триангель рычажной передачи тормоза железнодорожного подвижного состава

Формула изобретения

1. ТРИАНГЕЛЬ РЫЧАЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащий балку, выполненную швеллерообразной, консольные части которой пропущены через посадочные отверстия в башмаках, струну, каждая концевая часть которой образует цапфу и центральную распорку, расположенную между средними частями струны и балки, причем на швеллерной балке триангеля установлена закладка триангеля, отличающийся тем, что на цапфах триангеля, жестко установленных во внутренних частях швеллера, установлены предохранительные наконечники, каждый из которых представляет собой параллелепипед со сквозным отверстием, выполненным в его центре параллельно продольной оси симметрии швеллерной балки триангеля и расположенным в нижней части его торца выступом, обращенным как в сторону струны триангеля, так и в противоположную, которые крепятся на цапфе последнего с помощью самотормозящих клиньев.

2. Триангель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен цапфой, удлиненной до вертикальной плоскости боковой рамы тележки, причем на цапфе у торца швеллера триангеля помещена тонкая пластина с отверстием в центре.

3. Триангель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными распорками, уширенными по концам, расположенными интегрально относительно центральной распорки, каждая из которых одним своим концом жестко заделана в центре швеллерной балки триангеля, в ее внутренней полости, а другим соединена со струйной, причем центральная распорка в месте ее соединения со струной триангеля выполнена с вырезом для совершения ею свободного возвратно-поступательного перемещения при торможении и отпуске тормоза и для исключения возникновения значительных контактных напряжений в зоне соединения центральной распорки со струной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тормозному оборудованию грузовых вагонов.

Известна конструкция триангеля, содержащая балку из швеллера, которая развита до цапфы триангеля, жестко соединенную с ней струну и распорку, размещенную в середине триангеля, жестко соединенную среднюю часть балки с серединой струны. В консольной части швеллера триангеля размещены закладка, тормозной башмак, предохранительный наконечник с выступом на поверхности со стороны корончатой гайки, которые крепятся корончатой гайкой со шплинтом, помещенные на цилиндрической цапфе триангеля.

Одним из недостатков известной конструкции типового триангеля является низкая надежность крепления тормозного башмака корончатой гайкой со шплинтом. В условиях эксплуатации в результате ослабления крепления корончатой гайки со шплинтом тормозной башмак триангеля "сползает" за грань колеса, вызывая неравномерный гребневидный износ тормозной колодки. В случае значительного "сползания" тормозной колодки с поверхности катания колеса при торможении вагона колодка может быть разделена из-за снижения площади трения фрикционной пары колесо колодка вследствие превышения нормативных предельно допустимых удельных давлений на колодку. Более того в результате увеличенных удельных давлений на колодку возможен повышенный ее нагрев, в результате чего снижается коэффициент трения тормозной колодки (особенно композиционной) и, как следствие, понижается эффективность торможения вагона и безопасность его движения в целом.

Вместе с тем следует отметить, что согласно нормативным документам МПС все тормозные колодки, имеющие неравномерный износ более допустимого, подлежат замене. Следовательно, от надежного крепления тормозного башмака в конечном счете зависит не только эффективность торможения грузового вагона и безопасность движения в целом, но и количество "потребляемых" им колодок. Последнее немаловажно, особенно вследствие последних повышений цен на композиционные материалы, из которых, как известно, изготовляют и композиционные тормозные колодки.

Другим существенным недостатком известной конструкции триангеля являются повышенные контактные напряжения в зоне касания распорки триангеля со средней частью струны и в месте соединения распорки и швеллера (см. статью В.П. Панова и др. "Контроль напряженно-деформированного состояния триангелей", "Железнодорожный транспорт" N 4, 1992), которые являются наиболее напряженными частями триангеля и могут привести в эксплуатации как к трещинам, так и к значительным упругим деформациям триангеля, а следовательно, и к повышенному выходу штока тормозного цилиндра (ТЦ) при торможении. Указанные факторы могут привести к снижению эксплуатационной надежности триангеля и эффективности торможения вагона вследствие повышенного выхода штока ТЦ из-за больших упругих деформаций триангеля. Вследствие этого также может снизиться и КПД тормозной рычажной передачи грузового вагона, который как известно уменьшается при увеличении выхода штока ТЦ, что отрицательно сказывается и на безопасности движения грузовых составов в эксплуатации.

Известна конструкция триангеля, выбранная в качестве прототипа, содержащая балку из швеллера, которая развита до торца триангеля и вместе со струной, установленной во внутренней полости консольной части балки, образует замкнутую прямоугольную цапфу. В прямоугольной цапфе по месту установки башмака и в самом башмаке выполнены сквозные отверстия под фиксирующий валик, которые частично перекрыты планкой, жестко установленной на башмаке.

