ФРИКЦИОННАЯ ПЛАНКА УЗЛА ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к конструктивным элементам тележек грузовых вагонов, в частности к таким элементам, которые снижают износ несущих нагрузку частей тележки грузового вагона - фрикционным планкам и пластинам, закрепляемым на боковых рамах такой тележки.
Для целей настоящей заявки термин «тележка» без специальных оговорок понимается как «тележка грузового вагона».
Известны фрикционные планки в конструкции гасителя колебаний тележки железнодорожного транспортного средства, причем гаситель содержит пружины рессорного подвешивания, поддерживающие надрессорную балку, фрикционные планки, а также установленные между пружинами рессорного подвешивания симметрично относительно вертикальной оси гасителя колебаний упругие элементы, представляющие собой изогнутые пластины, фрикционно взаимодействующие с надрессорной балкой и боковой рамой тележки и содержащие последовательно расположенные опорные части и загнутые концы с отверстиями для установки фрикционных планок. Свободные концы опорных частей изогнутых пластин зафиксированы в упорах, расположенных на основании боковой рамы, а на загнутых концах пластин выполнены просечки по всей их длине, включая радиус загиба, с образованием веерообразного расхождения краев загнутых концов (RU 2386559 C2, 20.04.2010).
Известен сменный элемент фрикционного узла тележки грузового вагона, в котором с целью снижения износа подвижных деталей ходовых частей тележек вагонов элемент выполнен в виде крышки с опорной и фрикционной поверхностями, при этом элемент содержит, по меньшей мере, по части контура окантовку, расположенную под углом к крышке, эластичную прокладку на опорной поверхности и, п.о меньшей мере, часть контура выполнена криволинейной (RU 2493037 C2, 20.09.2013).
Известна в соединении боковой рамы с надрессорной балкой тележки фрикционная планка, закрепленная на боковой раме грузовой тележки вагона, к фрикционной планке прижата фрикционная накладка, взаимодействующие с другими элементами тележки, скомпонованными таким образом, что ходовые качества тележки улучшаются благодаря оптимальному и стабильному демпфированию колебаний и снижению склонности к смещению («забеганию») боковых рам (RU 2243116, 27,12.2003).
Известна износостойкая скоба, представляющая собой пластину, используемую в конструкции узла соединения боковой рамы с колесной парой тележки грузового вагона, причем узел содержит П-образный буксовый проем боковой рамы с установленной на его опорной поверхности износостойкой скобой, представляющей собой пластину (RU 118274 U1, 20.07.2012).
Известен способ изготовления пластин с отверстиями, включающий получение исходной заготовки, пробивку отверстий, формирование конических фасок, при этом пластина в данном способе представлена как фигурный полуфабрикат с размерами в плане, равными 0,9-1,1 от соответствующих размеров в плане окончательно отштампованной пластины, плоский полуфабрикат в виде пластины выбран равным по толщине 1,00-1,05 от толщины окончательно отштампованной пластины. Способ предусматривает изготовление пластины для фрикционных гасителей вертикальных и горизонтальных колебаний тележек грузовых вагонов, при этом пластина выполнена в виде фигурной конструкции с выступающими элементами по углам, имеет конические фаски и отверстия (RU 2244607 C1, 20.01.2005). Данная пластина имеет сложную и ассиметричную форму, ее выступающие элементы на одной стороне имеют форму, отличающуюся от формы выступающих элементов на другой, противоположной стороне. Такая конструкция пластины имеет низкую степень унификации и ее применяемость имеет сравнительно ограниченное применение.
