устройство для поглощения энергии железнодорожного вагона

Формула изобретения

1. Опорный скользун железнодорожного транспортного средства, содержащий корпус со стеновой конструкцией; крышку, установленную с возможностью в целом коаксиального перемещения относительно указанного корпуса и имеющую в целом плоскую поверхность с выходящей из нее стеновой конструкцией, и эластомерную пружину, размещенную в полости, образованной указанными корпусом и крышкой в их рабочем сочетании, отличающийся тем, что каждая из указанных стеновых конструкций корпуса и крышки имеет форму, обеспечивающую ускорение рассеивания тепла из указанной полости и от указанной эластомерной пружины для увеличения эффективного срока службы указанного опорного скользуна.

2. Опорный скользун по п. 1, отличающийся тем, что каждая из указанных стеновых конструкций корпуса и крышки имеет форму, обеспечивающую ограничение в целом горизонтальных смещений указанной крышки относительно продольной оси указанного корпуса.

3. Опорный скользун по п. 2, отличающийся тем, что каждая из указанных стеновых конструкций корпуса и крышки выполнена с отверстиями, расположенными на противоположных боковых сторонах от указанной продольной оси и в целом совмещенными друг с другом для активизации движения воздуха через указанный опорный скользун.

4. Опорный скользун по п. 1, отличающийся тем, что плоская поверхность указанной крышки имеет форму, обеспечивающую активизацию конвективной и кондуктивной теплопередачи из полости, образованной между указанными корпусом и крышкой в их рабочем сочетании.

5. Опорный скользун по п. 1, отличающийся тем, что указанные корпус и крышка выполнены со средствами взаимодействия для предотвращения вращения крышки относительно корпуса.

6. Опорный скользун, выполненный с возможностью его установки между надрессорной балкой и кузовом вагона железнодорожного транспортного средства и содержащий корпус, включающий в себя основание, имеющее монтажные участки с размещенными по одной оси отверстиями для крепления основания к указанной балке, а также вертикальную стеновую конструкцию, выполненную как одно целое с основанием вдоль продольной оси корпуса, причем ось размещения отверстий по существу перпендикулярна и в целом пересекает указанную продольную ось корпуса; в целом круглую крышку, включающую в себя в целом плоскую поверхность для контакта с нижней поверхностью кузова указанного вагона и скольжения вдоль нее, а также стеновую конструкцию, выполненную как одно целое с крышкой, выходящую из ее указанной поверхности и телескопически установленную относительно стеновой конструкции указанного корпуса с образованием совместно с последней внутренней полости в указанном опорном скользуне; термопластичную пружину, установленную в рабочем положении между указанными корпусом и крышкой внутри указанной внутренней полости для приведения плоской поверхности указанной крышки в состояние скользящего сцепления с нижней поверхностью кузова указанного вагона; отличающийся тем, что стеновые конструкции указанных корпуса и крышки сконфигурированы друг с другом для обеспечения отвода тепла из указанной внутренней полости с целью увеличения срока службы указанной термопластичной пружины.

7. Опорный скользун по п. 6, отличающийся тем, что указанные корпус и крышка выполнены со средствами взаимодействия для предотвращения вращения крышки относительно корпуса.

8. Опорный скользун по п. 6, отличающийся тем, что каждая из стеновых конструкций указанных корпуса и крышки выполнена с отверстиями, расположенными на противоположных боковых сторонах от продольной оси указанного корпуса и в целом совмещены друг с другом для активизации движения воздуха через указанный опорный скользун.

9. Опорный скользун по п. 6, отличающийся тем, что плоская поверхность указанной крышки имеет форму, обеспечивающую активизацию конвективной и кондуктивной теплопередачи из внутренней полости указанного опорного скользуна.

10. Опорный скользун по п. 6, отличающийся тем, что указанная термопластичная пружина имеет в целом цилиндрическую форму между своими противоположными торцами, причем по меньшей мере в одном из торцов указанной пружины выполнено углубление.

11. Опорный скользун по п. 10, отличающийся тем, что по меньшей мере или указанный корпус или указанная крышка выполнены с расположенной в целом центрально направляющей, которая по меньшей мере частично размещена внутри углубления в указанной пружине для ее надежного позиционирования внутри указанной внутренней полости указанного опорного скользуна.

12. Опорный скользун по п. 11, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя ограничитель вертикального смещения указанной крышки в направлении основания указанного корпуса в процессе работы указанного опорного скользуна на указанном железнодорожном транспортном средстве.

13. Опорный скользун железнодорожного вагона, содержащий корпус и пружинный блок, устанавливаемый на указанный корпус и располагаемый вверх от него по продольной оси, причем указанный пружинный блок имеет противоположные торцы и включает в себя эластомерную пружину с двумя торцами, первый из которых расположен вблизи указанного корпуса, а второй торец смещен по оси от указанного первого торца, а также тепловой изолятор, установленный в рабочем сочетании со вторым торцом указанной эластомерной пружины с образованием одного торца указанного пружинного блока, предназначенный для ограничения теплопередачи к указанной эластомерной пружине и выполненный для этого с рядом проходов, расположенных перпендикулярно указанной продольной оси и выходящих на боковые стороны указанного изолятора для направления воздуха через него и таким образом рассеивания тепла со второго торца указанной эластомерной пружины.

14. Опорный скользун железнодорожного вагона по п. 13, отличающийся тем, что толщина указанного теплового изолятора составляет примерно 1/5-1/20 расстояния между указанными противоположными торцами указанного пружинного блока.

15. Опорный скользун железнодорожного вагона по п. 14, отличающийся тем, что указанный тепловой изолятор выполнен в целом с параллельными поверхности, разнесенными друг от друга на расстояние около 0,25-1,0 дюйма.

16. Пружинный блок, содержащий продолговатую эластомерную пружину, расположенную по продольной оси пружинного блока и имеющую тепловой изолятор, установленный в рабочем сочетании с пружиной для ограничения кондуктивной передачи тепла к указанной эластомерной пружине с образованием одного из торцов указанного пружинного блока и выполненный с рядом проходов, выходящих на боковую поверхность указанного теплового изолятора, для направления воздуха через указанный тепловой изолятор в целом перпендикулярно указанной продольной оси с целью активизации конвективного отвода тепла от указанной эластомерной пружины для продления срока ее службы.

17. Пружинный блок по п. 16, отличающийся тем, что указанная эластомерная пружина выполнена с углублением в своем торце, расположенном со стороны указанного теплового изолятора, который установлен в рабочем сочетании с этим торцом.

18. Пружинный блок по п. 17, отличающийся тем, что указанный тепловой изолятор выполнен с аксиально размещенным в указанном углублении со стороны указанного торца средством для прикрепления указанного теплового изолятора в рабочем положении к указанной эластомерной пружине.

19. Пружинный блок по п. 16, отличающийся тем, что указанный тепловой изолятор выполнен из материала, имеющего относительно высокую ударную прочность и температуру тепловой деформации значительно более высокую, чем температура тепловой деформации материала, используемого для изготовления указанной эластомерной пружины.

20. Пружинный блок по п. 16, отличающийся тем, что указанные эластомерная пружина и тепловой изолятор выполнены каждый с центральным сквозным отверстием, выходящим на противоположные торцы эластомерной пружины и теплового изолятора соответственно.

21. Пружинный блок по п. 20, отличающийся тем, что материал указанного теплового изолятора помечен цветовым кодом для индикации заданных характеристик указанной пружины.

