КОМПЛЕКТ ИЗ ТЯГИ ТОРСИОННОГО СТАБИЛИЗАТОРА ПОПЕРЕЧНОГО НАКЛОНА КУЗОВА ВАГОНА И ПОВОДКА ПРОДОЛЬНОЙ ВЗАИМОСВЯЗИ РАМЫ И КОЛЕСНОЙ ТЕЛЕЖКИ ВАГОНА Российский патент 2022 года по МПК B61F5/22 B61F5/24 

Настоящее изобретение относится к области транспортного машиностроения (преимущественно к вагоностроению), конкретно - одновременно к тягам стабилизаторов поперечного (бокового) наклона железнодорожных, главным образом пассажирских двухэтажных, вагонов, и к поводкам центрального подвешивания для его колесной тележки.

В конструкциях современных скоростных и высокоскоростных поездов и рельсовых автобусов, особенно двухэтажных, предусмотрены, в частности, торсионные стабилизаторы поперечного наклона кузова вагона и поводки центрального подвешивания - соответственно для поперечной и продольной взаимосвязей рамы вагона с его колесной тележкой (конкретно - надрессорного бруса с рамой тележки). Оба этих изделия относятся к тяжелонагруженным знакопеременными силами, в частности 47 и 20 кН соответственно

Известны торсионные стабилизаторы с тягами в их составе [5. RU 2220863 С2, B61F 5/00, 10.01.2004, ОАО «Крюковский вагоностроительный завод» (UA); 6. RU 2376181 С2, B61F 5/00, 10.08.2009, ОАО «Крюковский вагоностроительный завод» (UA); 7. Solutions. - URL: https://www.ferrabyrne.co.uk/solutions/ (дата выкладки: 25.02.2020); 4. RU 2738872 С1, B61F 5/24, B60G 21/04, F16C 11/06, 17.12.2020 «Наконечник тяги торсионного стабилизатора поперечной устойчивости кузова транспортного средства»; 8. RU 200948 U1, B61F 5/24, B60G 21/05, 20.11.2020 «Торсионный узел стабилизатора поперечной устойчивости транспортного средства»; 9. RU 200957 U1, B61F 5/24, F16F 15/06, 20.11.2020 «Тяга торсионного стабилизатора поперечной устойчивости кузова транспортного средства»; 10. RU 202677 U1, B61F 5/24, F16C 11/06, B60G 21/04, 02.03.2021; 11. Auto-shimming und auto-levelling. - URL: https://www.hemscheidt.de/produkte-services/federn/].

В то же время, известны также поводки продольной (т.е. в направлении движения вагона) взаимосвязи рамы вагона с его колесной тележкой для передачи движения от рамы вагона к колесной тележке.

Однако тяги стабилизаторов и поводки существенно отличаются друг от друга и конструктивно, и по размерам. И расчет производится исходя из обеспечения заданных, близких по величине, коэффициентов запаса прочности при заданных нагрузках. Это, естественно, противоречит стремлению к таким фундаментальным принципам конструирования, как унификация и взаимозаменяемость, в частности, в интересах производственной технологичности конкретного предприятия-производителя и поставщика таких изделий.

В качестве наиболее близкого к заявляемому устройства аналога (прототипа) по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков может быть принят торсионный стабилизатор поперечной устойчивости кузова вагона, в комплект которого входят две одинаковые тяги поперечной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона, каждая из которых включает в себя талреп в составе стержня с разнонаправленной резьбой на концах и замком под гаечный ключ, наконечники с шаровыми шарнирами, их пальцами и корпусами с оппозитно ориентированными резьбовыми хвостовиками взаимосвязи с резьбовыми концами стержня, и фиксаторы упомянутой взаимосвязи [12. RU 2743467 А1, B61F 5/24, B60G 21/05, 18.02.2021 «Торсионный узел стабилизатора бокового наклона кузова вагона].

В источнике-прототипе отсутствует информация о поводке(ах), во всяком случае об их конструктивном облике (устройстве). Равно как в выявленных источниках-аналогах с упоминанием и изображением внешнего вида поводка отсутствуют такие подробности.

