КЛИН ФРИКЦИОННЫЙ
FRICTION WEDGE

Изобретение относится к области железнодорожного машиностроения и является составной частью фрикционного гасителя колебаний, который обеспечивает необходимые силы трения в рессорном подвешивании за счет прижатия упругими элементами рессорного подвешивания вертикальной поверхности клина фрикционного (в дальнейшем «клин») непосредственно или через промежуточные детали к боковой раме тележки грузового железнодорожного вагона, а его наклонной поверхности - непосредственно или через промежуточные детали к надрессорной балке.
Рессорное подвешивание тележки грузового железнодорожного вагона играет важную роль в предотвращении от раскачивания железнодорожного вагона и гашении его колебаний при движении, поэтому к клиньям предъявляются повышенные требования, которые связаны с необходимостью обеспечения ими надежного функционирования рессорного подвешивания в условиях неизбежного многоцикличного и высокочастотного воздействия колебательных и ударных нагрузок в течение продолжительного периода времени при движении вагонов по железнодорожному пути.
В случае использования клиньев, у которых изношены, стерты их рабочие поверхности, резко ухудшаются ходовые качества тележек вплоть до схода порожних вагонов, что может привести к разрушению железнодорожного пути и нарушить безопасность движения, поэтому требуется периодический контроль рабочих поверхностей клиньев для выявления предельного состояния их износа и своевременной замены.
Существует оценка технического состояния клина фрикционного, которая производится во время контрольного осмотра вагонов, при котором проводятся измерения величины подъема верхней плоской поверхности клина относительно поверхности надрессорной балки, что требует использования специальных инструментальных средств, при этом увеличивается длительность осмотра, усложняются условия эксплуатации, т.к. такие измерения проводятся в специально оборудованном месте, в депо, на ремонтной станции и т.д. Кроме того, такие измерения достоверно определяют лишь общее состояние рессорного узла, но они не выявляют степень изношенности клина, показывающую или необходимость его замены, или возможность дальнейшей эксплуатации с определенным пробегом.
В настоящее время вследствие увеличивающегося объема перевозок на железнодорожном транспорте и увеличения скоростей перевозок все большее значение придается получению оперативной достоверной информации о состоянии рабочих поверхностей клиньев фрикционных.
Предложено в современных конструкциях клиньев использовать визуальные индикаторы, которые бы позволили без средств измерения визуальным способом контролировать отсутствие или наличие недопустимого износа рабочих поверхностей и предельного завышения клина, как при ремонте, так и во время эксплуатации.
Так, например, в патентах RU 195946 U1, RU 193285 U1, RU 101987 Ul, RU 2698273 C1, RU 189479 U1, US 9457395 В2, AR 230029 A1, СА 2978747 C1, GB 2086330 A, UA 23043 U приведены сведения о конструктивных решениях клиньев, в которых указано на возможность визуальной оценки предельного состояния износа их рабочих поверхностей. Однако все эти известные технические решения имеют недостатки, к которым в первую очередь относится получение недостоверной информации о состоянии рабочих поверхностей клиньев, а также неудобство визуального просмотра, и/или труднодоступность визуального просмотра.
Так, в патенте RU 193285 U1 описан клин фрикционный, состоящий из полого клинового корпуса, который имеет опорную площадку с кольцевым буртиком, переднее горизонтальное ребро и переднюю вертикальную стенку, рабочую наклонную стенку, верхнюю горизонтальную стенку, рабочую вертикальную стенку, внутреннее ребро и боковые стенки. В формуле патента RU 193285 U1 отмечено, что на рабочих вертикальной и наклонной стенках имеются, по крайней мере, по одному индикатору предельного состояния износа данных стенок, выполненных в виде углублений на величины S1 и S2 соответственно. В описании указано, что углубление S1 служит для визуального определения предельного состояния износа рабочей вертикальной стенки, а углубление S2 служит для визуального определения предельного состояния износа рабочей наклонной стенки. В описании также сказано, что углубления S1 и S2 могут иметь имеют различную форму и расположение, но сведения о каких-либо наиболее предпочтительных местах расположения и размерах углублений S1 и S2 в формуле и в описании патента RU 193395 U1 отсутствуют, что явным образом указывает на неопределенность такого выражения признака, т.к. не ясно, ни какая глубина углублений должна указывать на предельное состояние износа рабочих поверхностей, ни их поперечные размеры, не определены и места рабочих вертикальных и наклонной поверхностей, на которых должны располагаться углубления, для того, чтобы можно было удобно рассмотреть их состояние относительно всей плоскости поверхностей и получить при этом достоверную информацию о состоянии рабочих поверхностей клина. Отсутствие отмеченных сведений в формуле и в описании патента RU 193395 U1 показывает, что в описанном в нем конструктивном решении лишь отмечена необходимость наличия индикаторов износа, что не позволяет судить об однозначной, четкой и ясной реализации достоверного визуального контроля предельного состояния износа рабочих поверхностей клина фрикционного. При этом следует отметить, что на фиг. 3 показаны два углубления поз. 8, которые расположены в самом низу рабочей вертикальной поверхности ниже опорной площадки, однако такое расположение углублений снижает прочность клина, поскольку опорная площадка является ребром жесткости полого клина, а снижение прочности клина приводит к снижению его надежности при эксплуатации.