22. Устройство для поглощения энергии между двумя массами, содержащее корпус, приспособленный для установки в рабочем сочетании с одной из указанных масс; рабочий орган, установленный в целом коаксиально с указанным корпусом с возможностью перемещения относительно него и выполненный с поверхностью, приспособленной для ее установки в рабочем сочетании с другой из указанных масс; и пружинный блок с продольной осью, приспособленный для размещения между указанными корпусом и рабочим органом с целью поглощения энергии, передаваемой указанному устройству от обеих из указанных масс или от одной из них, и включающий в себя эластомерную пружину и тепловой изолятор, который образует торец указанного пружинного блока, расположенный со стороны указанного рабочего органа, и приспособлен ограничивать кондуктивный теплоперенос между указанными рабочим органом и эластомерной пружиной, отличающееся тем, что тепловой изолятор выполнен с рядом проходов, выходящих на его боковую поверхность для направления воздуха через поверхность контакта между указанным тепловым изолятором и указанным рабочим органом в целом перпендикулярно продольной оси указанного пружинного блока и активизации за счет этого конвективного отвода тепла от указанного торца указанной эластомерной пружины, расположенного со стороны указанного рабочего органа, с целью продления срока службы указанного пружинного блока.

23. Опорный скользун железнодорожного транспортного средства, содержащий корпус со стеновой конструкцией; крышку, установленную с возможностью в целом коаксиального перемещения относительно указанного корпуса и имеющую в целом плоскую поверхность с выходящей из нее стеновой конструкцией, и эластомерную пружину, размещенную в полости, образованной указанными корпусом и крышкой в их рабочем сочетании, отличающийся тем, что указанный корпус и стеновая конструкция указанной крышки имеют форму, обеспечивающую ускорение рассеивания тепла из указанной полости и от указанной эластомерной пружины для увеличения эффективного срока службы указанного опорного скользуна.

24. Опорный скользун железнодорожного транспортного средства, содержащий корпус, имеющий стеновую конструкцию, простирающуюся вверх от основания указанного корпуса и образующую открытую сверху полость, причем корпус выполнен с отверстиями для обеспечения входа воздуха в указанную открытую сверху полость через указанный корпус; эластомерную пружину, расположенную в указанной открытой сверху полости указанного корпуса, и крышку, установленную с возможностью в целом коаксиального перемещения относительно указанного корпуса и имеющую верхнюю в целом плоскую поверхность и выходящую из нее стеновую конструкцию, причем указанная верхняя в целом плоская поверхность указанной крышки упруго прижата указанной пружиной к днищу указанного железнодорожного транспортного средства, указанная крышка имеет по меньшей мере два отверстия, выполненные, по меньшей мере частично, в стеновой конструкции крышки и не перекрывающиеся днищем указанного железнодорожного транспортного средства с образованием воздушных проходов между отверстиями указанного корпуса и отверстиями указанной крышки с целью ускорения рассеивания тепла из указанной полости и от указанной эластомерной пружины для увеличения эффективного срока службы указанного опорного скользуна.

25. Опорный скользун по п. 24, отличающийся тем, что указанный корпус имеет радиально направленные монтажные участки с расположенными в ряд по одной оси отверстиями, причем отверстия в основании указанного корпуса расположены в целом перпендикулярно указанной оси.

26. Опорный скользун по п. 24, отличающийся тем, что указанные корпус и крышка выполнены со средствами взаимодействия для предотвращения вращения крышки относительно корпуса.

27. Опорный скользун железнодорожного транспортного средства, выполненный с возможностью его установки между надрессорной балкой и кузовом вагона железнодорожного транспортного средства и содержащий корпус, имеющий стеновую конструкцию, простирающуюся вверх от основания указанного корпуса, монтажные участки с отверстиями для крепления указанного корпуса к указанной балке, причем отверстия указанных монтажных участков расположены в ряд по одной оси, в целом перпендикулярной продольной оси указанной балки, а указанный корпус выполнен с образованием открытой сверху полости и множеством отверстий, выходящих в указанную полость; в целом круглую крышку, выполненную с возможностью телескопического перемещения относительно указанного корпуса, имеющую в целом плоскую верхнюю поверхность и стеновую конструкцию, выполненную как одно целое с крышкой и выходящую из указанной верхней поверхности; и термопластичную пружину, расположенную в образованной указанным корпусом открытой сверху полости в рабочем положении между нижней поверхностью указанной крышки и нижней поверхностью указанной открытой сверху полости для приведения в целом плоской верхней поверхности указанной крышки во фрикционный скользящий контакт с днищем указанного кузова вагона; причем указанная крышка имеет множество отверстий, которые выполнены, по меньшей мере частично, в стеновой конструкции крышки и которые совершенно не перекрываются днищем указанного кузова вагона, при этом отверстия указанной крышки установлены во взаимодействии с отверстиями указанного корпуса, выходящими в указанную полость, с тем чтобы отводить тепло из указанной полости, продлевая тем самым срок службы указанной эластомерной пружины.

28. Опорный скользун по п. 27, отличающийся тем, что указанные корпус и крышка выполнены со средствами взаимодействия для предотвращения вращения крышки относительно корпуса.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к устройству для поглощения энергии железнодорожного вагона, а более конкретно к устройству для поглощения энергии железнодорожного вагона, включающему в себя пружинный блок, имеющий эластомерный пружинный элемент, установленный в рабочем сочетании с конструкцией для уменьшения локального теплового разрушения эластомерного пружинного элемента.

Уровень техники

Известно, что в железнодорожном вагоне используются различные конструкции устройств для поглощения энергии между двумя массами. Например, устройство для поглощения энергии обычно устанавливают в рабочем сочетании с поглощающим аппаратом железнодорожного вагона, предназначенным для амортизации сил между смежными концами железнодорожных вагонов. Устройство для поглощения энергии железнодорожного вагона зачастую выполняют также в виде опорного скользуна. Опорные скользуны железнодорожного вагона обычно устанавливают на противоположных концах кузова вагона между центральной частью или балкой колесной тележки и нижней стороной кузова железнодорожного вагона. При движении железнодорожного вагона каждый опорный скользун работает как устройство для поглощения энергии и, кроме того, служит для сдерживания или ограничения «виляющих» движений вагона.

Эффект виляния создается колесными тележками во время движения железнодорожного транспортного средства по рельсовому пути. Конические колеса каждой тележки движутся по волнообразной траектории вдоль основного направления пути, постоянно стремясь занять среднее положение вследствие своей конусности. При движении по такой волнообразной траектории тележка будет циклически отклоняться относительно кузова вагона вокруг оси, определенной вертикальной центральной линией надрессорного бруса тележки. Виляние и проистекающее из этого боковое смещение или качание кузова железнодорожного вагона имеет особенно важное значение, когда вагон движется порожняком на относительно большой скорости, например более 45 миль в час. Конечно, тележка также имеет тенденцию раскачиваться или поворачиваться квазистатически относительно кузова вагона в процессе преодоления изогнутых участков пути. Достаточно сказать, что чрезмерное виляние может привести к преждевременному износу компонентов колесной тележки, в том числе колес. Виляние может также вызвать повреждение груза, транспортируемого в железнодорожном вагоне.

Известные устройства для поглощения энергии железнодорожного вагона обычно используют сжатые упругие элементы, например пружинные нагруженные стальные элементы, или эластомерные узлы, или столбики, или и то и другое. Доказано, что пружинные нагруженные стальные элементы, в которых используется фрикционное взаимодействие типа сталь по стали, неэффективны в некоторых случаях применения из-за проблем заклинивания и истирания. В последнее время используются различные виды термопластичных эластомеров для получения необходимых амортизационных характеристик, требуемых для определенных случаев эксплуатации железнодорожных вагонов. Один такой эластомер поставляется и продается правопреемником настоящего изобретения под торговой маркой «TecsPak».

Независимо от вида использования тепловыделение вблизи термопластичной пружины является серьезной проблемой. В процессе движения железнодорожного вагона и использования такого устройства для поглощения энергии происходит выделение тепла. Несмотря на то, что такое тепловыделение можно контролировать, термопластичная пружина будет однако иметь тенденцию к размягчению и деформированию, таким образом, неблагоприятно влияя на работоспособность узла железнодорожного вагона, в котором она используется. Например, когда колесная тележка раскачивается назад и вперед, металлическая верхняя плита опорного скользуна скользит по нижней поверхности кузова железнодорожного вагона, относительно которой она смещается эластомерной пружиной. Возникающее трение преимущественно создает противоположный крутящий момент, который действует, чтобы препятствовать движению виляния. Такое возникающее трение обычно приводит также к чрезмерному выделению тепла в сопряжении между верхней плитой и днищем кузова вагона. Такое тепловыделение часто приводить к увеличению температуры термопластичной пружины выше температуры ее тепловой деформации. Здесь и повсюду далее термин «температура тепловой деформации» означает температуру, при которой рассматриваемый компонент, независимо от его конструкции, начинает размягчаться и деформироваться.

