Устройство для защиты оси колесной пары рельсового транспортного средства и способ его установки
RAILWAY WHEEL PAIR AXIS PROTECTION DEVICE AND METHOD OF ITS INSTALLATION

Изобретение относится к конструкции устройств для защиты осей колесных пар транспортных средств, в частности железнодорожных колесных пар и способам их установки.
Известна ось колесной пары для рельсового транспортного средства, которая имеет оболочку, служащую защитой от ударов камней. Оболочка имеет металлический компонент, который может быть покрыт псевдоупругим или псевдопластичным сплавом. Металлический компонент образует матрицу оболочки, которая примыкает к граничной поверхности оси колесной пары, причем в металлическом компоненте оболочки содержится структурная фаза, которая повышает прочность оболочки против ударов камней. Между граничной поверхностью оси колесной пары и оболочкой может быть предусмотрен разделительный слой из электрохимически менее высококачественного материала, чем образующий граничную поверхность оси колесной пары металлический материал, или из электрохимически инертного материала.
Известен способ установки устройства для защиты оси колесной пары рельсового транспортного средства, заключающийся в изготовлении оболочки посредством холодного газодинамического напыления, при котором частицы первого вида с металлическим компонентом наносят на ось колесной пары, причем вместе с частицами первого вида на ось колесной пары также наносят и частицы второго вида, которые образуют распределенную структурную фазу в образованной из частиц первого вида структурной матрице (патент на изобретение RU 2570525, МПК B61F 5/50, В60В 35/00, С23С 24/04, опубл. 10.12.2015).
Недостатками защитной оболочки и способа ее установки на ось колесной пары являются сложность формирования оболочки, трудность обеспечения постоянной толщины напыляемого слоя при переменном диаметре оси колесной пары и ее низкая демпфирующая способность.
Известно устройство для защиты оси колесной пары рельсового транспортного средства с накладываемым на ось колесной пары эластомерным матом и удерживающими средствами, содержащее корпус из материала фиксированной формы, который, по меньшей мере, частично окружает эластомерный мат, причем корпус и/или эластомерный мат могут состоять из нескольких частей, а удерживающие средства выполнены как хомуты для шланга и/или защелки (патент на изобретение RU 2565457, МПК B61F 19/00, В60В 37/04, опубл. 20.10.2015).
Недостатком устройства является низкая местная податливость защитного устройства в следствии окружения эластомерного мата корпусом из листового материала, что, хотя и увеличивает долговечность устройства, но существенно уменьшает эффективность ударозащитных свойств предлагаемой конструкции.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является возможность обеспечения высоких демпфирующих характеристик устройства для защиты оси колесной пары транспортного средства при пространственных бомбардировках камнями, поднимаемыми подвагонными вихрями воздуха, упрощение конструкции защитного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты оси колесной пары рельсового транспортного средства, состоящем из упругого мата, обернутого вокруг оси колесной пары рельсового транспортного средства и прикрепленного к ней, упругий мат представляет собой прямоугольное полотно, которое выполнено из проволочной сетки, плотно обернутого в n-слоев в виде рулона вокруг оси колесной пары и стянуто вокруг нее удерживающими средствами таким образом, что форма рулона повторяет контур оси колесной пары, причем длина L полотна упругого мата рассчитывается по формуле:
где:
min
D - минимальный диаметр оси, м;
ΔА - величина зазора между внутренней поверхностью рулона и поверхностью оси минимального диаметра, определяемая экспериментально, м;
n - число витков рулона, выбирающееся экспериментально из условия обеспечения надежной защиты оси колесной пары при эксплуатации; а каждая ячейка проволочной сетки полотна упругого мата выполнена в виде ромба с взаимно перпендикулярными диагоналями.
Также технический результат достигается тем, что в способе установки устройства для защиты оси колесной пары рельсового транспортного средства, заключающемся в его установке и креплении к поверхности оси колесной пары, на ось колесной пары устанавливают съемные проставки цилиндрической формы, на которые плотно наматывают в n-слоев в виде рулона устройство по п. 1 для защиты оси колесной пары, причем при наматывании полотно упругого мата ориентируют таким образом, чтобы одна из диагоналей ячеек проволочной сетки полотна упругого мата была параллельна оси колесной пары, а другая диагональ была перпендикулярна оси колесной пары, затем ужимают рулон с торцов, убирают съемные проставки и удерживающими средствами стягивают рулон в нескольких местах, начиная с центральной части оси колесной пары, плотно прижимая его к поверхности оси колесной пары и формируя его по профилю оси колесной пары, после стягивания крайних участков рулона у ступиц, собирают колесную пару.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображен внешний вид колесной пары в сборе с устройством для защиты оси колесной пары;
- на фиг. 2 изображено сечение оси по А-А;
- на фиг. 3 показано положение упругого мата относительно оси колесной пары;
- на фиг. 4 изображено устройство для защиты оси колесной пары, сжатое с торцов;
- на фиг. 5 изображено устройство для защиты оси колесной пары, вытянутое посредством удерживающих средств.
