амортизирующее устройство для железнодорожного вагона

Формула изобретения

1. Амортизирующее устройство для железнодорожного вагона, содержащее фрикционный клиновой гаситель колебаний, надрессорную балку, установленную над рессорным комплектом, отличающееся тем, что надрессорная балка в сечении мест установки клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний выполнена в виде равнобочной трапеции с расположением большего основания над рессорным комплектом, а клинья фрикционного клинового гасителя колебаний установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки и вертикальным плоскостям боковой рамы тележки железнодорожного вагона, при этом надрессорная балка выполнена также с опорными площадками под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта.

2. Амортизирующее устройство для железнодорожного вагона, выполненное по п.1, отличающееся тем, что углы наклона поверхностей клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний и боковых поверхностей надрессорной балки, входящие в контакт между собой, и усилие упругого элемента определены в зависимости от величины динамических нагрузок на элементы тележки и железнодорожного вагона в целом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к амортизирующим устройствам с фрикционными гасителями колебаний, используемых в железнодорожной тележке для грузовых вагонов.

Известно амортизирующее устройство для железнодорожного вагона, которое содержит фрикционные клинья, которые поджимаются пружинами к надрессорной балке и боковым поверхностям рамы тележки. Каждый клин имеет вертикальную поверхность, которая входит в контакт со смежной боковой поверхностью рамы тележки, и наклонную поверхность, которая контактирует с наклонной поверхностью надрессорной балки [1].

Однако известное амортизирующее устройство для железнодорожного вагона не обладает достаточной эффективностью гашения вертикальных колебаний, имеет также недостаточный срок службы, так как подвержено усиленному износу из-за высокого коэффициента трения.

Известно амортизирующее устройство для грузовых вагонов, которое содержит рессорный комплект, надрессорную балку, фрикционный клиновой гаситель колебаний [2].

Надрессорная балка выполнена заодно с подпятником, опорами для размещения скользунов, гнездами для фрикционных клиньев. Она выполнена по форме бруса равного сопротивления изгибу и имеет коробчатое замкнутое сечение. Рессорный комплект состоит из пяти, шести или семи двухрядных пружин, расположенных под каждым концом надрессорной балки, при этом крайние боковые пружины комплекта поддерживают клинья гасителей колебаний. На нижней опорной поверхности клина имеется кольцевой выступ, который входит внутрь поддерживающей клин пружины. Клинья гасителя располагаются в соответствующих гнездах в надрессорной балке, упираясь своими наклонными плоскостями в наклонные плоскости последней и прижимаясь к планкам, укрепленным на боковых рамах тележки. При прогибах рессорных комплектов создается необходимое трение в гасителях колебаний. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин рессорного комплекта. Клиновые гасители колебаний служат одновременно упругой связью надрессорной балки с боковыми рамами тележки.

Клиновой гаситель колебаний, имеющий силы трения, пропорциональные перемещениям, но различной величины для нисходящего и восходящего движений, используется в различных железнодорожных тележках. Силы трения в этих гасителях возникают при относительном вертикальном и горизонтальном перемещениях трущихся поверхностей клиньев по фрикционным планкам, укрепленным на колонках боковых рам тележки. Указанные клиновые гасители колебаний способны гасить вертикальные и горизонтальные колебания.

Однако одним из основных недостатков всех фрикционных гасителей колебаний является то, что они имеют большие силы трения покоя, препятствующие прогибам рессорного подвешивания, когда величины возмущающей силы меньше величины силы трения самого гасителя.

Известные конструкции амортизирующих устройств не обеспечивают достаточного процесса погашения вертикальных колебаний, что в целом влияет на динамику движения железнодорожного вагона и качественную характеристику его передвижения.

Основной задачей предлагаемого амортизирующего устройства для железнодорожного вагона является изменение направление силы трения, возникающей между поверхностями клиньев и боковой рамы тележки, на противоположное, т.е. максимально обеспечить гашение колебаний при восходящем движении и тем самым уменьшить динамические ударные нагрузки на элементы тележки и вагона в целом при нисходящем движении, а также увеличить срок службы экипажной части.

Техническим результатом от использования предлагаемого технического решения является обеспечение плавности передвижения, повышение надежности устройства, уменьшение износа и увеличение длительности срока эксплуатации.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет конструктивного изменения расположения надрессорной балки и клиньев фрикционного гасителя и, соответственно, введением упругого элемента, обеспечивающего функциональную связь между указанными элементами конструкции.

Технический результат достигается тем, что в амортизирующем устройстве для железнодорожного вагона, содержащем фрикционный клиновой гаситель колебаний, надрессорную балку, установленную над рессорным комплектом, надрессорная балка в сечении мест установки клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний выполнена в виде равнобочной трапеции, с расположением большего основания над рессорным комплектом, а клинья фрикционного клинового гасителя колебания установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки и вертикальным плоскостям боковой рамы тележки железнодорожного вагона, при этом надрессорная балка выполнена также с опорными площадками под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта.