Когда такое локализованное тепло, вызванное трением между опорным скользуном и кузовом вагона, приводит к превышению температуры тепловой деформации эластомерной пружины, она будет иметь тенденцию деформироваться и/или, при достаточно высокой температуре, произойдет плавление эластомерной пружины. Деформация и плавление эластомерной пружины значительно уменьшает ее способность создавать надлежащую предварительную силу нагружения и, следовательно, снижает характеристики вертикальной подвески опорного скользуна, что в свою очередь приводит к усилению виляния колесной тележки. Повышенное виляние и/или изменчивое циклическое рыскание тележки увеличивает результирующее боковое смещение/качание железнодорожного вагона, приводящее к дальнейшему возрастанию тепловыделения и износа эластомерной пружины.

Таким образом, существует потребность и продолжающийся спрос в устройстве для поглощения энергии железнодорожного вагона, имеющем пружинный блок, включающий в себя эластомерную пружину, установленную в рабочем сочетании с конструкцией для уменьшения износа эластомерной пружины в результате локализованного тепла.

Сущность изобретения

Принимая во внимание вышеизложенное, настоящим предлагается устройство для поглощения энергии железнодорожного вагона, которое специально сконструировано для ограничения неблагоприятных воздействий локального тепла, выделяющегося в таком устройстве. Согласно одному из аспектов изобретения узел опорного скользуна железнодорожного вагона выполнен с возможностью его установки между продолговатой надрессорной балкой и кузовом вагона железнодорожного транспортного средства. Опорный скользун включает в себя корпус и крышку или верхнюю плиту, которая имеет возможность перемещаться в направлении корпуса и обратно. Как корпус, так и крышка включают в себя каждый стеновые конструкции, которые при расположении крышки в рабочем сочетании с корпусом объединяются с образованием полости в опорном скользуне. Внутри полости между корпусом и крышкой размещена эластомерная пружина, заставляющая поверхность крышки быть прижатой к днищу кузова вагона. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения каждая из стеновых конструкций корпуса и крышки сконфигурирована для обеспечения рассеивания тепла от эластомерной пружины, за счет чего увеличивается эффективный срок службы опорного скользуна.

Эластомерная пружина выполнена предпочтительно из термопластичного эластомера, способного передавать заданную нагрузку или усилие на крышку или плиту опорного скользуна для подавления виляющих движений колесной тележки при движении железнодорожного вагона по рельсам. В предпочтительном варианте выполнения эластомерная пружина изготовлена в целом с центральным сквозным отверстием, выходящим на противоположные торцы пружины и расположенным вдоль направления ее сжатия.

Каждая из стеновых конструкций корпуса и крышки сконфигурирована предпочтительно с обеспечением ограничения горизонтальных в целом смещений крышки относительно продольной оси корпуса. Кроме того, корпус и крышка сконфигурированы каждый с обеспечением перемещения крышки относительно корпуса при предотвращении их вращения относительно друг друга.

В предпочтительном варианте стеновая конструкция корпуса имеет незавершенную конфигурацию своего свободного торца. В одном из исполнений стеновая конструкция корпуса занимает лишь около 30-70% от контура своего свободного конца. Более конкретно, стеновая конструкция корпуса выполнена предпочтительно с отверстиями, расположенными на противоположных боковых сторонах от продольной оси опорного скользуна и в целом совмещенными с отверстиями в стеновой конструкции крышки, чтобы обеспечить продвижение воздуха внутрь опорного скользуна, вокруг эластомерной пружины и, в конечном счете, выход воздуха из полости с отводом таким образом тепла от эластомерной пружины и обеспечением за счет этого срока службы опорного скользуна.

Отверстия, выполненные в стеновой конструкции крышки, простираются от плоской поверхности крышки в направлении свободного конца этой стеновой конструкции предпочтительно на расстояние около 35-60% от расстояния между плоской поверхностью крышки и свободным концом ее стеновой конструкции. Кроме того, в предпочтительном исполнении контактирующая с кузовом вагона плоская поверхность крышки сконфигурирована для активизации как свободной, так и принудительной конвекции тепла из полости, в которой в рабочем положении размещена эластомерная пружина.

В том исполнении, когда эластомерная пружина имеет центральное сквозное отверстие, по меньшей мере или крышка или корпус снабжены направляющей для надежного позиционирования эластомерной пружины относительно других компонентов опорного скользуна. Кроме того, по меньшей мере или крышка или корпус имеют ограничитель перемещения крышки в направлении корпуса, посредством чего обеспечивается контроль сжатия пружины в процессе работы опорного скользуна железнодорожного вагона.

В соответствии с другим аспектом предложен пружинный блок, включающий в себя эластомерную пружину, расположенную по продольной оси пружинного блока и имеющую тепловой изолятор в качестве воздушной прокладки, установленный в рабочем сочетании с пружиной для ограничения кондуктивной передачи тепла к ней. Тепловой изолятор образует один из торцов пружинного блока и сконфигурирован для пропуска через себя воздуха в направлении, в целом перпендикулярном продольной оси пружины, с целью активизации конвективного отвода тепла от эластомерной пружины для продления срока службы указанного пружинного блока.

Как будет понятно из данного описания, основные принципы использования теплового изолятора в сочетании с пружинным блоком железнодорожного вагона одинаково применимы по существу к любой форме конструкции термопластичной пружины, устанавливаемой в сочетании с изолятором. В предпочтительном варианте выполнения термопластичная эластомерная пружина имеет в целом цилиндрообразную форму между своими противоположными торцами. Эластомерная пружина выполнена предпочтительно с незамкнутым углублением со стороны теплового изолятора.

В наиболее предпочтительном исполнении эластомерная пружина выполнена в целом с центральным отверстием, выходящим на ее противоположные торцы. Кроме того, в предпочтительном исполнении тепловой изолятор также выполнен в целом с центральным сквозным отверстием, выходящим на противоположные концы изолятора.

Тепловой изолятор выполнен предпочтительно из нейлона или другого подходящего термопластичного материала, имеющего относительно высокую ударную прочность и низкую теплопроводность. Достаточно сказать, что температура тепловой деформации материала, применяемого для изготовления теплового изолятора, значительно выше температуры тепловой деформации эластомера, используемого для изготовления эластомерной пружины. В предпочтительном варианте толщина теплового изолятора составляет в целом около 1/5-1/20 от расстояния между противоположными торцами пружинного блока. В одном из вариантов расстояние между его в целом параллельными поверхностями составляет около 0,250-1,0 дюйма.

Тепловой изолятор выполнен предпочтительно со средством для прикрепления изолятора в рабочем положении к эластомерной пружине. Для облегчения сборки пружины и для дополнительного гарантирования надлежащего соответствия пружинного блока тому компоненту железнодорожного вагона, с каким он должен быть использован, тепловой изолятор предпочтительно маркирован цветовым кодом для визуальной индикации определенных характеристик эластомерной пружины, устанавливаемой в рабочем сочетании с изолятором.

В одном из исполнений свободный торец теплового изолятора выполнен с рядом выступов, равномерно размещенных относительно друг друга с образованием проходов между противолежащими боковыми сторонами смежных выступов. Образованные между смежными выступами проходы простираются через тепловой изолятор в целом перпендикулярно продольной оси пружинного блока. Свободные торцы выступов в совокупности образуют предпочтительно плоскую в целом поверхность, а совокупная площадь этих выступов составляет около 30-75% от общей площади торца пружинного блока. В одном из вариантов высота выступов составляет примерно от 3/8 до 3/4 расстояния между параллельными в целом поверхностями теплового изолятора. Альтернативно, ряды выступов прикреплены в рабочем положении к металлической пластине, усиливающей отвод тепла от эластомерной пружины, и выступают над этой пластиной.

