Сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой Советский патент 1992 года по МПК B61F5/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, касается конструкции поперечной упругодиссипативной связи кузова с тележкой, и является дополнительным к авт.св. № 1564026.

Известно сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой, содержащее бесступенчатую листовую рессору равного сопротивления изгибу, связанную концами с рамой кузова транспорт- ного средства, а средней частью - с рамой тележки и установленную вдоль продольной оси симметрии транспортного средства, при этом плоскость наибольшей жесткости рессоры совмещена с продольной вертикальной пло- скостью транспортного средства.

Известно также сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой, которое имеет закрепленные на раме тележки две пары упоров, расположенные симмет- рично в горизонтальной плоскости по обе стороны рессоры.

Известно и сопряжение кузова рельсового транспортного средства, упругое возвращающее приспособление которого включает в себя вертикально установленный поводок, соединенный нижним концом с рамой тележки посредством сайлент-бло- ка, продольная ось которого параллельна продольной оси тележки, и поперечно рас- положенную тягу, соответствующими концами шарнирно связанную с кузовом и с верхним концом поводка.

По конструкции и технической сущности наиболее близкой к предлагаемой попе- речной упругодиссипативной связи кузова с тележкой является сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой. К недостатку сопряжения кузова рельсового транспортного средства с тележкой следует отнести нерациональность силовой характеристики. В частности, это сопряжение имеет постоянную поперечную горизонтальную жесткость и поэтому для достижения высоких смягчающих свойств при боковых силовых взаимодействиях между кузовом и тележкой оно должно обеспечивать весьма большие деформации (относи- тельные поперечные горизонтальные перемещения указанных частей экипажа), что, во-первых, вследствие сравнительно небольших величин зазоров между кузовом и тележкой в поперечном направлении неосуществимо, а во-вторых, влечет за собой выход значений угловых деформаций закру- чивания резиновых элементов сопряжения далеко за допустимые пределы.

Цель изобретения - обеспечение возрастающей кусочно-линейной силовой характеристики сопряжения.

Поставленная цель достигается тем, что сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой снабжено упругими ограничителями поворота поводка, смонтированными на раме тележки, а поводок выполнен из двух частей, сопряженных между собой сайлент-блоком с осью, параллельной продольной оси тележки, причем упругие ограничители поворота расположены по обе стороны нижней части поводка.

На фиг. 1 показано сопряжение кузова с тележкой, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-Анафиг. 1; на фиг. 3-сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг.

5- расчетная схема для определения переменной жесткости поперечной упругой связи кузова с тележкой по двухзвенному поводку.

Сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой содержит вертикально установленный поводок, совмещающий в себе нижнее 1 и верхнее 2 звенья. Звено 1 поводка нижним концом посредством сайлент-блока 3 соединен с кронштейном 4, связанным с рамой (с поперечной балкой рамы) 5 тележки, а противоположным концом сопряжен при помощи сайлент-блока 6 с звеном 2 поводка, связанным также с помощью шарнирного узла 7 с тягой 8, сочлененной через шарнирный узел 9 и с кронштейном 10, укрепленным на раме кузова. При этом оси сайлент-блоков 3 и 6 параллельны продольной оси тележки, а ось тяги 8 перпендикулярна ей. Сайлент-блок 3 совмещает в себе металлический валик 11, запрессованную в нижнюю проушину звена 1 поводка металлическую втулку 12 и при- вулканизированную к ним резиновую втулку 13. Концы валика 11 имеют трапециевидное сечение и закреплены болтами

