ГРУППА ПРУЖИН ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Российский патент 2018 года по МПК B61F5/12 B61F5/50 

Предшествующий уровень техники и краткое раскрытие настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится, в общем, к устройствам фрикционного демпфирования тележки железнодорожного вагона и, более конкретно, к группе пружин фрикционного клина тележки железнодорожного вагона.

Настоящее изобретение относится к группе пружин фрикционного клина для тележки железнодорожного вагона и, в частности, к группе контрольных пружин подвески, состоящей из трех концентрически вставляемых друг в друга цилиндрических пружин, и фрикционному клину, содержащему корпус с наклонной поверхностью и вертикальной поверхностью. Группа контрольных пружин подвески прикладывает усилие к фрикционному клину, который рассеивает энергию во всем диапазоне перемещения подвески, тем самым управляя относительным перемещением между боковыми рамами и надрессорной балкой при перемещении железнодорожного вагона по рельсам.

Тележки железнодорожных вагонов, известные в качестве трехэлементной тележки железнодорожного вагона, включают в себя две боковые рамы, отстоящие друг от друга, и надрессорную балку, проходящую поперек между боковыми рамами. Надрессорная балка на каждом конце упруго опирается посредством нескольких пружин рессорной подвески на соответствующую боковую раму. В таких тележках железнодорожных вагонов для гашения колебательного движения надрессорной балки относительно боковой рамы тележки железнодорожного вагона используют фрикционные клинья. Фрикционные клинья обычно характеризуются треугольной формой, при этом каждая из двух отстоящих друг от друга в боковом направлении наклонных поверхностей находится во взаимодействии с одной из двух отстоящих друг от друга в боковом направлении наклонных поверхностей надрессорной балки. Кроме того, фрикционный клин характеризуется наличием вертикальной поверхности, находящейся во взаимодействии с соответствующей пластиной износа, установленной на вертикальной поверхности стойки боковой рамы. Пластина износа на вертикальной стойке боковой рамы обычно изготовлена из стали. Таким образом, фрикционный клин действует как гаситель колебательного движения между надрессорной балкой и пластиной износа на вертикальной стойке боковой рамы.

Фрикционный клин также состоит из нижней части, которая соединяет вертикальную поверхность и две отстоящих друг от друга наклонных поверхности. Нижняя часть содержит пружинное гнездо в форме полого выступа, проходящего от нижней части. Такая конструкция пружинного гнезда обеспечивает экономию массы, поскольку она является полой. Кроме того, дно пружинного гнезда выполнено открытым, в результате чего вода, грязь или другой мусор проходят через клин.

Группа контрольных пружин подвески вводит фрикционный клин между наклонными поверхностями надрессорной балки и вертикальной стойкой боковой рамы, обеспечивая их взаимное зацепление. Такая группа пружин обычно содержит одну или две концентрически сгруппированных цилиндрических пружин, или эластомерная сплошная или полая пружина может представлять собой одну или несколько пружин в группе пружин. Сопротивление скольжению фрикционного клина относительно боковой рамы, которое, в свою очередь, обеспечивает гашение вертикального движения надрессорной балки, обеспечивается силами трения, создаваемыми между вертикальной поверхностью фрикционного клина и пластиной износа на вертикальной стойке боковой рамы. Это также обеспечивает улучшенную адаптируемость и стойкость к деформации тележки.

Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного фрикционного клина и группы контрольных пружин подвески тележки железнодорожного вагона, которая состоит из трех концентрически вставляемых друг в друга пружин, при этом обеспечивается лучшее управление демпфирующей силой трения при вертикальном перемещении надрессорной балки с более высоким рассеиванием энергии.