В соответствии с другим аспектом изобретения устройство для поглощения энергии включает в себя корпус, приспособленный для установки в рабочем сочетании с одной или двумя массами. Такое устройство содержит также рабочий орган, установленный подвижно относительно корпуса и в целом коаксиально с ним. Этот рабочий орган выполнен с поверхностью, приспособленной для ее расположения в рабочем сочетании с другой из двух масс. Такое устройство содержит также пружинный блок, приспособленный для его расположения между корпусом и рабочим органом с целью поглощения энергии, передающейся указанному устройству от обеих из указанных масс или от одной из них. Пружинный блок содержит эластомерную пружину и тепловой изолятор, образующий торец пружинного блока, расположенный со стороны рабочего органа, причем тепловой изолятор приспособлен ограничивать кондуктивный теплоперенос от рабочего органа к эластомерной пружине. Кроме того, тепловой изолятор сконфигурирован для обеспечения направления воздуха через поверхность контакта между тепловым изолятором и рабочим органом и активизации за счет этого конвективного отвода тепла от торца эластомерной пружины, расположенного со стороны рабочего органа, с целью продления срока службы пружинного блока.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен эластомерный пружинный блок, включающий в себя продолговатую термопластичную пружину, имеющую аксиально разнесенные первый и второй торцы, а также оболочку, установленную у первого торца пружины. Должно быть понятно, что некоторые эластомеры имеют тенденцию деформироваться в результате многократных циклических воздействий температуры около 250°F на локальный участок термопластичной пружины. По существу, назначение оболочки - замедлять разрушение и радиальную деформацию первого торца термопластичной пружины по причине многократных циклических воздействий температур на нее.

В предпочтительном исполнении оболочка включает в себя замкнутый бандаж, аксиально окружающий термопластичную пружину на некотором участке ее длины. Как будет понятно специалистам, осевое расстояние этого участка, на котором замкнутый бандаж охватывает наружную поверхность эластомерной пружины, должно быть минимальным, чтобы не ухудшать рабочие характеристики эластомерной пружины с сохранением при этом эффективности выполнения бандажом своего назначения.

Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается пружинный блок, содержащий эластомерную пружину с заданными нагрузочно-деформационными характеристиками и расположенную между двумя массами. С целью способствования сохранению этих заданных характеристик пружины пружинный блок содержит также оболочку для обеспечения уменьшения деформаций связанного с блоком локального участка эластомерной пружины в результате воздействия температур, превышающих температуру тепловой деформации и приводящих обычно к нарушению функционирования пружины или ее разрушению.

Когда устройство для поглощения энергии сконструировано в виде опорного скользуна железнодорожного вагона, замкнутый бандаж пружинного блока установлен у торца пружины, подвергающегося повышенному нагреву, который обычно возникает в процессе работы опорного скользуна железнодорожного вагона. По существу, замкнутый бандаж снижает деформацию подвергающегося действию тепла торца пружины, возникающую в силу «виляющих» движений колесной тележки железнодорожного вагона.

Когда устройство для поглощения энергии выполнено в виде опорного скользуна железнодорожного вагона, для решения проблемы тепловой деформации эластомерной пружины, помимо выполнения одного ее торца охваченным замкнутым бандажом, корпус и крышка опорного скользуна сконфигурированы предпочтительно как описано выше, чтобы обеспечить вход теплого воздуха в полость, в которой размещена эластомерная пружина, циркуляцию воздуха вокруг пружины и, в конечном счете, его выход из опорного скользуна с рассеиванием тепла и продлить таким образом срок службы опорного скользуна железнодорожного вагона.

В соответствии с изложенным одной из задач данного изобретения является создание устройства для поглощения энергии железнодорожного вагона, сконструированного с ограничением вредных эффектов местного тепловыделения в таком устройстве.

Другой задачей данного изобретения является создание эластомерного пружинного блока, включающего в себя эластомерную пружину с конструкцией для уменьшения разрушения пружины в результате теплового воздействия.

Еще одна задача данного изобретения - создание эластомерного пружинного блока, сконструированного с обеспечением заданных нагрузочных характеристик и сохранения формы пружины, чтобы соответственно обеспечить такие характеристики вопреки тепловыделению, действующему на пружину в процессе работы пружинного блока.

Другая задача изобретения заключается в создании эластомерного пружинного блока, который сконструирован с ограничением физической деформации эластомерной пружины вопреки неоднократным воздействиям температур, которые обычно вызывают тепловую деформацию эластомерной пружины.

Следующей задачей данного изобретения является создание устройства, включающего в себя эластомерную пружину, приспособленную поглощать и передавать энергию между двумя массами, а также тепловой изолятор, установленный в рабочем сочетании с одним из торцов эластомерной пружины и предназначенный ограничивать передачу тепла к этому торцу посредством направления воздуха через поверхность контакта между тепловым изолятором и той подвижной массой, с которой устройство находится в контакте, с активизацией за счет этого кондуктивного отвода тепла от торца эластомерной пружины, расположенного рядом с подвижными массами.

Еще одна задача данного изобретения заключается в создании опорного скользуна железнодорожного вагона, который содержит эластомерную пружину для упругого воздействия на крышку с приведением ее в скользящий контакт с нижней поверхностью железнодорожного транспортного средства и в котором стеновые конструкции корпуса и крышки опорного скользуна имеют взаимную конфигурацию, обеспечивающую усиление конвекции тепла от эластомерной пружины, за счет чего увеличивается срок службы опорного скользуна железнодорожного вагона.

Следующая задача настоящего изобретения - создание такой конструкции опорного скользуна железнодорожного вагона, в которой эластомерная пружина, расположенная во взаимодействии со скользуном, защищена от тепловых повреждений в результате виляющих движений колесной тележки, на которой установлен опорный ползун.

Другой задачей данного изобретения является производство экономичного и эффективного опорного скользуна железнодорожного вагона с использованием эластомерной пружины, которая защищена от тепловых повреждений в результате виляющих движений колесной тележки, на которой установлен опорный ползун.

Эти и другие задачи, цели и преимущества настоящего изобретения более подробно разъяснены в нижеследующем описании, приложенной формуле изобретения и чертежах.

Перечень чертежей

Фиг.1 - вид сверху части колесной тележки железнодорожного вагона, включающей в себя одну форму выполнения устройства для поглощения, реализующего принципы настоящего изобретения;

фиг.2 - увеличенный вид сверху показанного на фиг.1 устройства для поглощения энергии, повернутый на 90° относительно фиг.1;

фиг.3 - разрез по линии 3-3 фиг.2;

фиг.4 - вид в перспективе показанного на фиг.2 устройства для поглощения энергии;

фиг.5 - вид сбоку альтернативной формы выполнения устройства для поглощения энергии или пружинного узла для железнодорожного вагона;

фиг.6 - увеличенный вид сверху показанного на фиг.5 пружинного узла;

фиг.7 - увеличенный разрез по линии 7-7 фиг.6;

фиг.8 - частичный разрез альтернативного теплового изолятора пружинного узла, показанного на фиг.5;

фиг.9 - вид сбоку другой альтернативной формы устройства для поглощения энергии или пружинного узла для железнодорожного вагона;

фиг.10 - вид в перспективе показанного на фиг.9 пружинного узла с его деталями, показанными в разобранном состоянии;

фиг.11 - вид сверху пружинного узла, показанного на фиг.9, и

фиг.12 - увеличенный разрез по линии 12-12 фиг.11.

Подробное раскрытие изобретения

Настоящее изобретение допускает различные формы его выполнения, а изображены и в дальнейшем будут описаны предпочтительные варианты выполнения изобретения, при этом настоящее описание должно рассматриваться как изложение поясняющих примеров, не означающих ограничение изобретения отдельными проиллюстрированными и описанными вариантами его выполнения.

