РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ БУКСА Российский патент 2019 года по МПК B61F15/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к ходовым частям подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности к буксовому узлу, конструкция которого исключает возможность воздействия осевых нагрузок на установленные в корпусе радиальные подшипники с цилиндрическими роликами приводящие к образованию сил трения скольжения, вызывающие большие моменты сопротивлению вращению колесной пары и требующие больших энергоресурсов подвижного состава на их преодоление при извилистом движении, при движении через стрелочные переводы и в кривых участках пути.

Уровень техники

Наиболее известной является конструкция буксы с подшипниками качения (см. Инструктивные указания по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми подшипниками №3-ЦВРК. - Министерство путей сообщения Российской Федерации, Введено в действие 01.04.2001 - 71 с., рис. 4, с. 12., /Л1/), содержащая два однорядных радиальных подшипника с короткими цилиндрическими роликами закрепленные внутренними кольцами на шейке оси колесной пары вагона, при этом наружные их кольца закреплены внутри корпуса буксы болтовым соединением крепительной крышкой. В продольной плоскости колесной пары внутренние кольца цилиндрических подшипников закреплены на шейке оси между упорными поверхностями лабиринтного кольца и торцевой шайбы при помощи болтов для крепления торцевой шайбы на торцевой поверхности шейки оси. Наружные кольца цилиндрических подшипников закреплены в корпусе буксы болтовым соединением между опорными поверхностями крепительной крышки и отъемного лабиринта, имеющего реборду для соединения с кольцевой проточкой на внутренней поверхности корпуса буксы. В разъемных соединениях буксы для обеспечения герметичности корпуса установлены прокладка, уплотнительное кольцо и сопряжены с зазором зигзагообразные поверхности лабиринтного кольца и отъемного лабиринта.

Недостатком известной буксы качения грузового вагона, оснащенной радиальными подшипниками с короткие цилиндрические ролики являются имеющиеся ограничения технических возможностей для исключения образования от действия на буксу осевых нагрузок моментов сопротивления вращению колесных пар в следствии сил трения скольжения, образующихся при взаимодействии торцевых поверхностей цилиндрических роликов с бортами наружных и внутренних колец подшипников при извилистом движении вагона, при проследовании вагона через стрелочные переводы и при движении вагона в кривых участках рельсового пути, что приводит к интенсивному износу подшипников, к заклиниванию роликов, нагреву и разрушению буксы, и является следствием неоправданных затратам на потребление энергоресурсов подвижным составом на преодоление сил сопротивления движению, образующихся в буксах. Другим недостатком рассмотренной буксы являются сложность конструкции для изготовления и ограничения технических возможностей для разборки и сборки корпуса буксы при выполнении технического контроля, диагностики и замены смазки при промежуточной ревизии подшипников буксы.

Известна конструкция буксы преимущественно для железнодорожного подвижного состава (см. авторское свидетельство СССР №266806, МПК В61f, 1970 г., /Л-2/), содержащая корпус, имеющего для уплотнения на задней торцевой поверхности зигзагообразную поверхность с возможностью сопряжения с зазором с зигзагообразной поверхностью лабиринтного кольца, два радиальных подшипника с цилиндрическими роликами, между которыми размещен однорядный радиальный шариковый подшипник с разъемным наружным кольцом, закрепленные внутренними кольцами на шейке оси колесной пары торцевой гайкой (или тарельчатой шайбой при помощи болтов) и упорной поверхностью лабиринтного кольца, а наружные кольца подшипников закреплены в корпусе буксы крепительной крышкой при помощи болтов.

