Боковая опора рельсового транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК B61F5/14 

фиг.1

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается узлов сопряжения кузова с тележкой рельсового транспортного средства.

Известна боковая опора кузова на тележку железнодорожного транспортного средства (авт.св. № 759368, кл. В 61 F 5/14), содержащая жестко закрепленную на раме тележки нижнюю опорную плиту, связанную с кузовом верхнюю опорную плиту, тела качения, расположенные между этими плитами, и упругий элемент в виде резино- металлической рессоры, жестко соединенной одной стороной с кузовом, другой - с верхней опорной плитой, причем на кузове установлен конический элемент, ограничивающий перемещение рессоры.

Недостатком данной конструкции является неустойчивость центрального положения кузова на тележках из-за недостаточной жесткости резинометаллической.рессоры в горизонтальной плоскости, что приводит к повышенному динамическому воздействию на путь и интенсивному подрезу гребней бандажей колес.

Известна также боковая опора кузова на тележку (авт.св. № 1193049, кл. В 61 F 5/14), содержащая роликовый комплект и резинометаллическую рессору, между элементами которой установлены проставки с горизонтальными штырями, расположенными в пазах, выполненных в коническом элементе под углом к его образующей.

Недостатком такой опоры является малая надежность из-за наличия штырей в ус- ловиях работы с большими динамическими нагрузками.

Известна боковая опора кузова на тележку железнодорожного транспортного средства (авт.св. № 1720913, кл. В 61 F5/14, 08.01.90). содержащая связанную с рамой тележки нижнюю опорную плиту, опирающуюся на нее через ролики верхнюю опорную плиту и резинометаллический упругий элемент, верхний конец которого связан с кузовом. Через отверстия в резинометалли- ческих элементах пропущены упругие эле-, менты в виде прутков, закрепленных одними концами в верхней плите жестко, а другими концами - на кузове с возможностью вертикального перемещения, причем прутки в поперечном сечении выполнены в виде эллипсов, большие оси которых перпендикулярны продольной оси тележки, а между резинометаллическими элементами и прутками установлены втулки из антифрикционного материала. Указанная боковая опора принимается в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является сложность конструкции опоры (наличие нескольких отверстий во всех резинометаллических элементах, нескольких упругих прутков эллиптического сечения и втулок из антифрикционного материала).

Цель изобретения - упрощение конструкции боковой опоры.

Указанная цель достигается тем, что в

0 известной боковой опоре, содержащей роликовый комплект и резинометаллические элементы (РМЭ) с ограничителем их горизонтального перемещения относительно кузова транспортного средства, пропу5 щепным через выполненные в резинометаллических элементах отверстия, отверстия выполнены в части РМЭ, а ограничитель горизонтального перемещения выполнен жестким.

0 Ограничитель горизонтальных перемещений препятствует сдвигу РМЭ с отверсти- лми, увеличивая таким образом горизонтальную жесткость опоры, что обеспечивает устойчивое центрирование кузова

5 относительно тележек при движении транспортного средства, а следовательно, уменьшение динамического воздействия на путь и износа гребней бандажей колес.

Отличительные признаки предлагаемо0 го технического решения не имеют самостоятельных свойств в отрыве от остальных признаков. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области

5 техники не позволило выявить в них признаки, отличающие его от прототипа; что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию существенные отличия.

На фиг.1 изображена предлагаемая бо0 ковая опора; на фиг.2 представлен вариант исполнения опоры.

Боковая опора рельсового транспортного средства содержит жестко закрепленную на раме тележки 1 нижнюю опорную

5 плиту 2, на которую через ролики 3 опирается верхняя опорная плита 4, и комплект РМЭ 5 и 6, верхней частью связанных с коническим элементом 7, установленным на кузове 8 с возможностью поворота вокруг

0 пальца 9. В РМЭ 6 имеются отверстия 10, в которых установлен ограничитель 11 горизонтальных перемещений, жестко соединенный с коническим элементом 7. Между нижней частью ограничителя 11 и РМЭ 5 без

5 отверстий имеется зазор 12 в пределах возможных вертикальных перемещений между кузовом и тележкой.

По второму ьарианту конструктивного исполнения боковой опоры (фиг.2) ограни- итель 11 соединяет РМЭ 6 и кузов 8 через

отверстие 13 в коническом элементе 7, В этом случае имеется зазор 14 между кузовом и верхней частью ограничителя, а отверстие в кузове под ограничитель можно выполнить со сменной антифрикционной втулкой 15. В обоих случаях ограничитель выполнен жестким.

Опора работает следующим образом.

При горизонтальных отклонениях кузова 8 относительно тележки 1 ограничитель 11 перемещений препятствует сдвигу РМЭ б с отверстиями. Количество РМЭ, работающих на сдвиг (РМЭ 5), уменьшается, а жесткость сдвига комплекта РМЭ увеличивается. Увеличение горизонтальной жесткости бо- ковой опоры обеспечивает надежное центрирование кузова транспортного средства относительно тележек при движении в прямых участках пути и выходе из кривых и стрелочных переводов.