Со ссылкой на чертежи, на которых аналогичные детали обозначены одинаковыми цифровыми позициями на нескольких видах, устройство для поглощения энергии железнодорожного вагона обозначено в целом на фиг.1 позицией 10. Устройство 10 для поглощения энергии железнодорожного вагона может иметь многочисленные формы в пределах соответствующего существа и объема настоящего изобретения. В одном варианте выполнения устройство 10 для поглощения выполнено в виде опорного скользуна, который смонтирован на железнодорожном вагоне 12 (фиг.3). Более конкретно, опорный скользун 10 установлен в рабочем сочетании с колесной тележкой 14, образующей часть колесной пары 15, которая позволяет железнодорожному транспортному средству или вагону 12 передвигаться по рельсам Т. Как известно, опорный скользун 10 устанавливается на поперечно расположенной балке 16 (показана частично), имеющей продольную ось 17 и образующей часть колесной тележки 14, служащей для поддержки боковой стороны и одного конца кузова 18 (фиг.3), являющегося частью железнодорожного вагона 12.

Наружная конфигурация опорного скользуна 10 не является существенной для настоящего изобретения. Показанная на чертежах форма опорного скользуна 10 носит лишь иллюстративный характер, поскольку принципы и основы настоящего изобретения одинаково применимы к другим видам и формам опорных скользунов. Опорный скользун 10 (фиг.2) включает в себя корпус или кожух 20, крышку или рабочий орган 40, расположенный в целом с возможностью коаксиального перемещения относительно корпуса 20, и пружинный блок 50 (фиг.3), расположенный между корпусом 20 и крышкой 40.

Как показано на фиг.2, корпус 20 опорного скользуна 10, изображенный с иллюстративной целью, выполнен предпочтительно из металла и включает в себя основание 32, приспособленное для соответствующего прикрепления к балке 16 при помощи каких-либо подходящих средств, например резьбовых болтов или т.п. В изображенном примере выполнения основание 32 имеет диаметрально противоположные отверстия 32а и 32b, позволяющие соответствующим крепежным средствам быть пропущенными через них вертикально для закрепления основания 32, а следовательно, и корпуса 20 к балке 16. Отверстия 32а и 32b основания 32 предпочтительно разнесены по оси 33, которая в целом перпендикулярна продольной оси 17 балки 16, когда корпус 20 прикреплен к балке 16.

В изображенном примере выполнения корпус 20 включает в себя также стеновую конструкцию 34, простирающуюся от основания 32 вдоль оси 35 (фиг.3) корпуса 20. Стеновая конструкция 34 имеет в целом предпочтительно круглую форму поперечного сечения и образует пустой объем или открытую полость 36, в которой размещен пружинный блок 50. Как показано на фиг.3, внутри полости 36 корпуса 20 предпочтительно расположена направляющая пружины или выступ 38, выполненный и центрально расположенный на основании 32. Кроме того, направляющая 38 пружины предпочтительно выполнена с плоским ограничителем 39.

Подобно корпусу 20 крышка или рабочий орган 40 выполнена предпочтительно из металла с возможностью телескопического перемещения относительно корпуса 20. Верхняя тарелка 42 крышки 40 имеет в целом плоскую форму для фрикционного сцепления и образования контакта «металл по металлу» с нижней стороной или поверхностью вагонного кузова 18. В показанном примере выполнения крышка или рабочий орган 40 имеет стеновую конструкцию 44, выполненную предпочтительно как одно целое с верхней тарелкой 42 с образованием оси 45, расположенной в целом коаксиально с осью 35 корпуса 20. Как показано, стеновая конструкция 44 крышки 40 имеет в целом круглую форму поперечного сечения и образует пустой объем или открытую полость 46. В изображенном примере выполнения стеновая конструкция 34 корпуса и стеновая конструкция 44 крышки выполнены с обеспечением взаимного дополнения и рабочего взаимодействия друг с другом, чтобы охватывать и вмещать в себе пружинный блок 50. Должно быть понятно, что если стеновая конструкция 34 корпуса 20 сконструирована с иной, чем в целом круглой, формой поперечного сечения, то форма поперечного сечения стеновой структуры 44 крышки или рабочего органа 40 будет подобным же образом изменена.

В проиллюстрированном примере выполнения крышка или рабочий орган 40 имеет также в целом центрально расположенную в полости 46 направляющую для пружины или выступ 48, выходящий из нижней поверхности 47 верхней тарелки 42. Направляющая 48 для пружины предпочтительно имеет плоский ограничитель 49, обращенный к ограничителю 39 корпуса 20.

Подобно форме опорного скользуна в целом, форма пружинного блока 50 может быть разной и отличаться от показанной на чертежах в пределах существа и объема настоящего изобретения. В проиллюстрированном варианте пружинный блок 50 имеет центральную ось и включает в себя формованный, упругодеформируемый термопластичный эластомерный элемент 52, имеющий конфигурацию, пригодную для его размещения между корпусом 20 и крышкой или рабочим органом 40. Термопластичный элемент 52, показанный для примера на фиг.3, предпочтительно содержит вертикально вытянутую, в целом цилиндрическую форму между противоположными торцевыми поверхностями 54 и 56. Как показано, эластомерный элемент 52 образует в целом центрально расположенное сквозное отверстие 58, противоположные концы которого выходят на поверхности 54 и 56. Однако должно быть понятно, что термопластичный эластомерный элемент 52 может быть выполнен также и сплошным. Кроме того, эластомерный элемент 52 можно выполнить в виде составной структуры, подобной той, что описана в переданном правопреемнику данной заявки патенте США № 5868384, соответствующие части которого включены в данное описание в качестве ссылки.

Достаточно сказать, что термопластичный эластомерный элемент 52 может быть выполнен из множества эластомерных материалов. Термопластичный эластомерный элемент 52 изготовлен предпочтительно из сополиэстерного полимерного эластомера, производимого и поставляемого компанией DuPont под торговой маркой HYTREL. Однако обычно эластомеру HYTREL присущи физические свойства, которые делают его непригодным для использования в качестве пружины. Тем не менее, правопреемник заявителя данной заявки удачно обнаружил, что после формирования эластомера HYTREL в соответствующую конфигурацию эластомерному элементу можно с успехом придать характеристики, свойственные пружине. Патент США № 4198037, выданный Д. Г. Андерсону и переданный правопреемнику данной заявки, лучше описывает вышеупомянутый полимерный материал и способ его формирования и включен в данное описание в качестве ссылки. При использовании в качестве пружины термопластичный эластомерный элемент 52 имеет коэффициент упругой деформации более чем 1,5:1.

Назначением пружинного блока 50 является позиционирование верхней тарелки 42 крышки 40 относительно корпуса 20 и создание заданной предварительной нагрузки или усилия подвешивания, заставляя таким образом тарелку 42 входить во фрикционное сцепление с нижней поверхностью кузова 18 вагона. Предварительная нагрузка или усилие подвешивания на крышке или рабочем органе 40 обеспечивает амортизирование усилий, передаваемых опорному скользуну 10 при раскачивании кузова 18 вагона, т.е. при его качаниях вокруг горизонтальной оси, а, кроме того, подавляет виляющие движения колесной тележки 14 относительно кузова 18 вагона.

При движении железнодорожного вагона 12 колесная тележка 14 обычно совершает виляющие или рыскающие движения вокруг своей вертикальной оси, поэтому появление фрикционного скольжения или колебательных движений на поверхности сопряжения верхней тарелки 42 крышки или рабочего органа 40 опорного скользуна и нижней стороной кузова 18 вагона приводит таким образом к значительному или даже чрезмерному выделению тепла. Как должно быть понятно, когда тепло на поверхности сопряжения опорного скользуна 10 и нижней поверхности кузова 18 вагона увеличивает температуру термопластичного элемента 52 выше температуры его тепловой деформации, это приводит к изнашиванию, деформации и даже расплавлению термопластичного элемента 52, неблагоприятно влияя таким образом на заданные характеристики предварительной нагрузки, обеспечиваемые пружинным блоком 50.