Недостатком известной конструкции буксы являются снижение эффективного использования опорной длины шейки оси стандартной колесной пары вагона за счет уменьшения длины роликов и соответственно ширины радиальных цилиндрических подшипников пропорционально ширине шарикового радиального подшипника, воспринимающего только осевую нагрузку, что приводит к необходимости уменьшения динамической грузоподъемности буксы и вагона, превышение которой приводит образованию пластической деформации и к повреждению поверхностей качения подшипников и к снижению долговечности буксы. Другим недостатком является низкая технологичность конструкции корпуса буксы для разборки, сборки с целью обеспечения доступа к подшипникам для повышения качества и автоматизации выполнения контроля, диагностики и замены смазки при промежуточной ревизии буксы, а применение радиального шарикового подшипника, имеющего ограничения при эксплуатации по осевой нагрузке в зависимости от величины допустимой радиальной нагрузки и под действием только осевой нагрузки, приводят к интенсивному износу поверхностей качения подшипника и заклиниванию шариков, что является следствием образования моментов сопротивления вращению колесной пары вагона и к неоправданным затратам на энергоресурсы для перемещения подвижного состава.

Известна конструкция буксы преимущественно для железнодорожного подвижного состава (см. патент СССР №583727, М. Кл.² B61F 15/14, 1977 г., /Л-3/), принятая в качестве ближайшего аналога и содержащая корпус с передней и задней крепительными крышками, закрепленные на наружных кольцах радиальных подшипниках с цилиндрическими роликами, между которыми размещен шариковый радиально-упорный подшипник с цельным наружным кольцом и двумя внутренними кольцами, закрепленные как и внутренние кольца радиальных подшипников с цилиндрическими роликами на шейке оси колесной пары болтами при помощи торцевой шайбы и заднего распорного кольца. Внутренние кольца радиального подшипника с цилиндрическими роликами выполнены без бортов, что исключает возможность воздействия осевой нагрузки на тела качения и образование сил в соответствии назначением конструкции подшипника. Знакопеременная по направлению осевая нагрузка от корпуса или от задней крепительной крышки буксы передается через наружные кольца радиального подшипника с цилиндрическими роликами и наружное кольцо шарикового радиально-упорного подшипника, тела качения которого при движении транспортного средства преобразуют осевую нагрузку в силу сопротивления их качения. Технические возможности перераспределения радиальных и осевых нагрузок по соответствующим подшипникам качения способствуют повышению долговечности и надежности эксплуатации буксы железнодорожного подвижного состава.

Недостатком известной конструкции буксы, являются техническая потребность в увеличении габаритных размеров шейки оси колесной пары для закрепления на ее шейке двух однорядных радиальных подшипников с цилиндрическими роликами и двух рядного шарикового радиально-упорного подшипника с цельным наружным кольцом и двумя внутренними кольцами, что приводит к увеличению массы и габаритных размеров буксы. Другим недостатком буксы является применение болтов и шпилек для присоединения к корпусу буксы передней и задней крышек, что уменьшает технологичность сборки и разборки букс с целью выполнения контрольно-диагностических и ремонтных операций большого количества эксплуатируемых подшипников.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание надежной, долговечной и технологичной для изготовления сборки, разборки, ремонта и герметичной конструкции буксы подвижного состава железнодорожного транспорта, отличающейся простотой конструкции и расширяющей технологические возможности для разборки корпуса и доступа к установленным на шейке оси колесной пары подшипников качения для выполнения контрольно-диагностических и ремонтных операций при проведении промежуточной и полной ревизии буксы и исключающей повреждение радиальных подшипников качения с цилиндрическими роликами от действия осевых нагрузок.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложена ресурсосберегающая букса, содержащая два радиальных подшипника с цилиндрическими роликами, закрепленные внутренними кольцами на шейки оси колесной пары и два упорных подшипника, установленные соответственно на имеющих специальную форму посадочных поверхностей торцевой шайбы, закрепленной болтами на торце шейки оси и на упорном кольце, закрепленного на предподступичной части оси колесной пары, при этом наружные без бортовые кольца однорядных радиальных подшипников с цилиндрическими роликами и упорные подшипники закреплены в корпусе буксы передней и задней крепительными крышками.

