Составная пружина рессорного подвешивания тележки грузового железнодорожного вагона

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, касается рессорного подвешивания двухосных тележек грузовых вагонов, в частности конструкции составных пружин в него входящих.
Известна конструкция тележки железнодорожного экипажа [Патент РФ №2099220 опубликован 09.08.1995г], содержащая опирающиеся концевыми частями на две колесные пары боковые рамы и надрессорную балку, установленную концами в проемах боковых рам и опирающуюся на них через пары клиновых фрикционных гасителей колебаний, и по меньшей мере два комплекта двухрядных витых цилиндрических пружин, при этом, наружные пружины упомянутых комплектов пружин выполнены длиннее внутренних.
Недостатком данной конструкции является то, что при разгрузке грузового вагона на вагоноопрокидывателе происходит его поворот вокруг горизонтальной оси на 180 градусов, при котором происходит снятие нагрузки от обрессоренной части вагона с пружин рессорного подвешивания тележек и, как следствие, внутренние пружины, имеющие меньшую высоту, могут вертикально перемещаться и выходят из зацепления с центрирующей бонкой боковой рамы и надрессорной балки. После возвращения вагона в исходное состояние возможно смещение внутренних пружин относительно наружных, при этом внутренние пружины могут встать с перекосом на бонки боковой рамы, что может привести к поломке пружин и выходу из строя всего комплекта рессорного подвешивания тележки. Также подобная ситуация может произойти при кратковременном подпрыгивании обрессоренной части вагона вследствие соударений порожних вагонов во время роспуска с сортировочных горок или маневровых работ.
Кроме того, из уровня техники известна конструкция тележки грузового вагона [Патент РФ №109717 опубликован 27.10.2011 бюллетень №30], содержащая две боковые рамы, опирающиеся концевыми частями на колесные пары, и надрессорную балку, установленную концами в средних проемах боковых рам и опирающуюся на них посредством центрального рессорного подвешивания, состоящего из клиновых гасителей колебаний и двухрядных винтовых пружин, при этом все или расположенные под надрессорной балкой внутренние пружины состоят из двух частей, разделенных пластиной тарельчатой формы и отличающихся значениями высоты, диаметра и жесткости: нижней – с большими и верхней – с меньшими значениями.
Данная конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Существенным недостатком данной конструкции является низкая надежность работы пружин, установленных в тарельчатые чаши. При соударениях порожних вагонов во время роспуска с сортировочных горок и маневровой работе возможен выход пружины, установленной в тарельчатой чаше, из зацепления с бонкой надрессорной балки тележки, при этом возможен перекос пружины при контакте с балкой, который приведет к ее излому.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание конструкции составной пружины рессорного подвешивания тележки грузового железнодорожного вагона, исключающей перекос внутренней пружины относительно наружной в процессе эксплуатации вагона.
Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции составной пружины использован центрирующий элемент, установленный на наружную пружину и выполненный из соединенных между собой посредством сварного соединения шайбы и трубы, имеющей квадратное сечение со скругленными углами, при этом центрирующий элемент установлен трубой во внутренний диаметр внутренней пружины, а зазор между внутренним диаметром внутренней пружины и наружной радиусной поверхностью трубы составляет не менее 0,3 мм и не более 0,076 от диагонального расстояния трубы по наружным радиусным поверхностям, кроме того, высота трубы, измеренная от поверхности которой шайба опирается на наружную пружину, больше разности высот наружной и внутренней пружин.
Установка в составную пружину центрирующего элемента предлагаемой конструкции и размеров, позволяет ограничить смещение внутренней пружины в горизонтальной плоскости и исключить возможность ее перекоса, приводящего к излому и выходу из строя составной пружины, тем самым, повышается надежность конструкции в процессе эксплуатации.
Вариант выполнения трубы высотой, измеренная от поверхности которой шайба опирается на наружную пружину, больше разности высот наружной и внутренней пружин на значение от 0,85 до 1,5 диаметра прутка внутренней пружины, позволяет обеспечить наилучшее центрирование по полной окружности пружины. Кроме того, данный диапазон значений высоты трубы, позволяет избежать излишнего трения между поверхностью витков внутренней пружины и наружными радиусными поверхностью трубы, при работе составной пружины, ведущего к дополнительному нагреву и износу пружины.
Вариант выполнения шайбы центрирующего элемента с отношением наружного диаметра шайбы к наружному диаметру наружной пружины в диапазоне значений от 0,9 до 1,1, способствует повышению надежности предлагаемой конструкции и позволяет избежать излишней металлоемкости. Размеры диаметра шайбы в указанном соотношении позволяют, за счет обеспечения контакта большей части площади опорной поверхности наружной пружины с поверхностью шайбы, равномерно распределить нагрузки, передаваемые от надрессорной балки через шайбу, без возникновения точечных напряжений, приводящих к возникновению трещин и изломам опорных прутков.