В соответствии с этим один из аспектов настоящего изобретения касается выбора конфигурации устройства для поглощения энергии, чтобы активизировать рассеяние тепла от эластомерного пружинного блока 50, продлевая за счет этого срок годности этого устройства. Более конкретно, как показано на фиг.3 и 4, стеновая конструкция 34 корпуса 20 выполнена с отверстиями 60 и 62, расположенными на противоположных боковых сторонах от продольной оси 35 корпуса 20. Важно, что отверстия 60, 62 корпуса 20 размещены в целом в ряд по оси 64, расположенной в целом перпендикулярно оси 35 корпуса 20. Каждое отверстие 60, 62 выполнено предпочтительно в виде канала, который выходит на свободный конец стеновой конструкции 34 и в приведенном примере выполнения имеет противолежащие и в целом параллельные стороны 66 и 68. По существу, контур свободного конца стеновой конструкции 34 имеет незавершенную конфигурацию. То есть, чтобы стимулировать воздушный поток к опорному скользуну 10 и от него, суммарная площадь между противолежащими сторонами 66, 68 отверстий 60, 62 составляет лишь около 35-70% от общей площади, определяемой контуром свободного конца стеновой конструкции 34 корпуса 20.

Крышке 40 устройства 10 для поглощения энергии придана форма, дополняющая вентилируемую конфигурацию корпуса 20 с обеспечением таким образом движения воздуха внутрь опорного скользуна 10 к термопластичному пружинному элементу 52 пружинного блока 50, вокруг термопластичного пружинного элемента 52 и, в конечном счете, выхода воздуха из опорного скользуна 10. Как показано на фиг.2, 3 и 4, стеновая конструкция 44 крышки 40 опорного скользуна выполнена с парой отверстий 70 и 72, расположенных на противоположных боковых сторонах от оси 45 крышки 40. Отверстия 70, 72 крышки 40 размещены в целом в ряд и имеют форму, дополняющую форму отверстий 60, 62 корпуса 20. Важно, при том, что конфигурация стеновых конструкций 34 и 44 корпуса 20 и крышки 40 соответственно имеет целью активизацию передачи тепла от опорного скользуна 10, она обеспечивает также их взаимодействие друг с другом и достаточную прочность, чтобы ограничить смещающие движения крышки 40 относительно продольной оси опорного скользуна 10 в процессе его работы.

Как показано на фиг.2 и 4, отверстия 70, 72 крышки 40 опорного скользуна простираются предпочтительно от верхней тарелки 42 крышки 40 в направлении к свободному концу стеновой конструкции 44 на расстояние, составляющее около 35-60% от расстояния между верхней поверхностью верхней тарелки 42 и свободным концом стеновой конструкции 44. Как показано на фиг.3, часть вентиляционных отверстий 70, 72 крышки или рабочего органа 40 предпочтительно выходит к верхней тарелке 42 опорного скользуна, способствуя тем самым охлаждению опорного скользуна за счет свободной конвекции. Достаточно отметить, что в соответствии с данным аспектом изобретения охлаждение устройства для поглощения энергии может быть с успехом реализовано путем разработки конструкции опорного скользуна, приводящей к свободной конвекции тепла от эластомерного элемента 52 за счет температурного градиента и/или принудительной конвекции тепла в результате движения железнодорожного вагона.

В приведенном примере исполнения корпус 20 опорного скользуна и крышка 40 имеют средства взаимодействия, обозначенные в целом позицией 80. Назначением этих средств взаимодействия является обеспечение сообщения отверстий 70, 72 крышки 40 с отверстиями 60, 62 корпуса и обеспечение за счет этого свободного потока воздуха внутрь опорного скользуна 10, к эластомерному пружинному блоку 50, вокруг эластомерного пружинного блока 50 и, в конечном итоге, из эластомерного пружинного блока 50 и опорного скользуна 10, что способствует, таким образом, ускоренному теплообмену.

Как должно быть понятно, средства 80 взаимодействия могут быть многих видов и форм, чтобы выполнять требуемое назначение. В примере выполнения, показанном на фиг.2, 3 и 4, средства взаимодействия включают в себя пару канавок или каналов 82 и 84, расположенных на диаметрально противоположных сторонах стеновой конструкции 34 корпуса и радиально выступающих из них. Такие канавки или каналы 82 и 84 выполнены для размещения в них с возможностью скольжения шпонок или выступов 92 и 94 соответственно, выполненных на противоположных сторонах стеновой конструкции 44 крышки и радиально выступающих из них.

Другой аспект настоящего изобретения касается обеспечения тепловой защиты пружинного блока 150 в устройстве для поглощения энергии железнодорожного вагона. Как показано на фиг.5, пружинный блок 150 имеет центральную ось 151 и включает в себя эластомерную пружину или элемент 152, а также используемый в качестве воздушной прокладки тепловой изолятор 155, прикрепленный в рабочем положении к пружинному элементу 152 на одном из торцов пружинного блока 150. Назначением теплового изолятора 155 является снижение кондуктивного переноса тепла к эластомерной пружине или элементу 152 и способствование конвективному переносу тепла от пружины или элемента 152.

Достаточно отметить, что эластомерная пружина или элемент 152 по существу аналогична вышеописанной пружине или элементу 52 и имеет такую же форму. Компоненты пружины или элемента 152, которые идентичны или функционально аналогичны вышеописанной эластомерной пружине или элементу 52, обозначены на чертежах цифровыми позициями, аналогичными использованным ранее за исключением того, что данное выполнение пружины или эластомерного элемента обозначено сотой серией.

Компоненты пружины или элемента 152 обозначены на чертежах сотыми цифровыми позициями, в которых для обозначения компонентов, идентичных или функционально аналогичных компонентам вышеописанной эластомерной пружины или элемента 52, две последние цифры идентичны цифровым позициям, использованным ранее.

В данном выполнении пружинного блока 150 на конце пружины или элемента 152, расположенном смежно с источником тепла, закреплен изолятор 155. При расположении пружинного блока 150 в рабочем сочетании с устройством для поглощения энергии, т.е. с вышеописанным опорным скользуном железнодорожного вагона, тепловой изолятор 155 должен обладать двумя важными характеристиками. Во-первых, изолятор 155 должен ограничивать перенос тепла через себя. Во-вторых, тепловой изолятор 155 должен обладать достаточной прочностью и долговечностью, чтобы противостоять действующим на него механическим циклическим и ударным нагрузкам. Одним из материалов, которые обладают такими благоприятными рабочими характеристиками, является нейлоновый материал, имеющий температуру тепловой деформации более высокую, чем температура тепловой деформации эластомерной пружины 152, низкую теплопроводность и относительно высокую ударную прочность, чтобы выдерживать механическую циклическую нагрузку. Конечно, и другие имеющие подобные характеристики материалы, например пластмассы, будут одинаково пригодны для теплового изолятора 155.

Форма теплового изолятора 155 зависит от различных факторов. Во-первых, на форму теплового изолятора 155 может влиять конфигурация эластомерной пружины 152. Во-вторых, расположение теплового изолятора 155 относительно поверхности контакта между кузовом вагона и эластомерной пружины 152 также может оказывать влияние на форму теплового изолятора 155.

Когда пружинный блок 150 расположен в рабочем сочетании с устройством для поглощения энергии, т.е., как описано ранее, с опорным скользуном железнодорожного вагона, тепловой изолятор 155 располагается между нижней поверхностью 47 верхней тарелки 42 (фиг.2) и торцевой поверхностью 154 эластомерной пружины 152. Как показано, тепловой изолятор 155 имеет круглую дискообразную форму, диаметр которой в целом равен или немного больше диаметра торцевой поверхности 154 эластомерной пружины или элемента 152. Тепловой изолятор 155 имеет предпочтительно пару в целом параллельных и в целом плоских поверхностей 157 и 159.

