ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДБУКСОВОГО ПОДВЕШИВАНИЯ

Полезная модель относится к вагоностроению, а именно к демпферам буксовой ступени рессорного подвешивания для гашения высокочастотных колебаний подрессоренных масс.
Известны гасители резонансных колебаний (патент РФ №16722, В 61 F 5/26, заявлено 20.07.2000 г.; патент РФ №4950, В 61 F 5/26, заявлено 22.07.1996 г.), в которых описано устройство надбуксового подвешивания вагонов для передачи нагрузки от рамы тележки на колесную пару. Оно содержит надбуксовую и вспомогательную пружины, конусные фрикционные гасители, кольцевые упругие элементы, установленные последовательно с упомянутыми пружинами и крепежные детали, обеспечивающие сборку буксового узла.
За прототип принято «Надбуксовое подвешивание» (В.П.Егоров «Устройство и эксплуатация цельнометаллических пассажирских вагонов», М.: Высшая школа, 1984, с.25), содержащее кольцевой фрикционный гаситель, установленную под фланцем рамы надбуксовую пружину, опирающуюся на кольцевой демпфер для гашения вибраций, прижатый к седлу буксы, включающий опорное кольцо с цилиндрической стенкой и кольцевой упругий элемент, вспомогательную пружину, установленную под выступом шпинтона и опирающуюся на фрикционный гаситель, взаимодействующий с фрикционной втулкой, неподвижно закрепленной на шпинтоне тарельчатой пружиной и гайкой.
Недостатками прототипа являются низкая эффективность поглощения ударов при малых амплитудах колебаний подрессоренных масс и недостаточная надежность устройства в работе, выражающаяся в значительном износе кольцевых резиновых элементов в процессе эксплуатации, что приводит к изменению упруго-демпфирующих характеристик буксового подвешивания и ухудшению его поглощающих свойств.
Задачей предложения является повышение надежности и эффективности вибродемпфирования кольцевого упругого элемента и улучшение характеристик демпфирования путем создания дополнительного демпфирующего усилия при поглощении высокочастотных колебаний.
Для этого демпфирующее устройство для надбуксового подвешивания содержит узел фрикционного нагружения, установленную под фланцем рамы надбуксовую пружину, опирающуюся на кольцевой демпфер для гашения вибраций, прижатый к седлу буксы, включающий опорное кольцо с цилиндрической стенкой и кольцевой упругий элемент, вспомогательную пружину, установленную под выступом шпинтона и опирающуюся на узел фрикционного нагружения, взаимодействующий с фрикционной втулкой, неподвижно закрепленной на шпинтоне крепежными деталями. Новым является то, что кольцевой упругий элемент выполнен в виде пакета конических пружин с гофрами направленными по образующим конических пружин, поджатых между коническими поверхностями подрессоренного и опорного колец, торец последнего установлен в кольцевой канавке подрессоренного кольца с возможностью демпфирования ударных вибраций, упомянутый пакет пружин окружен с кольцевым зазором цилиндрической стенкой опорного
кольца, образующего камеру, конические пружины в которой контактируют между собой посредством вязкой смазки, усиливающей гашение ударных вибраций.
Опорное кольцо снабжено подкрепляющим седло буксы внутренним фланцем, поджатым к седлу через узел фрикционного нагружения вспомогательной пружиной.
В качестве вязкой смазки использована кремнийорганическая жидкость.
Технический результат выразится в следующем.
Установка кольцевого упругого элемента в камере демпфера, смягчающего ударные вибрации и выдерживающего рабочую нагрузку без остаточной деформации, повышает надежность конструкции демпфирующего устройства.
Выполнение кольцевого упругого элемента в виде пакета конических пружин с гофрами, направленными по образующим конических пружин, поджатых между коническими поверхностями подрессоренного и опорного колец, торец последнего установлен в кольцевой канавке подрессоренного кольца с возможностью демпфирования ударных вибраций, увеличит демпфирующую способность кольцевого упругого элемента, повысит виброзащиту экипажа.
Наличие кольцевого зазора между упомянутым пакетом конических пружин и цилиндрической стенкой опорного кольца, образующего камеру, конические пружины в которой контактируют между собой посредством вязкой смазки, усилит гашение ударных вибраций.
Контактирование между собой конических пружин в упомянутом пакете посредством вязкой кремнийорганической смазки, гасящей высокочастотные вибрации подрессоренных масс в интервале демпфирования торца опорного кольца, ограниченном глубиной кольцевой канавки, выполненной в подрессоренном кольце,
увеличит поглощающую способность кольцевого демпфера, обеспечит заданный уровень стабильности характеристик демпфирующего устройства.
Прилагаемые чертежи изображают:
На фиг.1 - общий вид демпфирующего устройства для надбуксового подвешивания;
На фиг.2 - коническая пружина.
Демпфирующее устройство для надбуксового подвешивания содержит узлы фрикционного нагружения 1 и установленные под фланцами 2 рамы 3 надбуксовые пружины 4, опирающиеся на кольцевые симметрично расположенные демпферы для гашения вибраций, прижатые к седлам 5 буксы, включающие каждый опорное кольцо 6 с цилиндрической стенкой 7 и кольцевой упругий элемент; вспомогательные пружины 9, установленные под выступами шпинтонов 10 и опирающиеся на узлы фрикционного нагружения 1, взаимодействующие каждый с фрикционной втулкой 11, неподвижно закрепленной на шпинтоне посредством крепежных деталей: тарельчатой пружины 12 и гайки 13.
