодку 21 (с удаленной задней частью 211 тормозной колодки) устанавливают на ободе моделируемого колеса сварным или болтовым соединением; тормозной башмак 10 тормозной балки устанавливают на верхней стороне моделируемой тормозной колодки 21; верхнюю часть соединительного блока 222 устанавливают внутри трапециевидного паза 101 тормозного башмака, при этом нижняя часть соединительного блока 222 устанавливается в U-образный паз 25; регулировочные блоки 223 устанавливают на двух торцах соединительного блока 222, при этом положение регулировочного блока 223 в соединительном блоке 222 регулируют до тех пор, пока регулировочный блок 223 не будет первоначально захвачен трапециевидным пазом 101 тормозного башмака, фиксируя после этого регулировочную пластину 221; подгонку регулировочного блока 223 к трапециевидному пазу 101 тормозного башмака дополнительно облегчают регулированием регулировочных болтов 224, или же регулировочный болт 224 может быть использован для фиксации этих двух элементов после их подгонки друг к другу.

Кроме прочего, чтобы показать удобство установки настоящего изобретения, будет предоставлено описание со ссылкой на конкретные способы монтажа стенда усталостных испытаний тормозных балок.

Во-первых, привод 5 нагрузки давлением отводят, и два домкрата могут быть использованы для небольшого подъема балки распределения нагрузки давлением в целях удобства установки тормозных балок 6.

После размещения вручную или при помощи подъемника тормозных балок 6 в приблизительном положении внутреннюю сторону поперечного стержня 61 слегка перемещают для установления контакта с позиционирующим стержнем. Распорки 63 балки поддерживают в вертикальном положении и размещают над балкой 51 распределения нагрузки давлением (при необходимости можно использовать отвес), тормозные башмаки на двух сторонах могут быть подогнаны под моделируемые тормозные колодки 21 искривленными поверхностями. Теперь тормозные балки 6 расположены, но еще не закреплены.

Путем регулирования регулировочных болтов 224 устройство 22 устранения зазоров устраняет зазор. Для устранения зазора в положении, ограниченном направляющей втулкой, настраивают блок устранения зазоров, находящийся между направляющей втулкой и моделируемым скатом.

Соединительное звено 54 раскоса пропускают через распорку 63 балки, штифт 52 обратного раскоса и U-образное соединительное звено 53, при этом распорку 63 балки закрепляют на штифте 52 обратного раскоса.

После того как все вышеописанные монтажные операции выполняют на тормозных балках 6 с двух сторон, домкраты опускают и убирают. Если в процессе сборки требуется небольшая регулировка, то регулировку следует выполнять после ослабления устройства 22 устранения зазоров.

Балку 24 распределения касательной нагрузки проверяют и выравнивают по горизонтали, при этом нагрузка привода касательной нагрузки равна нулю.

Наконец, проводят всестороннее обследование, чтобы убедиться, что все соединения выполнены правильно. К этому моменту сборку завершают.

Моделирование тормозных балок других типов проводят путем повторения вышеуказанных этапов монтажа после поворота моделируемых колес на 180°.

После того как тормозные балки 6 надлежащим образом установлены на испытательном стенде, их распорки 63 балок находятся в вертикальном положении; и во время испытания нагрузки, прикладываемые к тормозным балкам 6 в качестве движущей силы, представляют собой нагрузку давлением и касательные нагрузки. После того как нагрузка давлением приложена к распоркам 63 балок, нагрузка в итоге передается на моделируемые колеса 2 так, что моделируемое колесо 2 испытывает нагрузку и крутящий момент, которые являются вертикальными в направлении вниз. Нагрузки уравновешиваются противодействием опоры моделируемого колеса 2 и моделируемого ската; при этом крутящий момент, вызванный касательной нагрузкой, также уравновешивается силой противодействия, обеспечиваемой моделируемым скатом.

