УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
PASSENGER CAR DAMPER

Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к дополнительным устройствам рессорного подвешивания пассажирского вагона.
Типовое рессорное подвешивание не обеспечивает необходимого уровня виброзащиты пассажиров. Связано это с невозможностью получения малой жесткости рессорного подвешивания, что приводит к чрезмерному увеличению габаритов подвески.
Предлагается модернизация рессорного подвешивания путем использования в нем дополнительных упругих механических устройств, позволяющих существенно снизить жесткость подвески без изменения габаритов и конструкции.
За прототип изобретения принят патент «Устройство для уменьшения колебаний пассажирского вагона» RU 2408473 С1, где устройство имеет направляющую, закрепленную к основанию одного тонкостенного корпуса, на которой совместно и подвижно установлены: втулка с опорными роликами и жестко соединенный с ней профилированный кулачек. Вокруг направляющей к основанию другого корпуса консольно закреплено несколько упругих стержней, с нажимными роликами, которые поворотно установлены на их противоположных концах. Нажимные ролики имеют возможность контактировать с натягом с профилированным кулачком, который закреплен к основанию первого тонкостенного корпуса.
Недостатком является отсутствие регулировки характеристики устройства под изменяющуюся массу защищаемого объекта.
В предлагаемом устройстве упругими элементами являются винтовые пружины, расположенные в горизонтальных цилиндрах, имеющих с внешней стороны регулируемые винтовые упоры, шарнирно связанные с рамой кузова. Средний силовой узел в отличие от прототипа выполнен в виде подвижного роликового шарнира. Такая схема позволяет регулировать упругие усилия за счет перемещения винтовых упоров. В условиях эксплуатации такая регулировка необходима при периодических ремонтах подвижного состава. Установка подшипников качения исключает перекатывание роликов по профилированным кулачкам.
Эффективность работы дополнительных устройств совместно с типовым рессорным подвешиванием достигается за счет наличия в них зоны нелинейной отрицательной жесткости в силовой характеристике. Совместное взаимодействие линейной силовой характеристики типового рессорного подвешивания с нелинейной дополнительных устройств дает участок суммарной силовой характеристики с как угодно малой жесткостью.
Расчетная суммарная силовая характеристика определяется силовым взаимодействием конструктивных параметров дополнительных устройств. Осуществляется это следующим образом: два пустотелых цилиндра 1 и 2 имеют внутри винтовые пружины 3 и 4, упирающиеся внутренними торцами в направляющие стержни 5 и 6, связанные между собой шарниром 7. Внешними торцами пружины 3 и 4 упираются в регулируемые винтовые упоры 8 и 9, обеспечивающие упругое поджатие шарнирного узла 7. Упоры 8 и 9 соединены с помощью резьбы с рычагами 10 и 11, которые могут поворачиваться вокруг осей, закрепленных на раме 12 кузова вагона. Таким образом, в системе создаются горизонтальные усилия, действующие на шарнир 7, который из зоны среднего неустойчивого положения может перейти в верхнее или нижнее крайние положения. Жесткий рычаг 13 связывает шарнир 7 с рамой тележки вагона и обеспечивает в статике устойчивость его положения в среднем горизонтальном положении.
b
Величина горизонтальных сил и, следовательно, вертикальных (Р), действующих на стержень 13, зависит от жесткости пружин 3 и 4 и величины их поджатия. Величина защитного хода силовой характеристики зависит от конструктивного размера (b) устройства.
При движении вагона вследствие путевых неровностей происходит вертикальное перемещение тележки вагона, а следовательно, вертикального рычага 13 и шарнира 7 и в упругой системе устройства появляются вертикальные усилия, направленные противоположно действующим усилиям, возникающим в типовом рессорном подвешивании.
Таким образом, дополнительное упругое устройство выступает в роли следящей системы - чем больше воздействие со стороны тележки на основное рессорное подвешивание вагона, тем больше по величине противоположное воздействие дополнительного устройства.
Суммарная силовая характеристика всего подвешивания в этом случае является нелинейной с малой жесткостью (в 3-5 раз меньше типовой) в зоне рабочих прогибов (±25 мм) и с плавным возрастанием суммарной жесткости в зоне больших прогибов (>25 мм).
Конструкция дополнительных устройств по предлагаемой схеме отличается от прототипа наличием шарнира, обеспечивающего перемещение без перекатывания роликов по профилированным кулачкам, что повышает надежность и долговечность работы. Появилась возможность регулирования горизонтальных усилий (следовательно, изменения суммарной силовой характеристики) на периодических ремонтах подвижного состава.
Технический результат заключается в создании комфортных условий пассажирам, путем снижения вредного воздействия вибрации на организм, повышении скоростей движения и упрощает обслуживание дополнительных устройств на периодических ремонтах.