КЛИН ФРИКЦИОННОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к конструктивному элементу фрикционного гасителя колебаний, используемому в конструкции тележки грузового вагона, предназначенного для транспортирования различных грузов, в том числе сыпучих.
Фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона является важнейшим узлом, от состояния которого зависит работоспособность и срок эксплуатации тележки грузового вагона. В процессе эксплуатации тележки грузового вагона работа фрикционного гасителя колебаний характеризуется нестабильностью из-за того, что создаваемая им сила трения для гашений колебаний кузова вагона со временем уменьшается вследствие износа рабочих поверхностей фрикционного клина, контактирующих с соответствующими поверхностями надрессорной балки и фрикционной планки. Клин фрикционного гасителя колебаний относится к тяжело нагруженным и быстроизнашивающимся деталям пар трения тележки грузового вагона, работающим в зонах интенсивного износа, поскольку при движении грузового вагона по железнодорожному пути клин фрикционного гасителя колебаний работает в условиях абразивного воздействия рабочей среды (пыль, песок и др.), контактируя при этом с поверхностями надрессорной балки и фрикционной планки, изготовленных обычно из стали. Наиболее значительному износу подвержены вертикальная и наклонная стенки клина, образующие его рабочий контур, а также боковые грани поверхностей клина. При этом износ вертикальной стенки является предельным, а износ наклонной стенки - неравномерным, что в совокупности может привести к потере прочности конструкции фрикционного клина. В связи с этим основной задачей по улучшению эксплуатационных свойств фрикционного клина является совершенствование его конструкции с целью увеличения износостойкости, долговечности и работоспособности.
Известен фрикционный клин (RU 128584, B61F 5/12, опубл. 27.05.2013), содержащий полый клиновой корпус, имеющий опорную площадку, вертикальную стенку, переднее горизонтальное ребро, наклонную стенку, горизонтальную стенку, сопряженную с наружной поверхностью наклонной стенки, боковые стенки, кольцевой буртик под пружины.
Наклонная стенка имеет рабочую поверхность, образованную двумя частями, между которыми выполнено углубление, расположенное симметрично на продольной оси клина. Рабочая поверхность каждой части наклонной стенки выполнена выпуклой в наружную сторону клина и наклонной стенки. Углубление выполнено симметрично относительно оси клина и относительно частей рабочей поверхности клина и отделяет одну часть рабочей поверхности от другой ее части. Поверхности частей по форме выполнены идентичными. Каждая часть рабочей поверхности выполнена выпуклой в наружную сторону клина и образована образующим радиусом R в вертикальной плоскости.
Недостатком аналога является то, что рабочие части клина, выполненные выпуклыми, имеют образующий радиус лишь в одной, вертикальной, плоскости, чем обеспечивается плотный контакт с элементами тележки вагона только при условии движения вагона по прямому участку пути. При этом вертикальные грани клина недостаточно защищены от преждевременного износа, который может возникнуть вследствие их ударов о поверхности кармана надрессорной балки при движении грузового вагона.
Другим недостатком является то, что «пятно контакта» клина и надрессорной балки может перемещаться лишь в одной плоскости. При движении вагона в кривых возникают сложные перемещения надрессорной балки и «забегание» боковых рам тележки, которые приводят к уменьшению площади контакта и смещению «пятна контакта» клина и надрессорной балки в нежелательные области рабочих поверхностей клина, следствием чего могут стать повышенный износ наклонной и вертикальной стенок клина, образующих рабочий контур клина, особенно их боковых граней.
Ближайшим техническим решением (прототипом) является башмак фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона (RU 124234, B61F 5/12, опубл. 20.01.2013) пространственной конструкции, содержащий полый клиновой корпус. Башмак имеет вертикальную плоскую поверхность для взаимодействия с фрикционной планкой, установленной на вертикальной колонне боковой рамы тележки грузового вагона, верхнюю грань, на которой имеется прямоугольный выступ, боковые стены, наклонную поверхность и основание. Наклонная поверхность башмака, обращенная к наклонной поверхности кармана надрессорной балки, состоит из трех сегментов, два крайних из которых равноудалены от вертикальной плоскости симметрии башмака и имеют криволинейные поверхности, образованные секторами цилиндрической поверхности радиусом R. При этом угол наклона крайних сегментов башмака меньше угла наклона навстречу друг другу крайних сегментов наклонных поверхностей карманов надрессорной балки. Средний сегмент башмака, большей высоты, чем его крайние сегменты, имеет плоскую наклонную поверхность. По оси симметрии среднего сегмента башмака выполнено технологическое прямоугольное отверстие со скруглениями, армированное по периметру буртом высоты h и ширины b. При этом высота h и ширина b бурта армировки технологического отверстия, имеющегося в среднем сегменте наклонной поверхности клина, меньше соответствующих им размеров углубления в среднем сегменте наклонной поверхности надрессорной балки. Крайние сегменты имеют части, выступающие в обеих сторон башмака за пределы его боковых стен. Основание башмака выполнено в виде пластины прямоугольной формы с округлением в сторону наклонной поверхности среднего сегмента башмака и снабжено бонкой.