Краткое описание Фигур

На фиг. 1 представлен покомпонентный вид в перспективе тележки железнодорожного вагона в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 представлен подробный частичный вид в перспективе тележки железнодорожного вагона в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 представлен вид в перспективе фрикционного клина в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 представлен вид снизу фрикционного клина в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 представлен вид сбоку фрикционного клина в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 6 представлен покомпонентный вид в перспективе фрикционного клина и группы пружин в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 7 представлен частичный разрез группы пружин в сборе в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Рассмотрим теперь фиг. 1, где предлагаемый фрикционный клин 8 показан внутри тележки железнодорожного вагона. Тележка железнодорожного вагона содержит две боковые рамы 2, отстоящие друг от друга и по существу параллельные между собой. Каждая боковая рама 2 содержит рессорный проем 13, образованный парой отстоящих друг от друга вертикальных стоек 14. К внутренней поверхности каждой стойки 14 присоединена плоская пластина 15 износа. Кроме того, тележка железнодорожного вагона содержит надрессорную балку 1, проходящую в поперечном направлении между боковыми рамами 2. Каждый конец 12 надрессорной балки 1 находится в соответствующем рессорном проеме 13 и опирается в вертикальном направлении на боковую раму 2 при помощи нескольких спиральных пружин 10 подвески. Конец 12 надрессорной балки также опирается на фрикционные клинья 8, которые опираются на контрольные пружины 9 подвески. Контрольные пружины 9 подвески и пружины 10 подвески в свою очередь опираются на опорную площадку 16 для пружинного комплекта каждой боковой рамы 2. Контрольные пружины 9 подвески и пружины 10 подвески являются упруго сжимающимися, тем самым позволяя концам надрессорной балки 1 перемещаться в вертикальном направлении вверх и вниз в рессорных проемах 13 и относительно боковых рам 2. Каждый конец 12 надрессорной балки содержит несколько наклонных стенок 22. Каждая наклонная стенка 22 предназначена для вхождения в зацепление с наклонной поверхностью 20 соответствующего фрикционного клина 8. Как видно на этой фигуре, фрикционный клин 8 предназначен для создания демпфирующего усилия, противодействующего вертикальному перемещению надрессорной балки 1, опирающейся на контрольные пружины 9 подвески и пружины 10 подвески, при движении железнодорожного вагона по рельсам.

Железнодорожные колеса 4 установлены на осях 3. На концах осей 3 установлены осевые подшипники 5. Для приема осевых подшипников в буксовых проемах 2А боковой рамы предусмотрены адаптер 6 подшипника и опора 7. На верхней поверхности надрессорной балки 1 предусмотрен подпятник 11, предназначенный для опоры железнодорожного грузового вагона на тележку.

Как лучше всего показано на фиг. 2, фрикционный клин 8 содержит корпус 17 характеризуется по существу треугольной или клиновидной формой. Корпус 17 содержит основание, имеющее по существу горизонтальную нижнюю стенку 34. Нижняя поверхность 34 основания предназначена для вхождения в зацепление с верхним концом набора концентрически вставляемых друг в друга контрольных пружин 9 подвески. Кроме того, корпус 17 содержит по существу вертикальную переднюю стенку, имеющую переднюю поверхность 19. Корпус 17 также содержит наклонную поверхность 29, которая может состоять из отстоящих друг от друга в боковом направлении наклонных стенок 20 и 20А, проходящих под углом приблизительно 35-45 градусов между основанием 34 и передней вертикальной поверхностью 19 и под углом приблизительно 150-178 относительно друг друга. Наклонная стенка 29 предназначена для вхождения в зацепление с наклонными стенками 22 надрессорной балки 1. Процентное соотношение совокупных значений усилия группы контрольных пружин подвески, входящих в зацепление с фрикционными клиньями, и совокупных значений усилия пружин подвески, входящих в зацепление с надрессорной балкой, составляет 12-18 процентов в ненагруженном состоянии тележки железнодорожного вагона и 20-27 процентов в нагруженном состоянии тележки железнодорожного вагона. Внутренняя, средняя и внешняя цилиндрические пружины одного фрикционного клина обеспечивают нормальную силу на пластине износа на стойке, составляющую 3000-5000 футов-силы в ненагруженном состоянии неподвижной тележки железнодорожного вагона и 7500-12000 фунтов-силы в нагруженном состоянии неподвижной тележки железнодорожного вагона.

Как лучше всего показано на фиг. 3, 4 и 5, передняя поверхность 19 корпуса 17 фрикционного клина находится в непосредственном взаимодействии с пересечением 31 с нижней поверхностью 34 основания и проходит от него. Передняя поверхность 19 корпуса 17 фрикционного клина находится в непосредственном контакте с пересечением с верхним краем 25 центральной промежуточной части 21 наклонной поверхности 29 и проходит от указанного пересечения. Нижняя поверхность 34 основания может включать в себя пружинное гнездо 37, выступающее из нее. Пружинное гнездо 37 обычно характеризуется цилиндрической формой, при этом нижняя поверхность 41 пружинного гнезда 37 является плоской при вхождении в зацепление с внутренней контрольной пружиной 44 подвески. Фрикционный клин 8 может изготавливаться из металлов, таких как сталь или чугун.