При этом углы наклона поверхностей клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний и боковых поверхностей надрессорной балки, входящие в контакт между собой, и усилие упругого элемента определяют в зависимости от величины динамических нагрузок на элементы тележки и железнодорожного вагона в целом.

Необходимо отметить, что наклонные поверхности клиньев фрикционного клинового гасителя колебаний и, соответственно, наклонные боковые поверхности надрессорной балки, при предполагаемом их продолжении, расположены в скрещивающихся плоскостях, что принципиально отличает предлагаемую конструкцию от прототипа и других, традиционно существующих конструкций гасителей колебаний, используемых для железнодорожного транспорта.

Поэтому предлагаемая конструкция амортизирующего устройства является оригинальным и неочевидным техническим решением.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено предлагаемое амортизирующее устройство в сборе с двухосной железнодорожной тележкой, на фиг.2 - амортизирующее устройство с боковой рамой двухосной железнодорожной тележки.

Более подробное описание сущности изобретения с указанием позиций состоит в следующем.

Амортизирующее устройство для железнодорожного вагона состоит из фрикционного клинового гасителя колебаний 1, надрессорной балки 2 и рессорного комплекта 3.

Надрессорная балка 2 в сечении мест установки клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 выполнена в виде равнобочной трапеции, причем с расположением большего основания над рессорным комплектом 3.

Клинья 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 установлены с возможностью постоянного поджатия упругим элементом 5 к наклонным боковым плоскостям надрессорной балки 2 и вертикальным плоскостям боковой рамы 6 тележки железнодорожного вагона.

Упругий элемент 5 удерживается от смещения и выпадения упорами 7, выполненными на горизонтальных поверхностях клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и боковой раме 6 тележки.

При этом надрессорная балка 2 выполнена с опорными площадками 8 под крайние пружины среднего ряда рессорного комплекта 3.

Углы наклона поверхностей клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и боковых поверхностей надрессорной балки 2, входящие в контакт между собой, и усилие упругого элемента 5, поджимающего клинья 4, определяют в зависимости от величины динамических нагрузок на элементы тележки и железнодорожного вагона в целом.

Функционирование амортизирующего устройства для железнодорожного вагона заключается в восприятии усилий рессорным комплектом 3 при нисходящем движении и гашении колебаний за счет возникновения силы трения в фрикционном клиновом гасителе колебаний 1 при восходящем движении.

Амортизирующее устройство при нисходящем движении работает следующем образом. Усилие через надрессорную балку 2 передается на пружины рессорного комплекта 3, тем самым сжимая их. Фрикционный клиновой гаситель колебаний 1 при этом не функционирует. Клинья 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 движутся вместе с надрессорной балкой 2, поджимаемые к ней и вертикальным плоскостям боковой рамы 6 тележки упругим элементом 5.

При восходящем движении пружины рессорного комплекта 3 разжимаются, надрессорная балка 2 движется вверх относительно боковой рамы 6 тележки. Клинья 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1, поджимаемые упругим элементом 5, расклиниваются между наклонными боковыми плоскостями надрессорной балки 2 и вертикальными плоскостями боковой рамы 6 тележки. Тем самым за счет возникновения силы трения между вертикальными плоскостями клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний 1 и боковой рамы 6 тележки происходит гашение колебаний в фрикционном клиновом гасителе колебаний 1 при восходящем движении.

Эффективность процесса гашения колебаний происходит за счет конструктивного изменения расположения надрессорной балки 2 и клиньев 4 фрикционного клинового гасителя колебаний, а также введением упругого элемента, обеспечивающего функциональную связь между указанными элементами конструкции.

Предлагаемая конструкция отличается оригинальностью технического решения и позволяет рессорному комплекту 3 максимально воспринимать усилия, возникающие при нисходящем движении, и эффективно гасить колебания при восходящем движении за счет возникновения силы трения в фрикционном клиновом гасителе колебаний 1.

Конструктивное решение предлагаемого амортизирующего устройства позволило изменить направление силы трения, возникающего между поверхностями клиньев 4 и боковой рамы 6 тележки, на противоположное, т.е. максимально обеспечить гашение колебаний при восходящем движении и тем самым уменьшить динамические ударные нагрузки на элементы тележки и вагона в целом, что обеспечивает плавность передвижения.

Предлагаемое техническое решение позволяет также повысить надежность устройства, уменьшить износ и увеличить, соответственно, длительность срока эксплуатации экипажной части.

Источники информации

1. Патент США №6269752, МПК ⁷ B 61 F 5/12.

2. Книга Вагоны. Под редакцией Л.А.Шадура, изд. Москва «Транспорт», 1973 г., с.166-170, с.185-190 (прототип).