Различные варианты сборки центрирующего элемента, а именно установка трубы торцом на поверхность шайбы, либо установка трубы во внутренний диаметр шайбы торцом заподлицо с поверхностью шайбы, позволяет, в зависимости от применяемой на производстве технологии и оборудования, использовать наименее трудозатратный вариант сборки, тем самым облегчая процесс изготовления центрирующего элемента и снижая стоимость изготовления.
Техническим результатом от применения предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности конструкции составных пружин рессорного подвешивания тележек грузовых железнодорожных вагонов, за счет устранения перекоса внутренней пружины.
Сущность заявляемой полезной модели, заключается в том, что составная пружина рессорного подвешивания тележки грузового железнодорожного вагона, состоит из наружной и внутренней пружин, при этом, в свободном состоянии, наружная пружина выше внутренней, на наружную пружину установлен центрирующий элемент, выполненный из соединенных между собой посредством сварного соединения шайбы и трубы имеющей квадратное сечение со скругленными углами, вместе с этим, центрирующий элемент установлен трубой во внутренний диаметр внутренней пружины, а зазор между внутренним диаметром внутренней пружины и наружной радиусной поверхностью трубы составляет не менее 0,3 мм и не более 0,076 от диагонального расстояния трубы по наружным радиусным поверхностям, кроме того, высота трубы, измеренная от поверхности которой шайба опирается на наружную пружину, больше разности высот наружной и внутренней пружин.
Возможна установка трубы торцом на поверхность шайбы, либо во внутренний диаметр шайбы торцом заподлицо с поверхностью шайбы. Также отношение наружного диаметра шайбы к наружному диаметру наружной пружины может быть выполнено в диапазоне значений от 0,9 до 1,1, а высота трубы, измеренная от поверхности которой шайба опирается на наружную пружину, больше разности высот наружной и внутренней пружин на значение от 0,85 до 1,5 диаметра прутка внутренней пружины.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 – Составная пружина с чашей;
Фиг. 2 – Составная пружина с чашей сечение Б-Б;
Фиг. 3 – Составная пружина с чашей вид А.
2
1
2
3
2
1
2
Составная пружина рессорного подвешивания тележки грузового железнодорожного вагона состоит из наружной пружины 1 и внутренней пружины 2. В свободном состоянии наружная пружина 1 выше внутренней пружины 2. На наружную пружину 1 установлен центрирующий элемент 3. Центрирующий элемент 3 состоит из соединенных между собой посредством сварного соединения шайбы 4 и трубы 5 квадратного сечения со скругленными углами. Центрирующий элемент 3 установлен трубой 5 во внутренний диаметр d внутренней пружины. Зазор ∆ между внутренним диаметром d внутренней пружины 2 и наружной радиусной поверхностью трубы 5 составляет не менее 0,3 мм и не более 0,076 от диагонального расстояния «а» трубы 5, измеренного по наружным радиусным поверхностям. Высота h трубы 5, измеренная от поверхности которой шайба 4 опирается на наружную пружину 1, больше разности ∆ высот h наружной пружины 1 и h внутренней пружины 2 на значение от 0,85 до 1,5 диаметра прутка внутренней пружины 2.
В соответствии с вариантом, представленным на фиг. 2, труба 5 центрирующего элемента 3 составной пружины установлена торцом на поверхность шайбы 4, а отношение наружного диаметра шайбы 4 к наружному диаметру наружной пружины 1 составляет 0,98.
1
2
2
2
2
Примером реализации предложенной полезной модели может быть составная пружина состоящая из наружной пружины высотой h = 302 мм и наружным диаметром 204 мм, внутренней пружины высотой h = 270 мм, внутренним диаметром d = 94 мм и диаметром прутка равным 21 мм. На наружную пружину устанавливается центрирующий элемент, состоящий из шайбы наружный диаметр которой составляет 200 мм и трубы имеющей квадратное сечение со скругленными углами, установленной торцом на поверхность шайбы. Диагональное расстояние по наружным радиусным поверхностям трубы составляет 84,5 мм. Центрирующий элемент установлен трубой во внутренний диаметр внутренней пружины. Зазор между наружной радиусной поверхностью трубы составляет и внутренним диаметром d внутренней пружины составляет 4,75 мм или 0,0562 от диагонального расстояния трубы по наружным радиусным поверхностям. Высота трубы, измеренная от поверхности которой шайба опирается на наружную пружину, составляет 50 мм, что больше разности высот ∆ наружной и внутренней пружин на 18 мм или на 0,857 диаметра прутка внутренней пружины.
В настоящее время на заявляемую полезную модель разработана конструкторская документация и проводятся испытания опытных образцов.