Для обеспечения герметичности и расширения технологических возможности многократной разборки и сборки ресурсосберегающей буксы с торцевых сторон на внутренней поверхности корпуса выполнены кольцевые проточки и пазы с возможностью быстроразъемного профильного способа присоединения передней и задней крепительных крышек фланцевой частью их поверхности и закрепления распорными кольцами.

В результате осуществления изобретения расширяются технические возможности для исключения образования сил трения скольжения при взаимодействии торцов цилиндрических роликов и бортов колец радиальных подшипников от действия осевой нагрузки, что приводит к образованию моментов сопротивления вращению колесной пары, требующих больших затрат энергоресурсов подвижного состава на их преодоление при извилистом движении, при движении через стрелочные переводы и в кривых участках пути, и применение быстроразъемного профильного способа присоединения передней и задней крепительных крышек к корпусу позволит уменьшить материальные затраты на разборку и сборку буксы при ремонте и замене подшипников качения большого количества эксплуатируемых на железнодорожном транспорте букс.

Краткое описание чертежей

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены:

Фиг.1 - конструкция ресурсосберегающей буксы;

Фиг.2 - расположение элементов ресурсосберегающей буксы при демонтаже корпуса с шейки оси колесной пары;

Фиг.3 - расположение элементов ресурсосберегающей буксы при демонтаже корпуса буксы с шейки оси колесной пары и поэлементной его разборки;

Фиг.4 - вид А на Фиг.3 крышка крепительная задняя;

Фиг.5 - вид Б на Фиг.3 стопорное кольцо;

Фиг.6 - вид В на Фиг.3 корпус буксы;

Фиг.7 - вид Г на Фиг.3 крышка крепительная передняя.

Осуществление изобретения

Ресурсосберегающая букса расширяет технические возможности повышения безопасности движения, вероятности безотказной работы и долговечности типов подшипников качения, установленных в конструкции в соответствии специфики работы буксы подвижного состава железнодорожного транспорта, где дополнительно для восприятия осевой нагрузки на специально выполненных поверхностях торцевой шайбы 11 и заднего упорного кольца 5 посадочные места при помощи передней задней крепительных 12 и 3 закреплены упорные подшипники 13.

Для повышения технологичности разборки и сборки корпуса буксы в соответствие требований выполнения полного освидетельствовании и промежуточной ревизии в ресурсосберегающей буксе корпус 10 в радиальной плоскости опирается на без бортовые наружные кольца 6 двух радиальных подшипников, имеющих цилиндрические ролики 7, установленные в ячейках сепараторов 9, и в осевой плоскости закреплен при помощи профильного соединения с крепительными крышками 3 и 12 через упорные подшипники 13 к торцевой шайбе 11 и заднему упорному кольцу 5, между которыми болтами 14 на шейке оси 1 типовой колесной пары жестко закреплены внутренние кольца 8 радиальных подшипников.

При разборке корпуса ресурсосберегающей буксы с целью выполнения промежуточной ревизии из пазов корпуса 10 со стороны размещения задней крепительной крышки 3 вынимают стопорное кольцо 4 и при повороте в кольцевой проточки корпуса 10 задней крепительной крышки 3 на установленный угол осуществляется разборка профильного их соединения с возможностью демонтажа с шейки оси 1 колесной пары в собранном виде корпуса 10, передней крепительной крышки 12, стопорного кольца 4 и без бортовых наружных колец 6 радиальных подшипников. Техническое исполнение профильного соединения передней крепительной крышки 12 и задней крепительной крышки 3 с корпусом 10 и их закрепление стопорными кольцами 4 расширяет технологические возможности поэлементной разборки корпуса ресурсосберегающей буксы и при необходимости осуществлять вы прессовку из корпуса 10 без бортовые наружные кольца 6.

Сопрягаемые с поверхностями шариковых упорных подшипников и радиальных подшипников с цилиндрическими роликами упорные поверхности корпуса 10, стопорных колец 4, передней крепительной крышки 12 и задней крепительной крышки 3 определяют надежную герметичность системы внутреннего уплотнения неподвижных элементов ресурсосберегающей буксы и внешнего уплотнения 2, установленное между вращающейся поверхностью заднего упорного кольца 5 и поверхностью отверстия задней крепительной крышки 3.