Устройство для защиты оси колесной пары (фиг. 1) состоит из упругого мата 1, обернутого вокруг оси 2 колесной пары рельсового транспортного средства, упругий мат 1 представляет собой прямоугольное полотно 3 (фиг. 3), выполненное из проволочной сетки, плотно обернутое вокруг оси 2 колесной пары рельсового транспортного средства и прикрепленное к ней удерживающими средствами 4. Ячейки проволочной сетки полотна упругого мата выполнены в виде ромба с взаимно перпендикулярными диагоналями, и ориентированы таким образом, что одна диагональ параллельна оси 2 колесной пары а другая диагональ перпендикулярна оси 2 колесной пары.
Упругий мат 1 оборачивают вокруг оси колесной пары на предварительно установленные съемные проставки 5 цилиндрической формы, которые снимают перед закреплением мата
Изобретение осуществляется следующим образом. Перед сборкой колесной пары подготавливают полотно из проволочной сетки (фиг. 3) шириной В и длиной L рассчитываемой по формуле:
где:
min
D - минимальный диаметр оси, м;
ΔА - величина зазора между внутренней поверхностью рулона и поверхностью оси минимального диаметра, определяемая экспериментально, м;
n - число витков рулона, выбирающееся экспериментально из условия обеспечения надежной защиты оси колесной пары при эксплуатации.
Затем симметрично оси симметрии колесной пары устанавливают съемные проставки цилиндрической формы на ширину С (см. фиг. 3) и, вращая колесную пару, плотно наматывают на ось с проставками полотно подготовленного упругого мата, выполненное из проволочной сетки, при наматывании полотно упругого мата ориентируют таким образом, чтобы одна из диагоналей ячеек проволочной сетки полотна упругого мата была параллельна оси колесной пары, а другая диагональ была перпендикулярна оси колесной пары. Такая ориентации ячеек в рулоне дает возможность видоизменять конфигурацию рулона и делать ее эквидистантной поверхности средней части оси между колесами. За счет подвижности четырехзвенников ячеек проволочной сетки и упругой деформации проволочек, образующих четырехзвенники, происходит прилегание внутренней поверхности рулона как к цилиндрическим, так и к коническим поверхностям оси колесной пары. Намотанный таким образом упругий мат представляет собой рулон в n-слоев (положение 1 фиг. 4), к торцам которого прикладывают сжимающую нагрузку Р. При этом диаметр рулона увеличивается, освобождая съемные проставки цилиндрической формы, которые после этого снимаются с оси колесной пары (положение 2 фиг. 4). Далее с помощью удерживающих средств, например хомутов, равномерно сжимают рулон в радиальных направлениях, начиная с середины оси колесной пары (фиг. 5) до полного прилегания внутренней поверхности рулона к наружным поверхностям центральной цилиндрической и коническими поверхностями оси колесной пары рельсового транспортного средства. При этом длина рулона увеличивается, раздвигаясь в двух осевых направлениях влево и вправо (положение 3 на фиг. 5). Концевые участки торцов рулона из точек «а» (фиг. 5) переходят в точки «b» (фиг. 5), образуя раструб. Окончательное формирование конфигурации устройства для защиты оси колесной пары рельсового транспортного средства в виде многослойного рулона из проволочной сетки, показанного на фиг. 1, осуществляют с помощью удерживающих средств. Количество удерживающих средств определяется из условия обеспечения полного прилегания внутренней поверхности рулона к наружным поверхностям центральной цилиндрической и коническими поверхностями оси колесной пары рельсового транспортного средства. Возможно использование других приспособлений для радиусно-окружной осадки рулона.
Ось колесной пары для рельсового транспортного средства, снабженная устройством для защиты от ударов камней работает следующим образом. При бомбардировке камнями многослойный упругий рулон из проволочной сетки в местах попадания камней деформируется упруго и при этом проволочки, образующие ячейки сетки, сдвигаются друг относительно друга с трением в местах контактов, вызывая рассеяние энергии ударов. После отскока камня упруго сдеформированные проволочки сетки частично возвращаются в положения, близкие к исходным до удара. При этом, возвращение происходит с трением в местах контактов. Таким образом, циклически осуществляемые проскальзывания проволочек в многослойном рулоне намотанного полотна, выполненного из проволочной сетки, приводят к эффективному гашению ударов и защите поверхности оси колесной пары от местных повреждений. Примечательным является также то, что за счет ячеистости упругого мата разрушенные кусочки камней под действием центробежных сил вращающейся оси с обернутым вокруг нее упругим матом будут сами вылетать из ячеек, очищая внутренний объем рулона.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в транспортном машиностроении, горнодобывающей технике, а также в других отраслях народного хозяйства, где требуется защитить быстровращающиеся валы от бомбардировки абразивными элементами из внешней среды, причем весьма простыми средствами и недорогими материалами.