Опорное кольцо непосредственно установлено в седле буксы 5 и сверху закрыто подрессоренным кольцом 17, образующим с ним кольцевую камеру демпфера.
Кольцевой упругий элемент выполнен в виде упругого разжимного кольцевого пакета 14 штампованных из листовой стали конических пружин 21, поджатых через подрессоренное кольцо 17 надбуксовой пружиной 4 между коническими поверхностями 15 и 16 подрессоренного и опорного колец. Торец 23 последнего установлен в кольцевой канавке 24 подрессоренного кольца 17 с возможностью демпфирования ударных вибраций. Упомянутый пакет окружен с кольцевым зазором
19 цилиндрической стенкой 7 опорного кольца 6, образующего камеру с дополнительной стенкой 20, конические пружины 21 в которой контактируют между собой посредством вязкой смазки, усиливающей гашение ударных вибраций. Упомянутый пакет взаимодействует с коническими поверхностями 15 и 16 посредством упругих гофр 18, имеющих переменное сечение и направленных лучеобразно по образующим конических пружин.
Каждая коническая пружина 21 в пакете 14 своими гребнями гофр 18 входит в соответствующие впадины гофр смежной конической пружины. Для этого торцевой профиль гофр, видимый снаружи и изнутри конической пружины, выполнен круговым. Конические пружины 21 упомянутого пакета по форме и размерам выполнены одинаковыми. Упругие гофры 18, периметрически деформируемые при сжатии до радиального направления, контактируют между собой посредством вязкой смазки, в качестве которой использована, например, кремнийорганическая жидкость 22, имеющая высокую объемную вязкость и способность рассеивать энергию смазочными слоями по поверхностям конических пружин при ударных вибрациях передающихся от колесных пар на подвеску, в интервале демпфирования 28, ограниченном донышком 29 подрессоренного кольца.
Опорное кольцо 6 снабжено усиливающим седло буксы внутренним фланцем 25, поджатым к седлу 5 пружиной 9 через узел фрикционного нагружения 1.
Узел фрикционного нагружения состоит из фрикционных элементов: верхнего и нижнего конусных колец 26, между которыми находятся сухари 27 с коническими торцевыми поверхностями. Сухари изготовлены из полимерного материала и прижаты посредством вспомогательной пружины 9 и конусных колец 26 к фрикционной втулке 11.
Описываемое демпфирующее устройство работает следующим образом.
Динамическая нагрузка от колесных пар передается через седло 5 буксы на опорное кольцо 6. Кольцо 6 с седлом перемещается вверх и сжимает относительно подрессоренного кольца 17 конические пружины 14. Величина поступательного перемещения седла 5, как левого так и правого, с опорным кольцом 6 относительно подрессоренного кольца 17 определяется модулем упругости гофр 18 конических пружин 21 и ограничивается глубиной кольцевой канавки 24 над торцем 23 опорного кольца 6.
Гофры каждого пакета конических пружин при вибрации на ходе сжатия выпрямляются. Этот процесс сопровождается трением конических пружин 21 о внутренние конические поверхности 15 и 16 колец в пределах зазора 19, предусмотренного между стенкой 7 и упомянутым пакетом. Конические пружины 21 могут приобретать при демпфировании форму упругих шайб, сопряженных друг с другом в цилиндрическую втулку-пружину, торцы которой занимают в момент наибольшего нагружения приблизительно горизонтальное положение, вследствие периферийного увеличения круга пружин 21 за счет деформации гофр 18 при взаимном сближении конических поверхностей 16 и 15 на ходе ударного сжатия.
Трение, возникающее между коническими поверхностями 15 и 16 подрессоренного и опорного колец и гофрированными коническими пружинами 21, обеспечивает гашение высокочастотных вибраций между буксой и надбуксовым подвешиванием.
Поглощение энергии высокочастотных колебаний обеспечивается и взаимным трением гофр 18 конических пружин 21, а структурный шум и звуковые волны
рассеиваются на границах контакта гофр упомянутых пружин, взаимодействующих между собой посредством, например, кремнийорганической жидкости.
При перемещении опорного кольца камера демпфера с кольцевым упругим пакетом 14 пружин сжимается, амортизируя толчки от колесных пар.
Обратный ход седел 5 буксы с опорными кольцами 6 совершается за счет энергии сжатых конических пружин 21.
Величина демпфирующей силы зависит от коэффициента сжимаемости конических пружин и вязкости динамического поглотителя.
Энергия низкочастотных колебаний вагона передается через вспомогательную пружину 9 и узел фрикционного нагружения 1, который совместно с фрикционной втулкой 11 образует демпфер сухого трения, гасящий резонансные колебания вагона.
Заявляемое демпфирующее устройство для надбуксового подвешивания предполагается использовать в конструкции серийных тележек пассажирских вагонов люлечного типа, выпускаемых ОАО «Тверской вагоностроительный завод».