Когда тепловой изолятор 155 прикреплен в рабочем положении к эластомерному элементу 152 с образованием пружинного блока 150, поверхность 157 теплового изолятора предпочтительно примыкает к поверхности 154 эластомерной пружины или элемента 152, в то время как поверхность 159, определяющая открытую торцевую поверхность пружинного блока 150, прижата к нижней поверхности 47 верхней тарелки 42 опорного скользуна (фиг.2). Поверхности 157 и 159 предпочтительно минимально разнесены на расстояние, достаточное для ограничения теплопередачи к пружинному элементу 152, с получением максимально возможной высоты пружины. В одном из исполнений поверхности 157 и 159 разнесены друг от друга на расстояние примерно от 0,250 до 1,0 дюйма. В наиболее предпочтительном варианте толщина теплового изолятора 155 составляет примерно 1/5-1/20 расстояния между торцами пружинного блока 150. Как показано на фиг.6, свободный торец изолятора 155 составлен предпочтительно из ряда выступов 163, размещенных в целом равномерно относительно друг друга и в совокупности образующих в целом плоскую торцевую поверхность 159 пружинного блока 150. Общая площадь свободных концов выступов 163 предпочтительно составляет около 30-75% от общей площади поверхности 159. В предпочтительном варианте выполнение выступов 163 такими, что их высота составляет примерно от 3/8 до 3/4 расстояния между поверхностями 157 и 159, обеспечивает полезное ограничение теплопередачи к эластомерной пружине 152.

Важно отметить, что выступы 163 имеют такое взаимное расположение, чтобы между противолежащими сторонами смежных выступов 163 было образовано множество направляющих проходов 165 для воздушных потоков. Как показано, направляющие проходы 165 для воздушных потоков выходят на боковую поверхность теплового изолятора 155 и расположены в целом перпендикулярно центральной оси 151 пружинного блока 150.

По существу проходам 165 придана форма, способствующая теплообмену путем направления воздуха через поверхность контакта между тепловым изолятором 155 и сопрягаемой с ним поверхностью 47 рабочего органа или крышки 40 и тем самым усиливающая конвективный перенос тепла от торца эластомерной пружины 152, расположенного рядом с источником тепловыделения, для продления срока годности пружинного блока 150. Как должно быть понятно, изолятор 155 в качестве воздушной прокладки уменьшает воздействие тепла на пружинный элемент 152.

Для предотвращения смещений теплового изолятора 155 относительно эластомерной пружины 152 он прикреплен к ней в рабочем положении. Как показано на фиг.7, тепловой изолятор 155 предпочтительно включает в себя средство 171 для надежного прикрепления к эластомерному пружинном элементу 152. Конечно, в качестве альтернативы средству 171 можно использовать адгезивное крепление теплового изолятора 155 к торцевой поверхности 154 пружинного элемента 152. Кроме того, для альтернативного соединения в рабочем положении теплового изолятора 155 с эластомерной пружиной или элементом 152 может быть использовано отдельное устройство, проходящее через тепловой изолятор 155 и эластомерную пружину 152 и скрепляемое с ними.

Как показано на фиг.7, пружинный элемент 152 выполнен с отверстием или полостью 158, выходящей по меньшей мере на торцевую поверхность 154 пружинного элемента 152. В одном исполнении средство 171 для надежного прикрепления теплового изолятора 155 к эластомерному пружинному элементу 152 включает в себя трубку или выступ 173, который выполнен предпочтительно как одно целое с тепловым изолятором 155 и выходит в целом перпендикулярно из поверхности 157 теплового изолятора 155, а также в сторону от выступов 163. Размер поперечного сечения трубки или выступа 173 выбран предпочтительно с обеспечением его аксиальной посадки в полости или отверстии 158, выполненной в пружинном элементе 152. Кроме того, для предотвращения случайного отделения от пружинного элемента 152 выступ или трубка 173 имеет на своем свободном конце заостренное кольцевое утолщение 175, которое непосредственно проникает сквозь внутреннюю поверхность отверстия или полости 158 так, чтобы надежно удерживать тепловой изолятор 155 в рабочем соединении с эластомерной пружиной или элементом 152.

Выступ 173 изолятора 155 выполнен предпочтительно со сквозным каналом 177, позволяющим направляющей 48 крышки 40 располагаться в этом канале и в отверстии или углублении 158 пружинного элемента 152, обеспечивая тем самым надежное позиционирование пружинного блока 150 относительно остальных компонентов устройства для поглощения энергии железнодорожного вагона. Кроме того, используемый для изготовления теплового изолятора 155 материал может быть помечен цветовым кодом для простоты идентификации заданных характеристик эластомерного пружинного блока 150, в составе которого работает этот изолятор.

На фиг.8 показано альтернативное выполнение теплового изолятора, который в целом обозначен позицией 155'. В данном альтернативном выполнении тепловой изолятор содержит ряд выступов 163', которые в сущности подобны описанным ранее выступам 163. Выступы 163' изолятора 155' расположены относительно друг друга так, чтобы между боковыми сторонами смежных выступов была образована последовательность направляющих проходов 165' для воздуха, расположенных в целом перпендикулярно центральной оси пружинного блока 150'. Однако в данном выполнении выступы 163' прикреплены в рабочем положении к металлической пластине 180 и выступают над ней. Выступы 163' могут быть прикреплены к металлической пластине 180 любым подходящим образом посредством резьбовых соединений, показанных в качестве одного из типов креплений. Альтернативно выступы 163' могут быть выполнены в виде вставок, запрессованных в металлическую пластину 180. Использование металлической пластины 180 в качестве детали изолятора 155' способствует рассеиванию тепла с торца эластомерной пружины или элемента 152, расположенного рядом с источником тепла. В данном выполнении металлическая пластина 180 включает в себя средство 181, аналогичное средству 171 для прикрепления в рабочем положении теплового изолятора 155' к эластомерной пружине или элементу 152'.

В соответствии с другим существенным аспектом изобретения, как показано на фиг.9, предложен эластомерный пружинный блок 250 устройства для поглощения энергии железнодорожного вагона. Пружинный блок 250 имеет продольную ось 251 и включает в себя термопластичную пружину или элемент 252 наряду с оболочкой 161 для предохранения эластомерной пружины 252 от повреждений в результате повторяющихся воздействий тепла на локальный участок эластомерной пружины или элемента 252.

Пружина или элемент 252 пружинного блока 250 по существу подобна и выполнена так же, как элемент 52, описанный выше. Кроме того, подобно элементу 52, пружинный элемент 252 имеет заранее заданные нагрузочные характеристики. Компоненты пружины 252 обозначены на чертежах двухсотыми цифровыми позициями, в которых для обозначения компонентов, идентичных или функционально аналогичных компонентам вышеописанной эластомерной пружины или элемента 52, две последние цифры идентичны цифровым позициям, использованным ранее.

Достаточно отметить, что как показано на фиг.9, термопластичный пружинный элемент 252 имеет два противоположных торца 254 и 256. Оболочка 261 пружинного блока 250 расположена в рабочей связи с тем торцом пружины или элемента 252, который подвержен многократным циклическим воздействиям температуры. Конфигурация оболочки 261 зависит от различных факторов. Во-первых, на конфигурацию оболочки 261 влияет форма поперечного сечения эластомерной пружины 252. Во-вторых, осевая длина пружины 252, т.е. осевое расстояние между противоположными торцами 254 и 256 пружины 252, также оказывает влияние на конфигурацию оболочки 261.