В патенте RU 195946 U1 описан клин фрикционный, на рабочих вертикальной и наклонной поверхностях которого имеются индикаторы предельного состояния их износа, выполненные в виде углублений на величину максимально допустимого износа данных поверхностей. Отмечено также, что, что на рабочей вертикальной поверхности клина имеется как минимум один индикатор предельного состояния износа в виде углубления 0,5-5 мм, и на рабочей наклонной поверхности клина имеется как минимум один индикатор предельного состояния износа в виде углубления 0,5-5 мм. Также отмечено, что площадь одного углубления может составлять 1-50 мм. Однако отсутствие в формуле и в описании патента RU 195946 U1 сведений о конкретном расположении углублений и их количестве на рабочих вертикальной и наклонной поверхностях может привести к получению недостоверной информации о состоянии их износа, т.к. и при изготовлении клина, и при изготовлении боковой рамы и надрессорной балки, имеются регламентированные технологические допуски на их размеры, имеются допуски и на установку клина при его размещении в тележке, что в совокупности может привести и, как показывает практическое использование клиньев при эксплуатации, приводит к тому, что плоскости рабочих поверхностей клиньев и взаимодействующие с ними плоскости поверхностей боковой рамы и надрессорной балки вплотную не соприкасаются, а даже минимальные зазоры, перекосы между ними приводят к разному истиранию мест рабочих поверхностей клиньев фрикционных, что может привести при визуальном осмотре к получению недостоверной информации о действительном состоянии истирания рабочих (трущихся) поверхностей клина. К недостаткам клина, описанного в патенте RU 195946 U1, следует отнести и расположение углублений, изображенных на фиг. 3, в самом низу рабочей вертикальной поверхности ниже опорной площадки, что приведет к снижению прочности клина, поскольку опорная площадка является ребром жесткости полого клина, а снижение прочности клина приводит к снижению надежности как самого клина, так и всего узла рессорного подвешивания, частью которого он является.
Техническим результатом изобретения, на обеспечение которого оно направлено, является повышение надежности работы тележки подвижного состава железных дорог за счет достоверного своевременного определения износа рабочих поверхностей клина фрикционного визуальным методом, доступным и удобным на любом этапе эксплуатации.
Технический результат обеспечивается за счет того, что клин фрикционный выполнен в виде полого корпуса, характеризующегося наличием верхней горизонтальной стенки, опорной площадки с кольцевым буртиком, передней вертикальной стенки, наклонной стенки с рабочей поверхностью, сопряженной с верхней горизонтальной и с передней вертикальной стенками, двух противоположных боковых стенок, задней вертикальной стенки с рабочей поверхностью, при этом на рабочих вертикальной и наклонной поверхностях имеются визуальные индикаторы предельного состояния их износа, выполненные в виде углублений на величину максимально допустимого износа данных поверхностей. Углубление на рабочей поверхности наклонной стенки выполнено в виде продольного паза, расположенного посередине рабочей поверхности по всей ее длине от верхней горизонтальной поверхности до передней вертикальной стенки клина, на рабочей поверхности вертикальной стенки выполнены три углубления, одно из которых расположено в верхней части рабочей поверхности по ее середине и выполнено в виде паза, открытого со стороны верхней горизонтальной поверхности и вертикальной стенки, два других углубления на рабочей поверхности вертикальной стенки выполнены в виде пазов, открытых стороны рабочей поверхности вертикальной стенки и с противоположных боковых поверхностей клина, эти два паза расположены напротив друг друга в нижней части рабочей поверхности вертикальной стенки над опорной площадкой с кольцевым буртиком. Предпочтительно, чтобы глубина паза на рабочей стенке наклонной поверхности составляла 2-4 мм, а ширина 8-12 мм, глубина пазов, выполненных на рабочей поверхности вертикальной стенки, составляла 3-5 мм, высота составляет 8-12 мм, ширина 18-20 мм. Предпочтительно выполнять клин фрикционный методом литья из чугуна СЧ 35. Визуальные индикаторы могут быть выполнены при изготовлении клина литьем, или после изготовления клина литьем путем механической обработки его рабочих поверхностей. Клин фрикционный может быть дополнительно снабжен маркировкой, выполненной в виде буквенно-цифрового набора обозначений на внешних нерабочих поверхностях, или при изготовлении клина литьем, или путем механической обработки.
Изобретение поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 клин фрикционный изображен в разрезе, на фиг. 2 показан вид А фиг. 1, на фиг. 3 показан вид Б фиг. 1, на фиг. 4 изображен клин фрикционный в изометрии.