Несмотря на то, что обеспечено уменьшение износа боковых граней наклонных поверхностей башмака и, соответственно, боковых стен кармана надрессорной балки, прототип имеет недостатки.
Первым недостатком является то, что в непосредственной эксплуатации в зоны взаимодействия рабочих поверхностей башмака и кармана надрессорной балки и во внутреннюю полость башмака через технологическое отверстие в наклонной стенке попадают абразивные частицы (остатки перевозимого сыпучего груза, частицы балластного слоя верхнего строения пути и др.), способствующие ускоренному износу башмака.
Части крайних сегментов, выступающие с обеих сторон башмака за пределы его стен, ограничивающие перемещения башмака поперек кармана надрессорной балки, имеют недостаточную длину и площадь. При движении вагона части крайних сегментов ударяются о поверхности кармана надрессорной балки, следствием чего является их ускоренный износ.
Кроме того, конструкция башмака ввиду ее сложности является недостаточно технологичной в изготовлении и требует использования стержневой технологической оснастки. При этом возможно возникновение концентраторов напряжений в области технологического отверстия, что при приложении повышенных динамических нагрузок в эксплуатации может привести к возникновению и развитию трещин клина.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание клина фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона, обладающего повышенной износостойкостью и прочностью.
1
Технический результат достигается тем, что клин фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона содержит полый корпус, вертикальную плоскую поверхность прямоугольной формы, имеющую вырезы, предпочтительно прямоугольной формы, по всем четырем углам, верхнюю грань, на которой выполнен выступ, боковые стенки, наклонную поверхность, состоящую из трех сегментов, два крайних из которых равноудалены от вертикальной плоскости симметрии клина и имеют части, выступающие с обеих сторон клина за пределы боковых стенок, криволинейные поверхности, образованные секторами цилиндрической поверхности радиуса R, средний сегмент большей высоты, чем крайние сегменты, имеющий плоскую наклонную поверхность, основание в виде пластины прямоугольной формы со скруглением в сторону наклонной поверхности среднего сегмента клина, имеющее в средней части бобышку, на боковых стенках выполнены верхние ребра, сопряженные с верхней гранью, и нижние ребра, образующие с выступающими за пределы боковой стенки частями крайних сегментов боковые выступы, крайние сегменты имеют образующий радиус R в горизонтальной плоскости, а на части основания, имеющей скругление, выполнена выпуклая, сопряженная с плоской наклонной поверхностью коническая поверхность, имеющая форму части боковой поверхности усеченного конуса, вершина которого обращена к прямоугольному выступу. Причем верхние ребра выполнены под углом от 1 до 30° к верхней грани.
Описанное техническое решение представлено на чертежах:
Фиг. 1 - клин фрикционного гасителя колебаний, в изометрии
Фиг. 2 - клин фрикционного гасителя колебаний, общий вид, в изометрии
Фиг. 3 - клин фрикционного гасителя колебаний, главный вид
Фиг. 4 - клин фрикционного гасителя колебаний, сечение в вертикальной продольной плоскости,
Фиг. 5 - клин фрикционного гасителя колебаний, сечение в горизонтальной продольной плоскости
Фиг. 6 - клин фрикционного гасителя колебаний, вид снизу,
где приведены следующие обозначения:
1 - полый корпус
2 - вертикальная плоская поверхность
3 - верхняя грань
4 - боковая стенка
5 - наклонная поверхность
6 - основание
7 - вырез
8 - прямоугольный выступ
9, 10 - крайний сегмент
11 - средний сегмент
12 - часть крайнего сегмента 9
13 - часть крайнего сегмента 10
14 - криволинейная поверхность
15 - плоская наклонная поверхность
16 - верхнее ребро
17 - нижнее ребро
18 - боковой выступ 19-бобышка
20 - часть основания 6, имеющая скругление
21 - выпуклая коническая поверхность.