В одном из вариантов оболочка 261 включает в себя замкнутый бандаж 263, коаксиально установленный на наружной поверхности локального участка термопластичной пружины, подвергающегося многократным циклическим воздействия температуры, и простираясь от него. Бандаж 263 выполнен из материала, температура тепловой деформации которого значительно выше температуры тепловой деформации термопластичного пружинного элемента 252. Например, бандаж 263 может быть выполнен из полученной методом литья пластмассы или из подходящего материала, имеющего в целом постоянную толщину предпочтительно в пределах около 0,062-0,375 дюймов. Расстояние охвата бандажом 263 участка пружинного блока 250 по его длине предпочтительно составляет около 10-35% от расстояния между торцами 254, 256 пружинного элемента 252. Альтернативно, бандаж 263 простирается от подвергающегося многократным циклическим действиям температур торца термопластичного пружинного элемента 252 на расстояние около 0,250-2,0 дюйма.

В показанном на фиг.9 примере выполнения термопластичный элемент или пружина 252 имеет в целом цилиндрическую или бочкообразную форму между противоположными торцами 254 и 256. По существу, как показано на фиг.10, замкнутый бандаж имеет кольцевую форму. В этом примере выполнения, как видно из фиг.11, замкнутый бандаж 263 имеет размеры, обеспечивающие удобство его плотной посадки на термопластичный пружинный элемент с охватом по окружности его торца, находящегося в рабочем сочетании с бандажом. Таким образом, диаметр замкнутого кольцевого бандажа 263 немного меньше диаметра находящегося с ним в рабочем сочетании торца термопластичного пружинного элемента 252.

После того как бандаж 263 устанавливают с охватом сочетающегося с ним в рабочем положении торца термопластичного элемента 252, последний вместе с надетым на него замкнутым бандажом 263 сжимают. Сжатие элемента 252 с бандажом 263 служит двум целям. Во-первых, как подробно разъяснено в вышеуказанном патенте США № 4198037, выданном Д.Г.Андерсону, сжатие материала, образующего элемент 252, придает последнему свойственные пружине полезные характеристики. Во-вторых, сжатие элемента 252 с надетым на него замкнутым бандажом 263 закрепляет последний на эластомерном пружинном элементе в рабочем положении. Важно, что, как показано на фиг.9 и 12, после сжатия пружинного элемента 252 с кольцевым бандажом 263 подвергшаяся сжатию верхняя кромка 265 бандажа 263 расположена в целом в одной плоскости с торцом 254 термопластичной пружины или элемента 252. По существу, локальный участок термопластичного пружинного элемента 252, окруженный оболочкой 261, хотя и будет подвергаться многократному циклическому действию температуры, сохранит свою должную форму и будет защищен от расплавления и деформации и от потерь своих деформационных характеристик.

Кроме того, как показано на фиг.9, 11 и 12, сжатие пружины 252 с кольцевым бандажом 263 приводит к радиальному выпячиванию центрального участка бандажа 263 наружу от пружинного элемента 252. Такая деформация кольцевого бандажа 263 сохраняется и после того как сжимающее усилие перестает действовать на пружинный элемент 252 и кольцевой бандаж 263.

Должно быть понятно, что деформированная форма кольцевого бандажа 263 уменьшает «мертвую» зону площади термопластичной пружины или элемента 252, охваченной оболочкой 261. То есть деформация кольцевого бандажа 263 позволяет участку пружинного элемента 252, сочетающемуся в рабочем состоянии с оболочкой 261, оставаться функционально эффективным и учитываемым при определении рабочих характеристик пружинного блока 250.

Понятно, что любой из вышеописанных конструктивных признаков или их комбинация могут быть реализованы в сочетании с устройством для поглощения энергии железнодорожного вагона, посредством чего благоприятно снижается вредный разрушающий тепловой эффект, который может иметься в локальной зоне пружинного блока с эластомерным пружинным элементом. В соответствии с одним из аспектов корпус устройства для поглощения энергии имеет форму, способствующую рассеиванию тепла из конструкционной полости, в которой смонтирован эластомерный пружинный элемент, и от устройства для поглощения энергии, продлевая тем самым срок службы этого устройства. При выполнении устройства для поглощения энергии в виде опорного скользуна корпус и крышка, охватывающие пружинный блок, выполнены каждый с вентиляционными отверстиями, предпочтительно подогнанными друг к другу, что позволяет воздуху попадать внутрь полости, вмещающей в себе эластомерный пружинный элемент, обтекать этот элемент с охлаждением и в конечном счете удаляться из полости, отводя таким образом тепло от эластомерного пружинного элемента и продлевая тем самым срок его службы, а следовательно, и срок службы опорного скользуна. В конфигурации опорного скользуна верхняя тарелка крышки предпочтительно, кроме того, выполнена вентилируемой для усиления свободной конвекции тепла от полости, в которой размещен эластомерный пружинный элемент.

Несмотря на то, что тепловой изолятор составляет лишь примерно 1/5-1/20 часть от общей длины пружинного блока, первичная функция теплового изолятора заключается в защите эластомерного пружинного элемента пружинного блока от теплового разрушения путем ограничения кондуктивного теплопереноса, возникающего в результате «рыскающих» движений колесной тележки, на которой смонтирован пружинный блок. Важно, что конструкция такого теплового изолятора для защиты эластомерного пружинного элемента, а следовательно, и всего пружинного блока от местного теплового разрушения является простой и экономически эффективной. Кроме того, тепловой изолятор предпочтительно прикреплен к эластомерному пружинному элементу, что предотвращает их отделение друг от друга и тем самым облегчает инвентаризацию и надлежащее использование.

Одной из характерных особенностей теплового изолятора является выполнение ряда проходов в торце пружинного блока для направления воздуха через поверхность контакта пружинного блока с источником тепла, что обеспечивает рассеивание тепла с торца эластомерной пружины, расположенного непосредственно рядом с источником тепла. Хотя использование теплового изолятора полезно само по себе, воздушные проходы, расположенные в торце теплового изолятора, обеспечивают особенное преимущество, когда такой тепловой изолятор установлен в рабочем сочетании с эластомерным пружинным блоком, размещенным внутри конструкции устройства для поглощения энергии, которое вентилируется вышеописанным способом путем активизации конвективного теплопереноса от того торца эластомерного пружинного блока, который подвергается действию местного тепловыделения.

Кроме того, выполнение теплового изолятора из подходящего пластмассового или нейлонового материала обеспечивает легкое цветовое кодирование теплового изолятора для идентификации конкретных характеристик эластомерного пружинного блока, с которым изолятор устанавливают в рабочем сочетании. Помимо этого выполнение изолятора с рядом выступов, расположенных с заданными промежутками между собой, снижает суммарный вес теплового изолятора. По желанию, для крепления выступов теплового изолятора можно использовать металлическую пластину, дополнительно увеличивая тем самым отвод тепла от торца эластомерного пружинного блока.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложен пружинный блок для поглощения и передачи энергии между двумя массами. Пружинный блок включает в себя эластомерную пружину, снабженную оболочкой в виде замкнутого кольца, установленного в рабочем сочетании с тем торцом пружины, который подвергается местному деформированию и износу в результате многократных циклических действий температуры. Как известно, эластомерная пружина пружинного блока имеет заданные нагрузочные характеристики. Назначением оболочки является препятствование тепловой деформации сочетающегося с ней локального участка эластомерной пружины в результате воздействий температур, которые обычно приводят к нарушению работы пружины и ее износу, и способствование тем самым сохранению тех нагрузочных характеристик эластомерной пружины, для которых она была рассчитана.

Чтобы ограничить «мертвую» зону в характеристиках пружинного блока, оболочка в виде замкнутого кольца занимает ограниченное расстояние по оси между противоположными торцами пружинного блока. То есть эта оболочка занимает около 10-35% от общей осевой длины пружинного блока. Кроме того, оболочка сконструирована предпочтительно с возможностью деформирования под давлением сжатия пружинного блока и дополнительного уменьшения тем самым какой-либо «мертвой» зоны эластомерного пружинного блока.

Из вышеизложенного можно легко представить, что в пределах существа и объема новой концепции настоящего изобретения могут быть реализованы многочисленные модификации и варианты. Должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничено изложенными и проиллюстрированными в данном описании отдельными примерами его выполнения. Нижеследующая формула изобретения охватывает все такие модификации и существенные варианты.