Как изображено на графических материалах, клин фрикционный выполнен в виде полого корпуса, характеризующегося наличием верхней горизонтальной стенки 1, опорной площадки 2 с кольцевым буртиком 3, передней вертикальной стенки 4, наклонной стенки 5 с рабочей поверхностью 6, сопряженной с верхней горизонтальной 7 и с передней вертикальной 8 стенками, двух противоположных боковых стенок 9, задней вертикальной стенки 10 с рабочей поверхностью 11, при этом на рабочих вертикальной 11 и наклонной 6 поверхностях имеются визуальные индикаторы предельного состояния их износа, выполненные в виде углублений на величину максимально допустимого износа данных поверхностей. На рабочей поверхности 6 наклонной стенки 5 визуальный индикатор выполнен в виде продольного паза 12, расположенного посередине рабочей наклонной поверхности 6 по всей ее длине от верхней горизонтальной стенки 1 до передней вертикальной стенки 4. Предпочтительно, чтобы глубина паза на рабочей наклонной стенке составляла 2-4 мм, а ширина 8-12 мм.
Такое расположение и форма визуального индикатора износа рабочей поверхности 6 на наклонной стенке 5 в виде продольного паза 12 позволяет наиболее достоверно судить о состоянии износа рабочей поверхности 6, поскольку, во-первых, при установке клина невозможно обеспечить полное прилегание его рабочей поверхности 6 к взаимодействующей с ней поверхности надрессорной балки (призме). Это связано с тем, существующие допуска, как при изготовлении клина, так и при изготовлении соответствующего элемента надрессорной балки, могут не совпасть нужным образом и обеспечить при этом некоторый перекос, который приводит к неравномерному износу рабочей поверхности 6. К неполному прилеганию рабочей поверхности 6 и взаимодействующей с ней поверхностью надрессорной балки могут привести и другие допустимые технологические погрешности изготовления, например, такие как заусенцы, царапины, сколы…, а также кусочки грязи, пыли, которые при установке клина могут попасть между ними. Кроме того, как показывают исследования, во время эксплуатации, происходит неравномерный износ рабочей поверхности 6 наклонной стенки 5 и наиболее изнашиваемой ее частью являются верх и середина по всей длине, наиболее плотно взаимодействующие с соответствующей поверхностью надрессорной балки (призмой), поэтому предлагаемые расположение и форма индикатора при осмотре дает наиболее достоверную информацию об износе рабочей поверхности 6 наклонной стенки 5. Кроме того, предлагаемое выполнение визуального индикатора на рабочей наклонной поверхности удобно для его осмотра в любых условиях и на любых этапах эксплуатации, как снизу, так и сверху тележки, при этом возможность оперативного определения износа рабочей наклонной поверхности по всей длине позволяет установить степень ее изношенности для установления возможности дальнейшей эксплуатации клина с соответствующим пробегом.
На фигурах чертежей изображены три углубления, выполненные на рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10, одно 13 из которых расположено в верхней части рабочей поверхности 11 по ее середине и выполнено в виде паза, открытого со стороны верхней горизонтальной стенки и рабочей поверхности 11. Такое расположение визуального индикатора на рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10 обусловлено тем, что именно это место рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10 находится в постоянном контакте, т.е. соприкасается, с взаимодействующей с ней поверхностью тележки грузового вагона, а значит, быстрее подвергается износу, поэтому расположение индикатора именно в этом месте рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10 дает возможность получить при осмотре достаточную и достоверную информацию о ее износе.
Два других углубления 14 на рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10 выполнены в виде пазов, открытых стороны рабочей поверхности 11 и с противоположных боковых стенок 9. Показано, что два углубления 14 расположены напротив друг друга в нижней части рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10 над опорной площадкой 2 с кольцевым буртиком 3 и предназначены для контроля нижней части рабочей поверхности 11. Такое расположение углублений 14 во-первых, не нарушает прочность клина, поскольку опорная площадка 2 является ребром жесткости для клина, а во-вторых, дает наиболее достоверное представление о степени изношенности рабочей поверхности 11 задней вертикальной стенки 10, поскольку при движении поезда происходит вибрация задней вертикальной стенки 10, причем наиболее сильная в ее средней части, а нижняя часть, под опорной площадкой 3 при движении поезда может подвергаться колебаниям вправо-влево. Предпочтительно, чтобы глубина пазов составляла 3-5 мм, высота 8-12 мм, ширина 18-20 мм.
Клин фрикционный, аналогичный по конструкции, изображенной на чертежах, и описанный в патенте RU 2711017 С1, подвергался пробеговым испытаниям в составе тележки модели 18-100 грузового железнодорожного вагона. Эксперимент проводился в вагонном корпусе Экспериментального кольца АО «ВНИИЖТ» Акционерным обществом «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (АО «ВНИИЖТ»). Пробеговые испытания показали, что оперативное определение степени износа рабочих поверхностей клина фрикционного по визуальным индикаторам, выполненным в соответствии с заявляемым изобретением, обеспечивает максимально достоверные сведения без двоякого их толкования.
Таким образом, в заявленном изобретении в представленной совокупности его признаков обеспечивается возможность достоверной визуальной оценки состояния износа, в том числе предельного, рабочих поверхностей клина фрикционного, доступной и удобной в любом месте нахождения железнодорожной тележки грузового вагона.