14в пазах трапециевидного профиля кронштейна 4, На конец болта 14 надета шайба

15и навернута гайка 16. Сайлент-блоки 3 и

6имеют общую схему компоновки. Сайлент- блок 6 с каждой стороны закреплен болтом

17в пазе трапециевидного профиля звена 1 поводка. На конец болта 17 надета шайба

18и навернута гайка 19. Особенности соединений элементов сайлент-блоков 3 и 6 друг с другом, с кронштейном 4 и звеньями 1 и 2 обусловливают возможность передачи через резиновые втулки сайлент-блоков моментом, вызывающих их соосное скручивание. Шарнирный узел 7 содержит пропущенный через верхние проушины звена 2 поводка валик 20, втулку 21 со сферической рабочей поверхностью, запресованную в смежную по отношению к ней проушину тяги 8 и охватывающую валик 20, и пылезащитные резиновые кольца 22. Шармирный узел 9 состоит из пропущенного через проушины кронштейна 10 валик 23, втулку 21 со сферической рабочей поверхностью, запрессованную в смежную по отношению к ней проушину тяги 8 и охватывающую валик 20, и пылезащитные резиновые кольца 22.Шарнирный узел 9 состоит из пропущенного через проушины кронштейна 10 валик 23, втулку 24 со сферической рабочей поверхностью, запрессованную в смежную по отношению к ней проушину тяги 8 и охватывающую валик 23, и пылезащитные резиновые кольца 25. В осевом направлении валик 20 удерживается шайбой 26 и шплинтом 27, а валик 23 - шайбой 28 и шплинтом 29. По обе стороны звена 1 поводка по отношению к упомянутому звену с зазором установлены упругие ограничители поворота, содержащие рези- нометаллические элементы 30 и 31, прикрепленные к кронштейнам 32 и 33, связанным жестко с рамой (с поперечной балкой рамы) 5 тележки.

Сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой работает .следующим образом.

При действии на кузов горизонтальной поперечной силы кронштейн 10, перемещаясь по направлению этой силы, посредством шарнирного узла 9 увлекает за собой тягу 8 вместе с шарнирным узлом 7. Шарнирный узел 7, в свою очередь, передает это усилие на звено 2 поводка, последний же через сайлент-блок 6, нижнее звено 1 поводка, сайлент-блок 3 и кронштейн 4 - -на раму 5 тележки. Действующая на звено 2 по горизонтальной оси шарнирного узла 7 поперечная сила и равнодействующая реакции сайлент-блока 6, лежащая в горизонтальной плоскости симметрии его резиновой втулки, создают момент, который стремится повернуть упомянутое звено поводка в вертикальной поперечной плоскости по направлению внешней силы, приложенной к кузову. При этом резиновая втулка сайлент-блока 6 наряду с воздействием на нее радиальной силы подвергается действию скручивающего момента, равного произведению поперечной силы, передаваемой между кузовом и тележкой, и расстояния между центрами сайлент-блока 6 и шарнирного узла 7. Податливость резиновой втулки сайлент- блока 6 скручиванию, определяющая угол поворота звена 2 поводка под действием указанного момента, обусловливается ее угловой жесткостью при соосном скручивании. Податливость же резиновой втулки при радиальной деформации, определяющая горизонтальное поперечное параллельное

(поступательное) перемещение звена 2 под действием рассматриваемой силы, обусловливается ее радиальной жесткостью. Поскольку звено 1 поводка и сайлент-блок 3

образуют подвижную связь, включенную последовательно с подвижной связью, составленной из звена 2 и сайлент-блока 6 и, к тому же, обе связи содержат одинаковые структурные элементы, то под действием

0 передаваемых сайлент-блоком 6 на звено 1 поперечной силы, направленной вдоль горизонтальной оси первого из этих двух эле- ментов, и момента кинематические состояния звена 1 и сайлент-блока 3 изме5 няется аналогично изменению кинематических состояний звена 2 и сайлент-блока 6. Если радиальная деформация и скручивание резиновой втулки сайлент-блока 6 влекут за собой соответственно поперечное

0 смещение и угловой поворот в поперечной вертикальной плоскости звена 2 относительно звена 1, то деформации тех же видов резиновой втулки сайлент-блока 3 обусловливают совместные линейное и угловое пе5 ремещения этих звеньев. При поперечных отклонениях кузова относительно тележки под действием приложенной к нему поперечной силы, когда звено 1 поводка еще не отклонилось до упора (когда соответствую0 щий из резинометаллических элементов 30 и 31 еще не вступил в работу) в зависимости от направления поперечного отклонения кузова резинометаллические элементы 30 и 31 поочередно вступают в работу, результиру5 ющее горизонтальное поперечное перемещение центра шарнирного узла 7 в направлении действия внешней силы

Yi Yi + Y2, где Yi - поперечное перемещение кузова

0 относительно тележки, обусловленное деформациями резиновой втулки сайлент-блока 3;

Y2 - поперечное перемещение кузова относительно тележки/обусловленное де5 формациями резиновой втулки сайлент-блока 6.