В вертикальной плоскости ограничитель 11 горизонтальных перемещений не препятствует перемещениям кузова относительно тележки из-за наличия зазора 12 (см. фиг.1) или 14 (см. фиг.2). Наличие же отверстий в РМЭ 8 уменьшает вертикальную жесткость, а следовательно,увеличивает вертикальный прогиб опоры (а значит, и второй ступени рессорного подвешивания), что улучшает показатели вертикальной ди- намики. Кроме того, при исполнении опоры по фиг.2 имеет место дополнительное демпфирование вертикальных колебаний за счет трения ограничителя 11 по сменным втулкам 15.

Таким образом, применение предложенной конструкции боковой опоры позволяет обеспечить надежное центрирование кузова относительно тележек рельсового транспортного средства за счет увеличения горизонтальной жесткости опоры, что снижает динамическое воздействие экипажа на путь и износ гребней бандажей колесных пар.

Здесь Нр - высота резинового слоя под нагрузкой

Нр л (h - f-ы.),

где п 7 - количество РМЭ в опоре; fi эл. - прогиб одного РМЭ

f1эл.

Р h

Есж л/4 D2 110 -0.035

19100 -л/4 0,282

Здесь Р 110 кН - нагрузка на одну опору.

Экспериментальными исследованиями, проведенными ПО ЛТЗ совместное ЛМСИ (Результаты сравнительных стендовых испытаний опытной и серийной опор кузова на тележки тепловоза 2ТЭ121 по определению рабочих характеристик: Отчет о НИР /ПО Ворошиловградтепловоз; ВМСИ - № ОИП5-83, - Ворошиловград, 1983. - 62 с.; Комплексные динамические и по воздействию на путь испытания тепловоза 2ТЭ116 с модернизованными опорами кузова.: Отчет о НИР /ПО. Ворошиловградтепловоз - № 301/КИ-86.- Ворошиловград, 1986. - 114 с.), рекомендовано ограничить количество РМЭ опоры, работающих в горизонтальной плоскости, до четырех.

Тогда, если обозначить щ - число РМЭ в опоре без отверстий, а па - число РМЭ с отверстиями, для предлагаемой конструкции опоры щ 4, а П2 3.

Жесткость опоры на сдвиг в этом случае

Использование: рельсовый транспорт. Сущность изобретения: боковая опора рельсового транспортного средства содержит закрепленную на раме тележки 1 нижнюю опорную плиту 2, на которую через ролики 3 опирается верхняя опорная плита 4, и комплект резинометаллических элементов 5 и 6, верхней частью связанных с коническим элементом 7, установленным на кузове 8 с возможностью поворота вокруг пальца 9. Элемент 6 выполнен с отверстиями 10 для установки ограничителя 11 горизонтальных перемещений, жестко соединенного с элементом 7. Между нижней частью ограничителя 11 и элементом 5, не имеющим отверстий, образован зазор 12 для обеспечения вертикальных перемещений между кузовом и тележкой. 2 ил.

Кроме того, использование предлагаемой конструкции позволяет несколько улучшить показатели вертикальной динамики рельсового транспортного средства за счет увеличения вертикального прогиба опоры.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Для тепловоза 2ТЭ116:

Диаметр РМЭ D 0,28 м, его высота h 0,035 м. Модуль сдвига для резины 7- ИРП 1347 G 686 кН/м, модуль сжатия Беж- 19100 кН/м.

Жесткость одной опоры на сдвиг

Жсдв f °2 G, н;

333 кН/м.

п 4

0,28 686

4 (0,035 -0,0033)

55

Определим вертикальную жесткость опоры тепловоза 2ТЭ116:

Жсж -

Р110

7 0,0033

4762 кН/м,

где fp прогиб всей опоры

fp П- fl3fl.

Так как предлагаемая опора состоит из щ РМЭ без отверстий и П2 - с отверстиями.

Ж

1

еж - г , г

fpl + Р2

fp ni-fi3fl 4-0,0033 0.0132 м;

fp2 ,

е f ьл1 - прогиб одного РМЭ с отверстием. Р h

f 1эл. EoK-4 (D2-d2)

Здесь d - диаметр отверстия, м.

Из расчета на прочность РМЭ при данной нагрузке на опору Р 110 кН максимальный возможный диаметр отверстия d 0,1 м. Для такого d

, 0110 -0.035

тр - J--

19100 -Ј (0,282-0,12)

0,0126м. Тогда

1

110

0,0132 +0,0126

4263,6 кН/м.

Полученное значение ЖСж1 4263,6 кН/м меньше ЖСж. 4762 кН/м опоры базовой конструкции на 10,5%, что позволит улучшить вертикальную динамику транспортного средства.

Формула изобретен и-я Боковая опора рельсового транспортного средства, содержащая роликовый комплект и резинометаллические элементы с ограничителем их горизонтального перемещения относительно кузова транспортного средства, пропущенным через выполненные в резинометаллических элементах отверстия, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, ограничитель выполнен жестким, а его длина меньше высоты комплекта резинометаллических элементов.