1
Клин фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона (Фиг. 1) содержит полый корпус 1, выполненный из легированной стали для отливок, например, 30ГСЛ, прямоугольную вертикальную плоскую поверхность 2, верхнюю грань 3, боковые стенки 4, наклонную поверхность 5 и основание 6. В углах вертикальной плоской поверхности 2 выполнены вырезы 7, предпочтительно прямоугольной формы. На верхней грани 3 выполнен выступ 8. Наклонная поверхность 5 состоит из крайних сегментов 9 и 10 соответственно и среднего сегмента 11 (Фиг. 2, 3). Крайние сегменты 9 и 10 равноудалены от вертикальной плоскости симметрии клина (Фиг. 4) и имеют части 12 и 13 соответственно, выступающие с обеих сторон клина за пределы боковых стенок 4. Крайние сегменты 9 и 10 имеют криволинейные поверхности 14, образованные секторами цилиндрической поверхности радиуса R в вертикальной плоскости (Фиг. 5) и образующим радиусом R в горизонтальной плоскости (Фиг. 4). Средний сегмент 11, большей высоты, чем крайние сегменты 9 и 10, имеет плоскую наклонную поверхность 15.
На каждой боковой стенке 4 выполнены сопряженные с ней верхнее ребро 16, расположенное под углом а от 1 до 30° к верхней грани 3, и нижнее ребро 17. Верхние ребра 16 и нижние ребра 17 образуют с частями 12 или 13 соответственно боковые выступы 18 (Фиг. 2).
Основание 6 выполнено в виде пластины прямоугольной формы со скруглением в сторону плоской наклонной поверхности 15. В средней части основания 6 имеется бобышка 19 (Фиг. 3, 6).
На части 20 основания 6, имеющей скругление, выполнена сопряженная с плоской наклонной поверхностью 15 выпуклая коническая поверхность 21 в форме части боковой поверхности усеченного конуса, вершина которого обращена к прямоугольному выступу 8 (Фиг. 2, 3).
В рабочем положении клин установлен во фрикционном гасителе колебаний, при этом его корпус 1 расположен между наклонной поверхностью надрессорной балки (не показана) тележки грузового вагона, с одной стороны, и фрикционной планкой боковой рамы (не показана) тележки грузового вагона, с другой стороны. Под действием сил, возникающих в процессе движения грузового вагона клин перемещается в вертикальной плоскости, вверх - под действием подклиновой пружины (не показана), вниз - вместе с пружиной, взаимодействуя криволинейными рабочими поверхностями крайних сегментов 9 и 10 с соответствующими им частями наклонной поверхности кармана надрессорной балки, а вертикальной плоской поверхностью 2-е фрикционной планкой боковой рамы тележки вагона.
Благодаря наличию на боковых стенках клина увеличенных боковых выступов, состоящих из верхнего, нижнего ребер и части соответствующего крайнего сегмента наклонной поверхности клина, увеличена общая площадь рабочей поверхности клина и рабочего контура клина в целом. Верхние и нижние ребра служат в качестве ребер жесткости для частей крайних сегментов, выступающих за пределы боковых стенок, воспринимая и распределяя нагрузки, воздействующие на рабочие поверхности крайних сегментов клина, при этом обеспечивается сохранение прочностных характеристик клина при уменьшении толщины наклонной и вертикальной стенок клина в результате износа в процессе эксплуатации.
Благодаря выполнению сопряженной с плоской наклонной поверхностью выпуклой конической поверхности на части основания, имеющей скругление, уменьшена концентрация напряжений в зоне перехода основания клина к наклонной поверхности клина, особенно при циклическом нагружении фрикционного гасителя колебаний при движении тележки грузового вагона по криволинейным участкам железнодорожного пути, и повышена прочность клина в целом.
Выполнение рабочих поверхностей крайних сегментов криволинейными (торовыми) обеспечивает их постоянный контакт с соответствующими частями наклонной поверхностями кармана надрессорной балки, уменьшение контактных напряжений в месте контакта рабочих поверхностей крайних сегментов клина и надрессорной балки, постоянство величины коэффициента относительного трения. Износ криволинейных рабочих поверхностей крайних сегментов клина становится более равномерным и, соответственно, возрастает ресурс корпуса клина и фрикционного клина в целом.
Выполнение верхних ребер под углом от 1 до 30° к верхней грани способствует удалению («скатыванию») абразивных частиц, попадающих на клин при движении грузового вагона по железнодорожному пути.
Благодаря совершенствованию конструкции клина фрикционного гасителя колебаний достигается повышение его износостойкости и прочности, и как следствие, увеличение межремонтного пробега грузового вагона.