Поскольку действующие на резиновые втулки сайлент-блоков 3 и 6 усилия вызывают одновременно два вида деформации 0 соосное скручивание и радиальное сжатие, то перемещения Yi, Ya определяются выражениями (представленная на фиг. 5 расчетная схема не полностью воспроизводит условия работы упругих элементов сайлент5 блоков 3 и 6; в частности, на фиг. 5 не показаны изменения кинематических состояний звеньев 1 и 2, обусловленные радиальными деформациями упомянутых упругих элементов, однако, как в данном случае, так и в дальнейшем учитываются оба вида деформации резиновых втулок сайлент-блоков 3 и

6):,

Y-i (qi + Q2) sin Oi +01;

Y2 Q2 Sin &l - 62 ,

где qi - расстояние между центрами сайлент-блоков 3 и 6;

©1 - общий (совместный)угол поворота звеньев 1 и 2 поводка, обусловленный скручиванием резиновой втулки сайлент-блока 3 и равный ее углу закручивания;

5i - радиальная деформация резиновой втулки сайлент-блока 3;

Q2 - расстояние между центрами шарнирного узла 7 и сайлент-блока 6;

©2 - угол поворота звена 2 поводка, обусловленный скручиванием резиновой втулки сайлент-блока 6 и равный ее углу закручивания;

5а - радиальная деформация резиновой втулки сайлент-блока 6. .Понятно также, что

« TiMai c(qi + q2)

Ti

макс

вступления в работу упруго ограничителя поворота,

YH Y3 + Y4 , где Ya - поперечное перемещение кузова

относительно тележки, обусловленное деформациями резиновой втулки сайлент-блока 3 и соответствующего из резинометаллических элементов 30 и 31; Y4 - поперечное перемещение кузова

относительно тележки, обусловленное деформациями резиновой втулки сайлент-блока 6.

При силовом взаимодействии кузова и тележки в поперечном горизонтальном направлении силой макс горизонтальное возвращающее усилие Тз, создаваемое вступающим в работу резинометалличе- ским упором, и горизонтальную реакцию ТА сайлент-блока 3 следует определить из следующих уравнений статики (см. фиг. 5):

T3(qi-a) (T2-T-I макс)(р1 + q2),

(T2-Ti макс)(Я2 + а) T(qi-a). Отсюда

Тз (Т2-Т1Макс)

Т4 (Т2-Т1макс)

qi -a

q2 +а qi -a

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается конструкции поперечной упругодиссипативной WИ 8 JL связи кузова с тележкой. Цель изобретения - повышение эффективности. Вертикально установленный поводок совмещает в себе нижнее 1 и верхнее 2 звенья. Звено 1 поводка нижним концом посредством сайлент- блока 3 соединено с кронштейном 4, связанным с рамой 5 тележки, а противоположным концом сопряжен при помощи сай- лент-блока 6 с звеном 2, связанным также с помощью шарнирного узла 7 с тягой 8, сочлененной через шарнирный узел 9 и с кронштейном 10, укрепленным на раме кузова. По обе стороны звена 1 поводка с зазорами установлены резинометаллические упоры 30 и 31, прикрепленные к кронштейнам ЗТй 33, связанным с рамой 5. 5 ил. 7 / ff I i / | ..Г±Жи w fe

Следовательно,

Y, Y1 + Y2 - (о, + q2)sin T(qi+«B)

+

IcT

Тумаке 42 Жр-| + ЖР2

1Макс м/- м/

Лс2 Pi ЛЧР2

Здесь Ti - горизонтальная поперечная сила, передаваемая между кузовом и тележкой до вступления в работу резинометаллических элементов 30 и 31, превышение максимального значения которой (Ттмакс) упомянутые элементы приводят в действие: hi,&c2 ЖР1, ЖР2 - угловые и радиальные жесткости резиновых втулок соответственно сайлент- блоков 3 и 6, т.е. жесткость поперечной упругой связи кузова с тележкой по данному двухзвенному поводку до вступления в работу упругого ограничителя поворота

, . T.a«(q.q.i.,. ,„ M.i -гЧ

V,

М.