Известно использование фрикционных планок в тележке грузового вагона, содержащей надрессорную балку, опирающуюся на рессорные комплекты, включающие в себя упругие элементы и фрикционные гасители колебаний, расположенные в проемах боковых рам, горизонтальные связи надрессорной балки с боковыми рамами и колесные пары с буксами, причем надрессорная балка соединена с боковыми рамами при помощи жестко прикрепленных к колонкам боковых рам фрикционных планок, которые выполнены в плане двугранно выпуклыми так, что с ними взаимодействует пара фрикционных башмаков-скользунов, которые расположены поперек надрессорной балки V-образно в плане и установлены с опиранием па упругие элементы в направляющих, закрепленных на боковых сторонах концов надрессорной балки, а грани фрикционных планок расположены перпендикулярно к осям взаимодействующих с ними фрикционных башмаков-скользунов (RU 2090404 C1, 20.09.1997).
Известна составная фрикционная планка, состоящая из двух деталей: фрикционной неподвижной планки (чертеж М 1698.02.001), толщиной 10 мм, приклепываемой к боковой раме, и контактной промежуточной планки (чертеж М 1698.02.004), толщиной 6 мм, которая свободно устанавливается на выступы боковой рамы (проект ПКБ Департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД» № М 1698 00.000 «Модернизация узлов тележки модели 18-100»). Обе планки изготавливаются из стали 30ХГСА с твердостью 320-400 НВ.
Указанная контактная промежуточная планка (чертеж М 1698.02.004) является ближайшим аналогом заявляемой полезной модели. Она выполняется в виде пластины, имеющей скругленные углы, прямолинейные противоположные стороны и фигурные противоположные стороны, две противоположные стороны планки выполнены прямолинейными, а две другие противоположные планки выполнены фигурными, каждая фигурная сторона планки выполнена с выемкой в ней, простирающейся в сторону центра симметрии планки, в каждой угловой зоне планки расположен угловой выступ, простирающийся в наружную сторону, выступ образован скошенной о сторону продольной оси симметрии гранью и смежной с ней выемкой, каждый выступ имеет клинообразную поверхность, расположенную с наружной стороны планки.
Недостатком данной планки является то, что длина и высота скошенной части выступа планки выбраны разными и вследствие этого углы скошенной части к продольной и поперечной сторонам выбраны разными. Вследствие этого, расстояние от продольной стороны до выемки уменьшено, контактная рабочая площадь планки уменьшена, контактные напряжения и износ планки повышены, в итоге износостойкость планки и надежность узла гашения колебаний тележки грузового вагона и подвески тележки снижаются. При этом разные углы между скошенной частью выступа и сторонами планки не отвечают условиям универсальности планки и ее унификации.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в создании планки, которая способная выдерживать длительные нагрузки при работе в паре трения «клин фрикционный - планка фрикционная», что тем самым увеличит необходимый эксплуатационный ресурс клинового гасителя колебаний.
Техническим результатом полезной модели является повышение износостойкости планки. Вторичными полученными результатами являются увеличение работоспособности планки вследствие увеличения площади трущихся поверхностей, упрощение процесса установки планки, а также процесса раскроя металлического листа при изготовлении планки, то есть универсальность планки при изготовлении и установке.
Технический результат получен выполнением фрикционной планки узла гашения колебаний тележки грузового вагона следующим образом: она имеет скругленные углы, прямолинейные противоположные стороны и фигурные противоположные стороны, каждая фигурная сторона планки выполнена с выемкой в ней, простирающейся в сторону центра симметрии планки, при этом в каждой угловой зоне планки расположен угловой выступ, простирающийся в наружную сторону, каковой выступ образован скошенной в сторону продольной оси симметрии гранью и смежной с ней выемкой, при этом она отличается тем, что каждая скошенная грань наклонена симметрично к смежным прямолинейной и фигурной сторонам пластины, а угол наклона между скошенной гранью и продольной осью (угол α) составляет 40-50°, планка выполнена из стали 25Х (см. ниже), толщина Т планки выбрана в пределах от 0,02L до 0,03L, где L - длина планки, а длина L планки выбрана в пределах от 1,1S до 1,2S, где S - ширина планки.
Под сталью 25Х понимается сталь легированная конструкционная, которая имеет следующие характеристики:
Частным случаем выполнения планки является такой, при котором длина L равна от 258 до 262 мм.
