ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона относится к железнодорожному транспорту, к виброзащите высоконагруженных транспортных вагонов, а конкретнее, к конструктивным элементам их тележек. и может быть использована для ограничения колебаний тележек грузовых вагонов, как при порожнем пробеге, так и в загруженном состоянии.
В настоящее время в рессорном комплекте тележек ЦНИИ - ХЗ- (и ее модификации 18-100) отечественных грузовых вагонов, парк которых составляет около 10 миллионов, а тележек около 40 миллионов (четыре тележки на один грузовой вагон), используется серийный клиновой гаситель колебаний [Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп./Л.А.Шадур, И.И.Челноков, Л.Н.Никольский тр.; Под ред. Л.А.Шадура. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980. - 439. с.(см.: с.167, рис.VII.27)]. Он включает корпус, в котором размещен воспринимающий транспортные нагрузки исполнительный орган, на котором выполнена наружная коническая поверхность с углом в 45°. С данной поверхностью при помощи пакета пружин введены во взаимодействие внутренние конусные поверхности набора клиньев, которые своими наружными поверхностями взаимодействуют с фрикционными планками, закрепленными в корпусе на колонках боковых рам тележки ЦНИИ-Х3-0.
К недостатку конструкции серийного клинового гасителя колебаний тележки типа ЦНИИ-Х3-0 следует отнести следующее.
При работе клинового гасителя колебаний тележки при порожнем пробеге грузового вагона, когда при разгрузке пакета пружин клинья смещаются в крайнее верхнее положение, усилие поджатия клиньев к фрикционным планкам резко снижается. Это, при наличии первоначально накопленного в эксплуатации износа трущихся поверхностей клиньев и планок приводит к появлению зазора в сопряжении клиньев с фрикционными планками при порожнем пробеге грузовых вагонов. Причем, чем больше износ трущихся поверхностей указанного сопряжения, тем больше этот зазор.
Появление зазора не только снижает степень диссипации энергии исполнительного органа (тележки порожнего вагона), но и в силу кинематической связи гасителя колебаний с подрессорной тележкой и ее колесной парой может привести к сходу колес порожнего грузового вагона с рельсового пути. Опасность схода порожнего грузового вагона на базе тележки ЦНИИ-Х3-0 возникает, при завышении клина (зазора во фрикционной паре).
Существенное различие усилий поджатия клиньев к фрикционным планкам на порожнем ходе грузовых вагонов и движении с их полной загрузкой обуславливает нестабильность сил трения, вызывающих неравномерный износ отдельных участков фрикционных планок с соответствующим снижением эксплуатационного ресурса фрикционной пары.
Известна тележка грузового вагона, содержащее раму, опирающуюся на боковые узлы колесных пар, включающую в себя боковины, воспринимающие нагрузку от надрессорной балки и фрикционных клиньев посредством пакета пружин в виде двухрядных, коаксиально установленных наружной и внутренних пружин, выполненных с разной высотой для восприятия нагрузки от надрессорной балки, и двухрядных пружин, выполненных по высоте равной высоте большей из пружин
первого рода пружин для восприятия нагрузки от фрикционных клиньев. [свидетельство РФ №16482 на полезную модель. Тележка грузового вагона (варианты) Н.А.Малых, В.А.Андронов, В.П.Ефимов, идр. // Б.И. №1, 2001 (прототип)]
Использование разновысоких пружин в указанном техническом решении лишь отчасти решает проблему стабилизации величины сил сухого трения во фрикционной паре «клин-планка» и не исключает возможность появления зазора в указанной паре при порожнем пробеге грузовых вагонов и наличии первоначально накопленного износа поверхностей клиньев и фрикционных планок.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение эксплуатационного ресурса, за счет работоспособности фрикционной пары тележки.
Технический результат достигается тем, что в известном клиновом гасителе колебаний в рессорном комплекте тележки содержащем корпус с нагруженным транспортной нагрузкой исполнительным органом который меняет наружную конусную поверхность. Данная поверхность взаимодействует с внутренними конусным поверхностями набора клиньев, а наружные поверхности в свою очередь, взаимодействуют с жестко закрепленными в корпусе фрикционными планками, и пакет пружин, поджимающих клинья к исполнительному органу, дополнительно введен подпятник, который воспринимает усилие всего пакета пружин, выполнена дополнительная внутренняя конусная поверхность, которая выполнен ортогонально (перпендикулярно) имеющейся на клине внутренней конусной поверхностью дополнительного пружинного подпятника.
На фиг.1 представлен продольный разрез конструкции клинового гасителя колебаний грузового вагона.
Гаситель содержит корпус 1, исполнительный орган 2, с наружной конусной поверхностью 3. Конусная поверхность 3 набор клиньев 4, их внутренняя конусная поверхность 5. наружная поверхность 6 клиньев, планки 7, внутренняя конусная поверхность 8 клиньев, пружинный подпятник 9, с наружной конусной поверхностью 10, пакет пружин 11.
Клиновой гаситель колебаний работает аналогично демпфера сухого трения с постоянно поджатыми пакетом пружин элементами фрикционной пары: клиньев 4 и фрикционных планок 7.
При этом колебания тележки, воспринимаемые исполнительным органом 2, передаются от него на клинья 4, введенные во фрикционный контакт с планками 7. Из-за наличия значительных сил трения в фрикционной паре 4, 7 происходит гашение как вертикальных, так и горизонтальных колебаний. Независимо от направления перемещения исполнительного органа 2: нисходящего (на сжатие пакета 11 - при загруженном вагоне) или восходящего (на загрузку пакета пружин 1 - при порожнем ходе вагона) клинья 4 будут находиться в постоянном контакте с фрикционными планками 7.
В первом случае приложенное к исполнительному органу 2 внешнее усилие передается через конусную поверхность 3 конусной поверхности 8 клиньев 4, обеспечивающих появление радиальной составляющей указанного усилия на поджатие клиньев 4 к планкам 7.
Во втором случае усилие пакета 11 через подпятник 9 передается клиньям 4 через конусную поверхность 10, обеспечивающую появление радиальной составляющей усилия пакета пружин 11 на поджатие клиньев 4 к планкам 7.
Обеспечение постоянного усилия в контакте элементов фрикционной пары 4, 7 при разных по величине и направлению перемещений исполнительного органа 2 (при порожнем и загруженном прогоне тележек грузовых вагонов) стабилизирует величину сил трения в фрикционной
паре 4, 7, а следовательно ее износостойкость (срок службы) без появления в фрикционной паре зазора вплоть до полной выработки фрикционных планок.
По сравнению с конструкцией серийного клинового гасителя колебаний предполагаемое техническое решение: исключает возможность появления в фрикционной паре зазора как при движении порожних, так и груженых вагонов, что существенно повышает безопасность эксплуатации отечественного парка грузовых вагонов стабилизирует величину сил сухого трения в фрикционной паре при порожнем пробеге вагонов, что существенно повышает ее износостойкость и срок службы.