В то время как из практики вагоностроения и знания устройства серийных подвижных составов специалистам (и Заявителю) известно, что тягу и поводок обычно выполняют конструктивно и по размерам (включая габаритные) различными, за исключением небольшого количества отдельных деталей, в частности крепежа. Но на основе регулируемых по длине талрепов. Во всяком случае, потребные расстояния L_п и L_т между осями пальцев шаровых шарниров и длин стержня поводка и стержня тяги отвечают условию:

При возможности регулировки длин L_п и L_T, в частности, в пределах 30 мм.

Тем ни менее, Главный же недостаток - низкий уровень унификации комплекта стабилизатора (включая его тягу) и поводка.

В соответствии с обозначенными общими недостатками прототипа и др. выделенных аналогов, в условиях возрастания требований к комфорту и безопасности пассажирских перевозок скоростным и высокоскоростным подвижным составом, становится особенно актуальной задача повышения технико-эксплуатационных возможностей и характеристик подвесок, в том числе их технологичность.

Итак, задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение (устройство), - разработать (предложить техническое решение проблемы, сконструировать, спроектировать) комплект тяги и поводка в составе вагона, с возможностью при этом повысить производственную технологичность за счет максимально возможной унификации тяги и поводка (конкретно - взаимозаменяемости их резьбового стержня), что особенно эффективно в рамках одного предприятия-изготовителя-поставщика обоих изделий - и торсионных стабилизаторов поперечного наклона вагона, и поводков центрального подвешивания - для продольной взаимосвязи рамы с колесной тележкой.

Планируемый технический результат использования - повышение производственной технологичности.

Решение обозначенной проблемы (задачи) достигается тем, что комплект из тяги торсионного стабилизатора поперечного наклона кузова вагона и поводка продольной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона, содержащий два талрепа, каждый в составе стержня с разнонаправленной резьбой на концах и замком под гаечный ключ, наконечников с шаровыми шарнирами, их пальцами и корпусами с оппозитно ориентированными резьбовыми хвостовиками взаимосвязи с резьбовыми концами стержня, и фиксаторов упомянутой взаимосвязи, причем потребное расстояние L_п между осями пальцев шаровых шарниров поводка превышает расстояние L_т между осями пальцев шаровых шарниров тяги, отличающийся тем, что, согласно заявляемому изобретению, тяга и поводок выполнены конструктивно одинаковыми, за исключением, по меньшей мере, длин стержня поводка и стержня тяги, которые отвечают условию:

На решение поставленной задачи направлены и частные совокупности существенных признаков устройства в рамках основной совокупности его признаков, сформулированной в предыдущем абзаце и далее в формуле изобретения, а именно:

- замок под гаечный ключ может быть выполнен в виде шестигранника (это в большей степени унифицирует изделия, причем на всех этапах их жизненного цикла, начиная с производственного);

- фиксаторы взаимосвязи хвостовиков со стержнем могут быть выполнены в виде клеммовых стяжек, охватывающих резьбовые соединения (это также способствует росту уровня унификации изделия на всех этапах их жизненного цикла, в большей мере соответствует современным тенденциям в вагоностроении).

Среди массива известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной совокупностью признаков. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат, что обусловливает наличие у заявляемого устройства первого квалификационного признака - «мировой уровень новизны».

Совокупность отличительных существенных признаков заявляемого устройства не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов системы. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения). Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.

Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает из огромного мирового опыта вагоностроения, наличия успешно испытанного авторами экспериментальных образцов комплекта а также приведенного далее по тексту фрагмента перечня покупных основных комплектующих комплекта, производство которых промышленно освоено.

Подробнее сущность изобретения (на примере железнодорожного вагона как приоритетного объекта внедрения) раскрывается в приведенных ниже примерах, иллюстрируемых фигурами 1-3 со следующими обозначениями позиций: 1 - тяга; 2 - торсион; 3 - подшипник; 4 - рычаг; 5 - поводок; 6 - рама вагона; 7 - колесная тележка вагона; 8 - стержень талрепа; 9 и 10 - резьбовые концы стержня (с разнонаправленной резьбой); 11 - замок (под гаечный ключ); 12 и 13 - наконечники; 14 и 15 - шаровые шарниры (шарниры сферические); 16 и 17 - пальцы шаровых шарниров; 18 и 19 - резьбовые хвостовики корпусов наконечников; 20 и 21 - фиксаторы взаимосвязи хвостовиков со стержнем; 22, 23 - болт(ы) / винт(ы) фиксаторов.