Недостатком известной конструкции прототипа является разуникация тормозного башмака триангеля и ослабления его прочности из-за имеющегося в его "зеве" отверстия под фиксирующий валик. Другим существенным недостатком конструкции триангеля является ослабление сечения швеллера из-за выполненных в нем двух отверстий под фиксирующий валик, расположенных в напряженной части швеллерной балки триангеля. В эксплуатации указанные отверстия не только ослабляют сечение швеллера, что увеличивает упругие деформации триангеля и снижает его прочность, но и могут выступать в качестве концентратора напряжений и способствовать появлению усталостных трещин. Последнее не только снижает эксплуатационную надежность и долговечность триангеля, но и отрицательно сказывается на безопасности движения вагона в эксплуатации. Это особенно актуально при перспективном повышении осевых нагрузок вагона, когда соответственно увеличивается и сила нажатия колодок передаваемая от ТЦ через систему рычагов и тяг на вертикальный рычаг и триангель. В этом случае напряженно-деформированное состояние триангеля значительно ухудшается.

Рассматриваемая конструкция триангеля имеет еще один недостаток. При установке триангеля на тележке вагона рабочие могут забыть поставить в "зев" тормозного башмака фиксирующий валик, который к тому же практически незаметен со стороны без демонтажа башмака с триангеля. В результате неустановки фиксирующего валика тормозной башмак может срезать шплинт, установленный на прямоугольной цапфе триангеля. Это особенно актуально при движении вагона в криволинейных участках пути малого радиуса. Наряду с этим следует отметить, что установка предохранительных шплинтов и фиксирующих валиков (с обеих сторон швеллерной балки триангеля) являются сравнительно трудоемкими операциями.

Другим существенным недостатком рассматриваемой конструкции прототипа являются повышенные контактные напряжения в зоне касания распорки триангеля со средней частью струны и распорки, а также швеллера триангеля, которые могут привести как к трещинам на швеллере и распорке, к излому струны в ее средней части, так и к значительным упругим деформациям триангеля, а следовательно, и к увеличенному выходу штока ТЦ при торможении. Указанные факторы могут привести к снижению эксплуатационной надежности триангеля эффективности торможения вагона в целом за счет снижения коэффициента потерь усилий тормозной рычажной передачи вагона при торможении. Это особенно актуально при перспективном повышении осевых нагрузок грузовых вагонов, когда усилия на триангель значительно возрастут.

Из сказанного следует, что как аналог, так и прототип обладают существенными недостатками, которые не только повышают эксплуатационные расходы и себестоимость грузовых перевозок, но и снижают безопасность движения грузового вагона, особенно при предстоящем повышении осевых нагрузок.

Задача изобретения повышение надежности и упрощения монтажа (демонтажа) триангеля в эксплуатации и снижение упругий деформаций последнего, приведенных к штоку тормозного цилиндра.

Это достигается тем, что на цапфе триангеля установлен самотормозящийся клин, размещенный вплотную к предохранительному наконечнику. Последний проще типового и отличается тем, что представляет собой параллелепипед с выступом, расположенным на его торце со стороны распорки триангеля или на противоположной. Самотормозящийся клин будет надежно удерживать предохранительный наконечник, тормозной башмак и закладку триангеля от выпадания в эксплуатации.

Вместе с тем отверстие для самотормозящегося клина, выполненное на цапфе триангеля, в отличие от прототипа, сделано в наименее напряженном месте триангеля и практически не оказывает отрицательного влияния на его напряженно-деформированное состояние и надежность конструкции в целом. В этом случае предлагаемый триангель в отличие от прототипа позволяет использовать типовой тормозной башмак, не снижая его прочности дополнительным отверстием в "зоне" последнего.

Важно также отметить, что задачу повышения надежности крепления самотормозящегося клина можно также достигнуть другим способом. Самотормозящийся клин при этом будет расположен в вертикальной плоскости, перпендикулярной горизонтально расположенной плоскости триангеля, а вместо предохранительного наконечника будет установлена тонкая пластина с отверстием в центре. Указанная пластина надевается на цапфу триангеля, далее (за ней, ближе к боковой раме тележки) установлен самотормозящийся клин. В этом случае цапфа триангеля, являющаяся как бы продолжением швеллерной балки последнего, продлена до предохранительного упора, расположенного на боковой раме тележки с целью удержания триангеля от выпадания на путь при изломе или выпадении подвесок тормозных башмаков. При этом (при обрыве подвесок) триангель "ляжет" на вышеупомянутые предохранительные упоры. Кроме того, отпадает необходимость в предохранительном накоплении, что снижает металлоемкость триангеля и упрощает его конструкцию.