Частным случаем выполнения планки является такой, при котором ширина S равна от 223 до 227 мм.
Частным случаем выполнения планки является такой, при котором толщина T составляет от 5,7 до 6,3 мм.
Частным случаем выполнения планки является такой, при котором длина L равна 260 мм, ширина S равна 225 мм, толщина T равна 6 мм. Указанные точные размеры являются частным случаем соблюдения вышеприведенных пропорций, что следует расчетов:
Из представленной Таблицы 1 очевидно, что при заданной величине ширины S в 225 мм и длина L в 260 мм, и толщина T в 6 мм укладываются в изначально заданный диапазон пропорций.
Частным случаем выполнения планки является планка с оптимальным углом наклона, равным 45o, что способствует удобству установки планки в рабочее положение (см. технический результат - упрощение процесса установки планки).
На фиг. 1 показана планка в плане.
На фиг. 2 показан вид на планку с продольной (длинной) стороны.
На фиг. 3 показан вид на планку с поперечной (короткой) стороны.
Планка выполнена в виде плоской фигурной пластины 1. Она имеет две прямолинейные противоположные стороны 2 и 3 и две фигурные противоположные стороны 4 и 5, прилагающие к прямолинейным сторонам. Каждая фигурная сторона планки выполнена с выемкой 6 в ней, простирающейся в сторону центра симметрии планки 8. В каждой угловой зоне планки расположен угловой выступ 7, образованный скошенной в сторону продольной оси симметрии 13 гранью 12 и смежной с этой гранью 12 выемкой 6. Каждый выступ 7 имеет клинообразную форму со скругленными углами 9, 10, 11. Планка имеет продольную ось 13 и поперечную ось 14. Любая скошенная грань 12 выступа 7 планки расположена с наружной стороны планки и наклонена к линии продольной оси под углом а выбранным в пределах α=40-50°. Предпочтительным исполнением изделия является такое, при котором наклон любой скошенной грани выступа планки был бы выполнен симметрично по отношению к любой другой смежной с ним грани (по каждой оси соответственно). Толщина T планки выбрана в пределах от 0,02L до 0,03L, где L - габаритная длина планки, причем L выбрана в зависимости от ширины S планки L=(1,1-1,2)S. Планка выполнена из вышеописанной стали 25Х, соответствующей условиям прочности планки и ее надежности при работе на истирание.
Поскольку прямолинейные противоположные стороны 2 и 3, а также продольная ось 13 взаимно параллельны между собой, то угол α может быть изображен как на пересечении прямых линии скошенной грани и продольной оси, так и на пересечении прямых линии скошенной грани и линии любой прямолинейной противоположной стороны (известно, что если две параллельные прямые пересечены секущей, то накрест лежащие углы равны и соответственные углы равны, а сумма односторонних углов равна 180°). По этой причине на фиг. 1 угол α изображен на пересечении прямой линии скошенной грани 12 и прямой линии стороны 3.
Работает фрикционная планка следующим образом. С целью предотвращения износа несущих нагрузку элементов тележки, планку устанавливают между поверхностями элементов тележки, испытывающих значительные ударные и фрикционные нагрузки. Обе плоские поверхности планки воспринимают указанные нагрузки. Одним из элементов является фрикционный клин, поскольку известно, что узел гасителя колебаний тележки состоит из фрикционной планки, фрикционного клина и наклонной поверхности надрессорной балки. При этом фрикционный клин и фрикционная планка образуют собой пару трения.
Установленные опытным путем пределы размеры планки, выбор материала, из которого выполнена планка существенно повысили износостойкость, прочность планки, ее долговечность и надежность в тяжелых условиях работы в тележке вагона, являющимся узлом повышенной опасности, работающим на истирание и гашение ударных нагрузок.
Благодаря симметричной форме планки ее установка в рабочее положение упрощена. Этому способствует скошенная грань 12 выступа 7 планки, которая расположена с наружной стороны планки, причем оптимальный угол наклона, равный 45o, способствует удобству установки планки в рабочее положение.