При проведении испытаний существует в общем три положения с приложением нагрузки, соответственно: привод обеспечивает силу противодействия на верхнюю сторону испытательного стенда; нижние концы приводов касательной нагрузки воздействуют на балки 24 распределения касательной нагрузки и, в итоге, на станину 1, на которой установлены моделируемые колеса; и нагрузка привода 5 нагрузки давлением в вертикальном направлении воздействует на балку 51 распределения нагрузки давлением и, в итоге, на моделируемые колеса 2 через тормозные балки 6.

Изобретение относится к области техники железнодорожных перевозок, в частности к стендам усталостных испытаний для тормозных балок железнодорожных вагонов. Устройство содержит станину и четыре вертикальные стойки, расположенные вертикально относительно станины и разнесенные по ней с интервалами; между первой вертикальной стойкой и второй вертикальной стойкой вертикально установлен первый привод касательной нагрузки. При этом моделируемые колеса установлены на передней стороне и задней стороне нижней части привода, между второй вертикальной стойкой и третьей вертикальной стойкой вертикально установлен привод нагрузки давлением. Между третьей вертикальной стойкой и четвертой вертикальной стойкой вертикально установлен второй привод касательной нагрузки, при этом моделируемые колеса установлены на передней стороне и задней стороне нижней части привода. Технический результат заключается в увеличении жесткости конструкции испытательного стенда в вертикальном и поперечном направлениях, снижении величины деформаций, увеличении частоты нагружения стенда. 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Стенд усталостных испытаний тормозных балок для одновременного испытания усталостной прочности двух тормозных балок, отличающийся тем, что содержит: станину (1) и четыре вертикальные стойки, расположенные вертикально относительно станины (1) и разнесенные по станине (1) с интервалами; с левой стороны к правой стороне станины последовательно расположены первая вертикальная стойка (81), вторая вертикальная стойка (82), третья вертикальная стойка (83) и четвертая вертикальная стойка (84), при этом

между первой вертикальной стойкой (81) и второй вертикальной стойкой (82) вертикально установлен первый привод (3) касательной нагрузки, выполненный с возможностью приложения касательной нагрузки, при этом моделируемые колеса (2) установлены на передней стороне и задней стороне нижней части первого привода (3) касательной нагрузки;

между второй вертикальной стойкой (82) и третьей вертикальной стойкой (83) вертикально установлен привод (5) нагрузки давлением, выполненный с возможностью приложения нагрузки давлением;

между третьей вертикальной стойкой (83) и четвертой вертикальной стойкой (84) вертикально установлен второй привод (4) касательной нагрузки, выполненный с возможностью приложения касательной нагрузки, при этом моделируемые колеса (2) установлены на передней стороне и задней стороне нижней части второго привода (4) касательной нагрузки; второй привод (4) касательной нагрузки и первый привод (3) касательной нагрузки расположены симметрично относительно привода (5) нагрузки давлением как центра; и

на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек вертикально установлены две тормозные балки (6), при этом два конца тормозной балки (6) поддерживаются на ободах моделируемых колес (2).

2. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.1, отличающийся тем, что на каждой нижней части первого привода (3) касательной нагрузки и второго привода (4) касательной нагрузки предусмотрена балка (24) распределения касательной нагрузки, выполненная с возможностью приема касательной нагрузки, при этом каждая балка (24) распределения касательной нагрузки расположена горизонтально в переднем и заднем направлениях и является вертикальной относительно вертикальных стоек; при этом два конца балки (24) распределения касательной нагрузки соответственно соединены с моделируемыми колесами, расположенными на передней стороне и задней стороне вертикальных стоек, для распределения касательной нагрузки на моделируемые колеса, расположенные на двух сторонах приводов касательной нагрузки.

3. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.2, отличающийся тем, что моделируемое колесо (2) имеет цилиндрическую форму, при этом верхняя дугообразная поверхность и нижняя дугообразная поверхность моделируемого колеса цилиндрической формы являются дугообразными поверхностями качения с разными диаметрами, для того чтобы моделировать колеса двух разных диаметров на одном и том же моделируемом колесе.

4. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.3, отличающийся тем, что в переднем колесе и заднем колесе моделируемых колес (2) предусмотрены экраны; при этом соединительные балки (23), монтируемые с балкой (24) распределения касательной нагрузки, установлены в экранах и закреплены клиньями (231).

5. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что на ободе моделируемого колеса (2) предусмотрена моделируемая тормозная колодка (21), соответствующая радиусу обода; при этом на моделируемой тормозной колодке (21) предусмотрен тормозной башмак (10), и между моделируемым колесом (2) и тормозным башмаком (10) предусмотрено устройство (22) устранения зазоров для устранения зазора между тормозным башмаком (10) и моделируемым колесом (2).

6. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что на нижней части привода (5) нагрузки давлением предусмотрена балка (51) распределения нагрузки давлением, выполненная с возможностью распределения нагрузки давлением; при этом балка (51) распределения нагрузки давлением расположена горизонтально в переднем и заднем направлениях и является вертикальной относительно вертикальных стоек, причем штифты (52) обратного раскоса, выполненные с возможностью установки на них распорок (63) тормозной балки, установлены на двух концах балки (51) распределения нагрузки давлением; и распорки балки тормозной балки установлены на штифтах обратного раскоса для восприятия нагрузки давлением, распределяемой приводом нагрузки давлением.

7. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.6, отличающийся тем, что на обоих концах балки (51) распределения нагрузки давлением предусмотрены U-образные соединительные звенья (53), при этом над каждым U-образным соединительным звеном (53) предусмотрено перевернутое V-образное соединительное звено (54) раскоса; два конца одного U-образного соединительного звена (53) соединены с двумя концами одного соединительного звена (54) раскоса; на соединительном звене (54) раскоса предусмотрен штифт (52) обратного раскоса; штифт (52) обратного раскоса приспособлен поддерживать распорку (63) балки тормозной балки в вертикальном положении и передает нагрузку давлением на тормозную балку (6).

8. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что на нижней части первого привода (3) касательной нагрузки предусмотрено устройство (7) обратной связи, выполненное с возможностью выполнения испытаний обратной связи по касательной нагрузке, при этом устройство (7) обратной связи содержит датчик, выполненный с возможностью измерения интенсивности силы ответной реакции на касательную нагрузку.

9. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.5, отличающийся тем, что устройство (22) устранения зазоров содержит соединительный блок (222), выполненный с возможностью соединения моделируемого колеса (2) и тормозного башмака (10); при этом верхняя часть соединительного блока (222) представляет собой трапециевидный конец (2223), соответствующий трапециевидному пазу (101) на тормозном башмаке, и две стороны трапециевидного конца (2223) представляют собой покатые поверхности (2224); на покатой поверхности (2224) выполнен открытый паз (2221); при этом в открытом пазе (2221) предусмотрен регулировочный блок (223), имеющий возможность перемещения в открытом пазе (2221), и зазор между стороной верхней части соединительного блока и тормозным башмаком (10) устраняют путем изменения положения регулировочного блока (223) внутри открытого паза (2221).

10. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.9, отличающийся тем, что на внутренней поверхности регулировочного блока (223) предусмотрен выступ (2231), и покатая поверхность (2224) имеет направление наклона, противоположное направлению наклона внутренней поверхности регулировочного блока.

11. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.9 или 10, отличающийся тем, что открытый паз (2221) расположен вдоль направления наклона покатой поверхности (2224), при этом открытый паз (2221) является полукруглым пазом, и на регулировочном блоке (223) предусмотрен полуцилиндрический выступ (2231), соответствующий открытому пазу (2221).

12. Стенд усталостных испытаний тормозных балок по п.9 или 10, отличающийся тем, что на стороне трапециевидного конца (2223) соединительного блока установлена регулировочная пластина (221), выполненная с возможностью предотвращения ослабления регулировочного блока (223), при этом соединительный блок (222) и регулировочная пластина (221) соединены болтами.