железнодорожный вагон

Формула изобретения

Железнодорожный вагон, преимущественно грузовой, состоящий из кузова, взаимосвязанного шарнирно с надрессорными балками, подрессоренными относительно литых боковых рам с колесными парами двухосных тележек, отличающийся тем, что на надрессорных балках в зоне их концевых участков жестко закреплены по крайней мере по две пары подшипников и подвижно по две пары втулок, в них размещены стержни торсионов, снабженных соответственно указанным парам гладкими и шлицевыми поверхностями и рычагами, взаимодействующими с литыми боковыми рамами тележек, стержни торсионов в пространстве между подшипниками и втулками несут на себе пружины сжатия, а каждая упомянутая пара подвижных втулок связана между собой траверсами с криволинейной поверхностью, контактирующей с ответной конусной, выполненной на каждой из литых боковых рам тележек.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в различных по назначению конструкциях грузовых железнодорожных вагонов.

Известен железнодорожный вагон, описанный в книге «Технический справочник железнодорожника», том 6-ой (подвижной состав) гл. редактор Е.Ф.Рудой, Государственное транспортное железнодорожное издательство, Москва, 1952 г. и показанный на стр.572 рис.4. Такой вагон состоит из кузова, расположенного на двух двухосных тележках с литыми стальными боковинами (см. эту же книгу стр. 612, рис.73). Такие тележки включают в себя надрессорную балку со шкворнем, опертую через комбинированное рессорное подвешивание на стальные литые боковины (см. эту же книгу стр. 611, 34 строка снизу в левой части листа) и снабжены колесными парами. Существенным недостатком такого вагона является невысокая его плавность хода и сложность конструкции рессорного подвешивания, с точки зрения высокой металлоемкости и недостаточной надежности.

Известны также вагоны самосвалы, например, типа 5ВС-60 грузоподъемностью 60 тонн (см. книгу А.И.Логинов, Н.Е.Афанаскин. «Вагоны самосвалы», - М., Машиностроение, 1975 г., стр.56, рис.30), которые состоят из кузова, опертого на нижнюю раму, взаимосвязанную с двумя двухосными тележками ЦНИИ-ХЗ-0 (см. эту же книгу стр. 126, рис. 82). Конструкции тележек этого вагона в целом аналогичны вышеописанным для аналога и поэтому недостатки их подобны.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции рессорного подвешивания тележек, снижение их металлоемкости и обеспечение плавности хода за счет автоматического регулирования жесткости рессорного подвешивания вагона в ходу.

Поставленная цель достигается тем, что на надрессорных балках, в зоне их концевых участков, жестко закреплены по крайней мере по две пары подшипников и подвижно по две пары втулок, и в них размещены стержни торсионов, снабженных соответственно указанных пар гладкими и шлицевыми поверхностями и рычагами, взаимодействующими с литыми боковыми рамами тележек, стержни торсионов в пространстве между подшипниками и втулками несут на себе пружины сжатия, а каждая упомянутая пара подвижных втулок связана между собой траверсами с криволинейной поверхностью, контактирующей с ответной конусной, выполненной на каждой из литых боковых рамах тележек.

На фиг.1 показан общий вид железнодорожного вагона, на фиг.2 - одна из его тележек (вид сбоку), на фиг.3 - частичный разрез тележки в ее поперечной плоскости по АА и на фиг.4 - принципиальная кинематическая схема рессорного подвешивания железнодорожного вагона с одной из сторон его тележки.

Железнодорожный вагон состоит из кузова 1, который при помощи шкворня 2 связан с надрессорной балкой 3. На надрессорной балке 3 имеются пазы 4 и в них расположены подвижные втулки 5, взаимосвязанные со шлицами 6, выполненными на стержнях торсионов 7. Другие концы стержней торсионов 7 расположены в подшипниках 8, жестко закрепленных на надрессорной балке 3. Между подвижными втулками 5 и подшипниками 8 на стержнях торсионов 7 расположены пружины сжатия 9. Каждая пара подвижных втулок 5 связана между собой траверсой 10, которая снабжена криволинейной поверхностью 11, контактирующей с конусной поверхностью 12, выполненной на литой боковой раме 13. На стержне торсионов 7 жестко закреплены рычаги 14, контактирующие с литой боковой рамой 13, а также упоры 15. В литых боковых рамах 13 с помощью букс 16 установлены колесные пары 17, расположенные на рельсах 18.

Работает железнодорожный вагон следующим образом. При движении его по участку рельсового пути, где отсутствуют неровности, положение надрессорных балок 3 (на фиг.2 показана часть одной такой балки) относительно литых боковых рам 13 оказывается такое, как это показано на фиг.2-4. В тех случаях, когда, например, неровности пути вызывают колебания кузова 1 по стрелке В (колебания подпрыгивания), динамическая нагрузка от него воспринимается надрессорными балками 3, а так как последние жестко соединены с подшипниками 8, подвижными втулками 5 и траверсами 10, то рычаги 14 перемещаются по стрелке С и закручивают стержни торсионов 7, которые свободно поворачиваются в подшипниках 8, но не могут получить угловой поворот в подвижных втулках 5 за счет имеющихся там шлицов 6, выполненных как на стержнях торсионов 7, так и на подвижных втулках 5. Это и позволяет упруго воспринимать такие колебания. В то же время, если нагрузки становятся еще большими и надрессорные балки 3 получают значительное перемещение по стрелке Д, то траверсы 10 своими сферическими поверхностями 11 проскальзывают относительно конусных поверхностей 12, выполненных на литых боковых рамах 13, и такое перемещение позволяет траверсам 10, а следовательно, и подвижным втулкам 5, переместится в пазах 4 по стрелке Е, упруго деформируя пружины сжатия 9. При этом длина 1 стержней торсионов 7 уменьшается, и это приводит к увеличению его крутильной жесткости, что подтверждается известной из сопротивления материалов зависимостью c=JG/ld², a следовательно, и возможностью препятствовать динамической нагрузке на литые боковые рамы 13 и железнодорожный путь. После исчезновения вышеуказанных нагрузок рычаги 14 возвращаются в исходное положение, двигаясь в направлении, противоположном стрелкам С, траверсы 10 совместно с подвижными втулками 5, стержнями торсионов 7 и подшипниками 8 перемещаются по стрелке F, и под действием сжатых пружин сжатия 9 подвижные втулки 5 и траверсы 10 возвращаются в исходное положение такое, как это показано на фиг.3. При колебаниях, например, боковой качки, когда кузов 1 получает угловое перемещение в его поперечной плоскости, надрессорные балки 5 получают угловой поворот, например, по стрелке К, и тогда за счет поворота рычагов 14 по стрелкам L так же происходит закрутка стержней торсионов 7, причем траверсы 10, упираясь в литые боковины рамы 13 своими криволинейными поверхностями, вновь перемещают подвижные втулки 5 в пазах 4, сокращая тем самым расстояние 1, что и повышает жесткостные характеристики стержней торсионов 7. После снятия нагрузки, вызванной боковой качкой, вышеуказанные детали вновь занимают положение, показанное на фиг.2. Далее описанные процессы неоднократно повторяются.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными, очевидно, так как оно просто по конструкции (вместо комплектов цилиндрических пружин установлены торсионы) и позволяет изменять жесткость рессорных комплектов в автоматическом режиме в зависимости от динамического воздействия неровности пути на рельсовые экипажи.