на фиг. 1 представлено 3D-изображение компьютерной модели торсионного стабилизатора поперечного наклона вагона (фрагмент);

на фиг. 2 - 3D-изображение компьютерной модели поводков продольной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона (поводков центрального подвешивания), вид в плане по месту их установки;

на фиг. 3 - объединенное схематическое изображение тяги торсионного стабилизатора и поводка продольной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона (поводка центрального подвешивания), где L_п и L_т - потребные (заданные) расстояния между осями пальцев шаровых шарниров поводка; - длины стержней поводка и тяги.

Заявляемый комплект устройств состоит из тяги 1 торсионного стабилизатора поперечного наклона кузова вагона, включающего в себя (о стабилизаторе), кроме упомянутой тяги 1, торсион 2 на подшипниках 3 и рычаг 4 взаимосвязи конца торсиона 2 с тягой 1 (см. фиг. 1), и поводка 5 продольной взаимосвязи рамы 6 и колесной тележки 7 вагона (поводка 5 центрального подвешивания - см. фиг. 2).

И тяга 1, и поводок 5 представляют собой (см. фиг. 1-3) симметричные талрепы (см. фиг. 3), каждый в составе стержня 8 с разнонаправленной резьбой на концах 9 и 10 и замком 11 под гаечный ключ, наконечников 12 и 13 с шаровыми шарнирами (шарнирами сферическими) 14 и 15 соответственно, их пальцами 16 и 17 соответственно и корпусами с оппозитно ориентированными резьбовыми хвостовиками 18 и 19 соответственно взаимосвязи с резьбовыми концами 9 и 10 стержня 8, и фиксаторов 20 и 21 взаимосвязей хвостовиков 18, 19 и концами 9, 10 стержня 8 соответственно.

При этом потребное расстояние L_п между осями пальцев шаровых шарниров поводка превышает расстояние L_т между осями пальцев шаровых шарниров тяги (см. фиг. 3). При возможности регулировки длин L_п и L_т (посредством замка 11) в пределах 30 мм.

Тяга 1 и поводок 5 выполнены конструктивно одинаковыми, за исключением, по меньшей мере, длин стержня 8 поводка 5 и стержня 8 тяги 1, которые отвечают условию:

Замок под гаечный ключ выполнен, например (и преимущественно), в виде стандартного шестигранника (см. фиг. 1, 3). Причем либо по всей длине не резьбовой части стержня 8 (см. фиг. 1, 3), либо на ее части. В числе других возможных (альтернативных) примеров выполнения замка 11 можно назвать известные в общем машиностроении лыски (две, четыре и т.д.) на цилиндрической поверхности стержня отверстия (одно или больше одного) - см. фиг. 2.

Фиксаторы 20 и 21 взаимосвязи хвостовиков 18, 19 со стержнем 8 выполнены, например (и преимущественно), в виде клеммовых стяжек (клемм), охватывающих указанные резьбовые соединения (см. фиг. 1-3). При этом количество стяжных болтов / винтов 22, 23 определяется расчетом для конкретных условий и равно, как правило, от одного до трех (на фиг. 1 приведен пример с одним стяжным болтом / винтом 22, 23, на фиг. 2-е тремя болтами 22, 23, на фиг. 3-е двумя болтами 22, 23, что в данной заявке не принципиально). В числе других возможных (альтернативных) примеров выполнения фиксаторов 11 соединения стержня 8 с хвостовиками 18, 19 можно назвать известные в общем машиностроении и в вагоностроении накидные гайки, стопорные шайбы и др. (не показаны).

Небольшие различия тяги 1 и поводка 5 могут допускаться также в отношении отдельных деталей шаровых шарниров 14 и 15 (пальцев 16 и 17, уплотнений, фиксирующих элементов и т.д.).

Заявляемый комплект используют следующим образом.

При боковых наклонах кузова тяга 1 испытывает знакопеременные нагрузки, которые заложены в расчеты прочности и ресурса этого изделия (см. фиг. 1). Размеры и материалы тяги выбраны, соответственно этим нагрузкам.