Рассмотрим теперь фиг. 6 и 7, на которых показана группа 9 контрольных пружин подвески, которая состоит из внешней цилиндрической пружины 42, средней цилиндрической пружины 43, расположенной концентрически внутри внешней цилиндрической пружины 42, и внутренней цилиндрической пружины 44, расположенной концентрически внутри средней цилиндрической пружины 43.

Внешняя цилиндрическая пружина 42, средняя цилиндрическая пружина 43 и внутренняя цилиндрическая пружина 44 представлять собой стальные цилиндрические пружины или сплошные или полые эластомерные пружины. Как показано на фигурах, средняя цилиндрическая пружина 43 окружает внешнюю цилиндрическую поверхность пружинного гнезда 37. Внутренняя цилиндрическая пружина 44 соприкасается с нижней поверхностью 41 пружинного гнезда 37 при воздействии на группу 9 пружин достаточного направленного вниз сжимающего усилия. Когда железнодорожные вагоны являются пустыми или характеризуются малой загрузкой, группа 9 пружин может находиться в несжатом состоянии и не взаимодействовать с нижней поверхностью 34 фрикционного клина или нижней поверхностью 41 пружинного гнезда.

Демпфирующее усилие, создаваемое фрикционным клином 8, может варьировать, поскольку оно может зависеть от материалов, из которых изготовлен корпус 17 фрикционного клина, и усилия, с которым передняя поверхность 19 взаимодействует с пластиной 15 износа на стойке боковой рамы и которое непосредственно связано с вертикальным усилием, прикладываемым к нижней поверхности фрикционного клина 8 группой 9 контрольных пружин подвески.

Изобретение относится к фрикционным гасителям колебаний тележек железнодорожных вагонов. Тележка содержит две параллельные боковые рамы, надрессорную балку, комплект пружин подвески и фрикционные клинья. Фрикционные клинья устанавливают между боковыми рамами и надрессорной балкой. Фрикционный клин содержит цилиндрическое пружинное гнездо. Комплект пружин, предназначенных для опирания клина, содержит три концентрические пружины, вставленные одна в другую. Комплект пружин обеспечивает нормальное усилие на вертикальном износостойком вкладыше клина 3000-5000 фунтов силы в ненагруженном состоянии и 7500-12000 фунтов силы в нагруженном состоянии. Достигается улучшение гашения колебаний при движении подвижного состава. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Тележка железнодорожного вагона, содержащая две параллельные боковые рамы, комплект пружин подвески, опирающийся на боковые рамы, надрессорную балку, установленную поперек между боковыми рамами и опирающуюся на комплект пружин подвески, причем каждая боковая рама имеет по меньшей мере одну вертикальную опорную поверхность, надрессорная балка имеет по меньшей мере одну наклонную опорную поверхность, и фрикционный клин, содержащий нижнее основание, входящее в зацепление с группой опорных пружин и опирающееся на нее, при этом нижнее основание содержит цилиндрическое пружинное гнездо, выступающее вниз из него, по меньшей мере одну наклонную стенку, входящую в зацепление с наклонной опорной поверхностью надрессорной балки, и вертикальную стенку, входящую в зацепление с вертикальной опорной поверхностью боковой рамы, и группу контрольных пружин подвески, характеризующуюся наличием внешней цилиндрической пружины, средней цилиндрической пружины, расположенной концентрически с внешней цилиндрической пружиной и внутри указанной пружины, и внутренней пружины, расположенной концентрически со средней цилиндрической пружиной и внутри указанной пружины.

2. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой внутренняя цилиндрическая пружина короче средней цилиндрической пружины и внешней цилиндрической пружины, так что внутренняя цилиндрическая пружина сжимается только при загрузке тележки железнодорожного вагона.

3. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой процентное соотношение суммарного усилия группы контрольных пружин подвески, входящих в зацепление с фрикционными клиньями, и суммарного усилия пружин подвески, входящих в зацепление с надрессорной балкой, составляет 12-18% в ненагруженном состоянии тележки железнодорожного вагона и 20-27% в нагруженном состоянии тележки железнодорожного вагона.

4. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой внутренняя цилиндрическая пружина взаимодействует с нижней поверхностью пружинного гнезда фрикционного клина.

5. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой композитная накладка присоединена к вертикальной опорной поверхности фрикционного клина.

6. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой полимерный износостойкий вкладыш прикреплен к наклонной опоре фрикционного клина.

7. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой внутренняя, средняя и внешняя цилиндрические пружины одного фрикционного клина обеспечивают нормальную силу на пластине износа на стойке, составляющую 3000-5000 фунтов-силы в ненагруженном состоянии неподвижной тележки железнодорожного вагона и 7500-12000 фунтов-силы в нагруженном состоянии неподвижной тележки железнодорожного вагона.

8. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой фрикционный клин изготовлен из чугунной отливки.

9. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой фрикционный клин изготовлен из стальной отливки.

10. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой наклонная стенка фрикционного клина проходит до непосредственного контакта с нижним основанием.

11. Тележка железнодорожного вагона по п. 1, в которой наклонная стенка фрикционного клина состоит из двух поверхностей, отстоящих друг от друга в боковом направлении, с промежуточной стенкой, находящейся между указанными двумя поверхностями, отстоящими друг от друга в боковом направлении.

12. Фрикционный клин для тележки железнодорожного вагона, при этом тележка железнодорожного вагона содержит две параллельные боковые рамы, комплект пружин подвески, опирающийся на боковые рамы, и надрессорную балку, установленную поперек между боковыми рамами и опирающуюся на комплект пружин подвески, причем каждая боковая рама имеет по меньшей мере одну вертикальную опорную поверхность, надрессорная балка имеет по меньшей мере одну наклонную опорную поверхность, и указанный фрикционный клин содержит нижнее основание, входящее в зацепление с группой опорных пружин и опирающееся на нее, при этом нижнее основание содержит по существу цилиндрическое пружинное гнездо, выступающее вниз из него, наклонную стенку, входящую в зацепление с наклонной опорной поверхностью надрессорной балки, и вертикальную стенку, входящую в зацепление с вертикальной опорной поверхностью боковой рамы, при этом группа опорных пружин фрикционного клина состоит из внешней цилиндрической пружины, средней цилиндрической пружины и внутренней цилиндрической пружины.

13. Фрикционный клин по п. 13, в котором пружинное гнездо нижнего основания характеризуется наличием полого отверстия, проходящего в вертикальном направлении через пружинное гнездо.

14. Фрикционный клин по п. 13, в котором группа опорных пружин фрикционного клина состоит из внешней цилиндрической пружины, средней цилиндрической пружины, расположенной концентрически с внешней цилиндрической пружиной и внутри указанной пружины, и внутренней цилиндрической пружины, расположенной концентрически со средней цилиндрической пружиной и внутри указанной пружины.

15. Фрикционный клин по п. 13, в котором группа опорных пружин фрикционного клина состоит из внешней цилиндрической пружины, средней цилиндрической пружины, расположенной концентрически с внешней цилиндрической пружиной и внутри указанной пружины, и внутренней сплошной эластомерной пружины, расположенной концентрически со средней цилиндрической пружиной и внутри указанной пружины.

16. Фрикционный клин по п. 13, где фрикционный клин обеспечивает демпфирующее усилие 7500-16250 фунтов-силы при перемещении со скоростью 0-19 дюймов в секунду.

17. Фрикционный клин по п. 13, где фрикционный клин обеспечивает нормальную силу 2000-12000 фунтов-силы.

18. Фрикционный клин по п. 13, где фрикционный клин изготовлен из чугунной отливки.

19. Фрикционный клин по п. 13, где фрикционный клин изготовлен из стальной отливки.

20. Фрикционный клин по п. 13, в котором наклонная стенка проходит до непосредственного контакта с нижним основанием.

21. Фрикционный клин по п. 13, в котором наклонная стенка состоит из двух поверхностей, отстоящих друг от друга в боковом направлении, с промежуточной стенкой, находящейся между указанными двумя поверхностями, отстоящими друг от друга в боковом направлении.