Задача снижения упругих деформаций достигается тем, что предлагаемый триангель содержит две дополнительные распорки с уширенными концами, каждая из которых расположена наклонно по отношению к швеллеру триангеля и жестко укреплена в его средней части одним концом, а другим жестко приварена к струне триангеля. Причем в предлагаемой конструкции триангеля каждая из дополнительных распорок с уширенными концами позволяет увеличить площадь контакта как в месте крепления струны и наклонной распорки триангеля, так и в зоне соединения середины швеллерной балки с тремя распорками, тем самым снижая напряжения в месте соприкосновения контактирующих поверхностей по сравнению с конструкциями аналога и прототипа, где имеют место значительные напряжения в указанных зонах.

Вместе с тем следует отметить, что каждая из установленных дополнительных наклонных распорок симметрична относительно поперечной оси триангеля, что способствует не только равномерному распределению усилий в его конструкции, но и существенно снижает контактные напряжения в зоне соединения центральной распорки и струны триангеля, так как в предлагаемой конструкции распорка в этом месте имеет больший вырез, что позволяет ей свободно перемещаться относительно струны под нагрузкой без возникновения значительных напряжений в этом месте. Основное усилие от середины швеллерной балки триангеля равномерно распределяется и передается на струну через две наклонные распорки на ребра и струну триангеля. В этом случае контактные напряжения в зоне соединения распорок и струны, а также распорки и швеллерной балки, и упругая деформация триагеля будут значительно меньше, чем у прототипа и аналога из-за лучшего перераспределения усилий, передаваемых от середины швеллера на его струну, поскольку предлагаемая конструкция триангеля обладает двумя дополнительными распорками, расположенными симметрично относительно центральной оси триангеля.

Благодаря применению дополнительных распорок момент инерции сечения, расположенного в средней части швеллера, будет увеличен, что позволит снизить упругую деформацию триангеля, а также понизить величины напряжений в этой зоне.

Вместе с тем важно отметить, что сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый триангель отличается тем, что он содержит самотормозящийся клин, размещенный на цапфе триангеля, который надежно удерживает от выпадания предохранительный наконечник (или тонкую пластину), тормозной башмак и закладку триангеля, а также тем, что последний содержит две дополнительные распорки с уширенными концами, расположенные наклонно, причем каждая из которых жестко закреплена одним концом в середине швеллера триангеля, а другим приварена к струне триангеля. Дополнительные распорки расположены симметрично относительно поперечной оси триангеля, проходящей перпендикулярно по швеллеру. Распорка, расположенная в центре триангеля со стороны внутренней его части, обращенной к струне, имеет торцовой зазор, больший чем у прототипа и у аналога. Данный зазор позволяет струне триангеля свободно перемещаться в нем при появлении упругих деформаций триангеля без возникновения значительных напряжений в этой зоне.

Из этого следует, изобретение соответствует критерию "новизна".

Сравнение изобретения не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен триангель с установленными на нем самотормозящимся клином и распорками; на фиг. 2 выступ на торце предохранительного наконечника; на фиг. 3 крепление самотормозящегося клина; на фиг. 4 соединение распорок со струной триангеля.

Триангель содержит швеллер 1, струну 2, закладку 3, расположенную соосно с тормозным башмаком 4, за которым помещен предохранительный наконечник 5 с расположенным в нижней части его торца выступом 6 (см. фиг. 2). Причем предохранительный наконечник жестко закреплен на цапфе 8 с помощью самотормозящегося клина 7 (см. фиг. 3). В средней части швеллера 1 расположены центральная распорка 9 и соединенные с ней две наклонные распорки 10 и 11 с уширенными концами. Центральная распорка в месте соединения со струной имеет вырез 12 (см. фиг. 4), который позволяет последней совершать возвратно поступательные перемещения при торможении отпуске тормоза без возникновения значительных напряжений в зоне контакта.

Другой вариант конструкции триангеля (см. фиг. 2) отличается от предыдущего тем, что он вместо предохранительного наконечника 5 снабжен тонкой пластиной с отверстием в центре, которая надевается на цапфу 2. Последняя продлена до предохранительного упора, расположенного на боковой раме тележки.

В результате у предлагаемой конструкции триангеля имеется возможность сравнительно быстро в случае необходимости забить (выбить) самотормозящийся клин (при помощи молотка), расположенный на цапфе триангеля, а затем снять и заменить тормозной башмак, не снимая весь триангель с тележки ЦНИИ-ХЗ, что нельзя сделать у прототипа.