При продольном движении вагона по рельсам поводок 5 испытывает продольные тяговые и тормозные нагрузки, функцией которого и является передача этих знакопеременных усилий между рамой 6 вагона и его колесной тележкой 7 (см. фиг. 2).

В конкретном примере текущего проекта нового подвижного состава максимальные заданные Заказчиком усилия на тяге 1 и на поводке 5 длиной 900 мм составляют, соответственно, 47 и 20 кН.

Однако в обеспечение более высокого уровня унификации тяги 1 и поводка 5, здесь предложено завысить коэффициент запаса прочности поводка 5, задав его размеры (прежде всего, диаметра стержня 8) равными соответствующим размерам тяги 1. За исключением длины стержня 8 поводка 5, которая существенно (примерно в 2 или 3 раза, в зависимости от конкретного проекта вагона) превышает длину стержня 8 тяги 1.

Конкретным примером (как вариант технического предложения) применения заявляемого изобретения может служить разработка технического облика поводка центрального подвешивания для тележки модели 68-4120 двухэтажных вагонов проекта «2020».

Таким образом, предложено техническое решение, решающее поставленную задачу. Использование заявленного комплекта изделий позволит повысить производственную технологичность за счет максимально возможной унификации тяги и поводка (конкретно - взаимозаменяемости их резьбового стержня), что особенно эффективно в рамках одного предприятия-изготовителя-поставщика обоих изделий - и торсионных стабилизаторов поперечного наклона вагона, и поводков продольной взаимосвязи рамы с колесной тележкой.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к комплекту тяги торсионного стабилизатора поперечного наклона кузова вагона и поводка продольной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона. Тяга содержит торсионный стабилизатор. Стабилизатор включает талреп из стержня и наконечников с шаровыми шарнирами, пальцами и корпусами. Резьбы талрепа и корпусов ориентированы оппозитно. Поводок выполнен с талрепом, включающим стержень и наконечники с шаровыми шарнирами, пальцами и корпусами. Резьбы талрепа и корпусов ориентированы оппозитно. Расстояние L_п между осями пальцев шаровых шарниров поводка превышает расстояние L_т между осями пальцев шаровых шарниров тяги. Тяга и поводок выполнены конструктивно одинаковыми, за исключением, по меньшей мере, длин l_п стержня поводка и l_т стержня тяги, которые отвечают условию l_п – l_т = L_п – L_т. Повышается унификация тяги и поводка. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комплект из тяги торсионного стабилизатора поперечного наклона кузова вагона и поводка продольной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона, содержащий торсионный стабилизатор поперечного наклона кузова вагона, включающий в себя талреп в составе стержня с разнонаправленной резьбой на концах и замком под гаечный ключ, наконечники с шаровыми шарнирами, их пальцами и корпусами с оппозитно ориентированными резьбовыми хвостовиками взаимосвязи с резьбовыми концами стержня, и фиксаторы упомянутой взаимосвязи, при этом стабилизатор связывает между собой раму и колесную тележку вагона, отличающийся тем, что в его состав дополнительно входит поводок продольной взаимосвязи рамы и колесной тележки вагона, выполненный также с талрепом, включающим в себя стержень с разнонаправленной резьбой на концах и замком под гаечный ключ, наконечниками с шаровыми шарнирами, их пальцами и корпусами с оппозитно ориентированными резьбовыми хвостовиками взаимосвязи с резьбовыми концами стержня, и фиксаторами упомянутой взаимосвязи, при этом расстояние L_п между осями пальцев шаровых шарниров поводка превышает расстояние L_т между осями пальцев шаровых шарниров тяги, при этом тяга и поводок выполнены конструктивно одинаковыми, за исключением, по меньшей мере, длин l_п стержня поводка и l_т стержня тяги, которые отвечают условию:

l_п – l_т = L_п – L_т.

2. Комплект по п. 1, отличающийся тем, что замок под гаечный ключ выполнен в виде шестигранника.

3. Комплект по п. 1, отличающийся тем, что фиксаторы взаимосвязи хвостовиков со стержнем выполнены в виде клеммовых стяжек, охватывающих резьбовые соединения.