Конструкция ресурсосберегающей буксы по техническим возможностям адаптирована на образующие при эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта нагрузки, где радиальные нагрузки Fr передаются на шейку оси 1 колесной пары от корпуса 10 через два радиальных подшипника, имеющих цилиндрические ролики 7, установленные в ячейках сепараторов 9, а знакопеременные по направлению осевые нагрузки Fa передаются от корпуса 10 через профильное соединение с передней крепительной крышкой 12, упорный подшипник 13, торцевую шайбу 11, внутренние кольца 8 радиальных подшипников, заднее упорное кольцо 5 на торцевую поверхность предподступичной части 15 оси колесной пары и при изменении направления осевая нагрузка Fa передается от корпуса 10 через профильное соединение с задней крепительной крышкой 3, упорный подшипник 13, заднее упорное кольцо 5, внутренние кольца 8 радиальных подшипников, торцевую шайбу 11 на болты 14.

Источники информации

1. Инструктивные указания по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми подшипниками №3-ЦВРК. - Министерство путей сообщения Российской Федерации, Введено в действие 01.04.2001 - 71 с /Л-1/.

2. Авторское свидетельство СССР №266806, 1970 г. /Л-2/.

3. Патент СССР №583727, 1977 г. /Л-3/.

Изобретение относится к ходовым частям подвижного состава железнодорожного транспорта, а именно к ресурсосберегающим буксам. Корпус буксы установлен на наружные безребордные кольца однорядных радиальных подшипников. Подшипники закреплены на шейке оси колесной пары между торцевой шайбой и задним упорным кольцом и закрыты передней и задней крышками. На наружных поверхностях крышек и на корпусе буксы выполнены профильные пазы, обеспечивающие быстроразъемное соединение крышек с корпусом буксы. Для сборки буксы крышки вставляют в корпус и проворачивают их. В собранном состоянии крышки фиксируются стопорными кольцами. Достигается упрощение выполнения контрольно-диагностических и ремонтных операций. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Ресурсосберегающая букса, содержащая корпус, установленный на наружные безребордные кольца однорядных радиальных подшипников с цилиндрическими роликами, закрепленные на шейке оси колесной пары внутренними кольцами при помощи болтов между упорными поверхностями торцевой шайбы и заднего упорного кольца, отличающаяся тем, что на наружной поверхности торцевой шайбы и заднего упорного кольца выполнены посадочные места для закрепления перпендикулярно к шейке оси колесной пары упорных подшипников с возможностью их закрепления передней и задней крепительными крышками быстроразъемным профильным присоединением к торцевым поверхностям корпуса буксы.

2. Ресурсосберегающая букса по п. 1, отличающаяся тем, что с торцевых сторон внутренней поверхности корпуса буксы выполнены пазы, сопряженные с кольцевыми проточками для возможности профильного присоединения передней и задней крепительных крышек, имеющих на фланцевой поверхности вырезы, количество, форма и размеры которых соответствуют количеству, форме и размерам пазов корпуса буксы, а толщина фланца крепительных крышек соответствует ширине кольцевых проточек, выполненных на внутренней поверхности корпуса буксы с возможностью осуществлять в них поворот крепительных крышек на угол, равный углу расположения вырезов на их фланцевой поверхности и пазов на торцах корпуса буксы.

3. Ресурсосберегающая букса по п. 1, отличающаяся тем, что для фиксирования профильного соединения передней и задней крепительных крышек после их поворота в кольцевых проточках корпуса буксы предусмотрены стопорные кольца, имеющие на торце прорези, количество, форма и геометрические размеры которых соответствуют количеству, форме и геометрическим размерам сопрягаемых поверхностей пазов корпуса буксы и вырезов на фланцевой поверхности задней и передней крепительных крышек.