р,

Горизонтальное поперечное перемещение кузова относительно тележки, обуслов- ленное изменением кинематических состояний звеньев 1 и 2 поводка после

Соответствующие им радиальные деформации резиновых втулок сайлент-блоков 6 и 3

5з

Тз J2 - TiMaKC qi -fq2

/Kv

ж

P1

qi -a

s . 12 11макс

04vt

ЖР1

ЖР1

qi +a qi -a

где Жу - горизонтальная жесткость одного резинометаллического упора;

а - расстояние между горизонтальными осями сайлент-блока 6 и резинометаллического упора.

Из фиг, 5, где От - центр вращения звена 1 после вступления резинометаллического упора в работу, имеем

Отсюда

В

b qi - а - b

та(ч -8)

Без заметной погрешности

(53 B0b Afeil

03 +04

где ©з - общий (совместный) угол поворота звеньев 1 и 2, поводка, обусловленный скручиванием резиновой втулки сайлент-блока 3 под действием силы Та-Ттмакс. Из последнего равенства

qi-- a

В данном случае угол поворота звена 2 поводка, обусловленный скручиванием резиновой втулки сайлент-блока 6,

Q, (Т2 -TiMaKC)q2 Дс2

а радиальная деформация этого упругого элемента

&

Т2-Тп

Ж

Р2

:(qz +

Очевидно,что

Y3 qi + q2-(qi-a-b)sin

+ а + b) sinOb ,

Y4 q2 sin 04 + 5s Поэтому

Yn (q2 + a +b)sin 05 + q2 sin 04+(5s С учетом вышеприведенных значений 0з,5з,

Й4, ©Ч. Й5

- МаКсК,

v г о Ч 0 v pJ Vl U+a+bl n - +

. CVT MaKcH2 тг т«А«зкс

+ Q2sm- + -5--

Xca Р2

Следовательно, жесткость поперечной упругой связи kysosa с тележкой по данному двухзвенному поводку после вступления в работу упругого ограничителя поворота

«-;,

. lTa-T,)qj Т«-Т4«0|сС

., ,(,t,Q.b),.B

IT Т1 /

(

Afj

0,-°)

Суммарное горизонтальное поперечное отклонение кузова относительно тележки

VЈ-V H-(q,lf 0 i ;

««ч.. ....(ут.мкец,

,с,,да-.-,в;„1

+ ()s;n IVT,M«

4,-а)г

1 моксхРа4 тгжр p,fj

Расчеты показывают, что Жц Жт. Таким образом, предлагаемое сопряжение кузова с тележкой обеспечивает возрастающую кусочно-линейную (ломаную)

силовую характеристику, первому участку которой соответствует жесткость, определяемая по формуле (1), а второму участку - жесткость, подсчитываемая согласно выражению (2).

При условии оптимального подбора Ж-i предлагаемое сопряжение может обеспечить такое же смягчающее действие при боковых толчках при существенно меньшей величине поперечного горизонтального отклонения кузова относительно тележки.

После прекращения действия поперечной силы сопряжение за счет усилий упругости резиновых элементов сайлент-блоков 3 и 6 создает возвращающую силу, передаваемую через тягу 8 на кузов.

При возникновении колебаний относа и влияния кузова вследствие работы внутренних сил трения резиновых втулок сайлент- блоков 3 и 6 будет иметь место поглощение

энергии указанных видов колебаний и, тем самым, их гашение.

Конструкция сопряжения кузова с тележкой обеспечивает все необходимые в ус- ловиях эксплуатации относительные

перемещения кузова и подрессоренной части тележки.

При соответствующем подборе размеров резиновых втулок сайлент-блоков 3 и 6 и плеч звеньев 1 и 2 поводка можно получить

любую практически необходимую возрастающую кусочно-линейную характеристику поперечной горизонтальной упругой связи кузова с тележкой.

Формула изобретения

Сопряжение кузова рельсового транспортного средства с тележкой по авт. св. Ns 1564026, отличающееся тем, что, с

целью повышения эффективности, оно снабжено упругими ограничителями поворота поводка, смонтированными на раме тележки, а поводок выполнен из двух частей, сопряженных между собой сайлент-блоком

с осью, параллельной продольной оси тележки, причем упругие ограничители поворота расположены по обе стороны нижней части поводка.

55

Фив. 2