ПРОКЛАДКА ПОДПЯТНИКА ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к железнодорожному подвижному составу, в частности к конструкции узла соединения рамы грузового вагона с ходовой тележкой.
Из уровня техники известна опорная поверхность пятника грузового вагона в виде диска, имеющего центральное сквозное отверстие, на котором в радиальном направлении расположены углубления, заполняемые смазочным материалом (RU 208359, опубл. 15.12.2021).
Известна прокладка для подпятника тележки грузового вагона, представляющая собой стальной диск, имеющий центральное сквозное отверстие и сквозные отверстия, расположенные на разном расстоянии от центра диска и заполняемые смазочным материалом, принятая за наиболее близкий аналог (RU 165310, опубл. 10.10.2016).
Недостатком вышеуказанного технического решения является недостаточная долговечность прокладки подпятника в связи с тем, что отверстия для удержания смазочного материала выполнены сквозными. Это приводит тому, что в процессе эксплуатации тележки смазочный материал смещается с верхней поверхности прокладки, контактирующей с пятником, на нижнюю поверхность прокладки, контактирующую с подпятником. Таким образом, в области контакта прокладки с пятником возникает угроза появления сухого трения металл-металл, что может привести к деформации деталей.
Техническим результатом заявляемой полезной модели, является уменьшение изнашивания контактирующих поверхностей пятникового узла вагона в эксплуатации за счет снижения коэффициента трения, путем обеспечения постоянного наличия антифрикционного материала и его равномерного распределения между контактирующими поверхностями пятникового узла вагона, что в конечном итоге приводит к повышению срока службы пятникового узла вагона.
Технический результат достигается тем, что предлагается прокладка подпятника тележки грузового вагона в виде стального диска, имеющего центральное сквозное отверстие и углубления на верхней и нижней поверхностях для заполнения смазкой, при этом углубления выполнены радиально, имеют ширину В, длину L, а угол между двумя соседними углублениями составляет величину Т.
При этом смещение угла Т между углублениями на верхней поверхности относительно угла Т между углублениями на нижней поверхности может составлять Т/2.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображено:
На фиг. 1 - прокладка подпятника, нижняя поверхность;
На фиг. 2 - прокладка подпятника, верхняя поверхность;
На фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.
Прокладка подпятника грузового вагона представляет собой стальной диск 1, по центру которого выполнено центральное сквозное отверстие 2, для размещения в нем шкворня (не показано). С двух сторон диска 1 на поверхностях 3 и 4 выполнены радиальные углубления 5, расходящиеся лучами в направлении от края центрального отверстия 2 в сторону внешнего края прокладки.
Материал стали прокладки может быть разнообразным: от простой углеродистой стали до высоколегированной в зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатируемому шкворневому узлу в вагоне. В связи с этим и возможные свойства материала (как то твердость или предел текучести) весьма разнообразны. Так, например, твердость прокладки может составлять от 90 до 420 НВ.
При этом поверхность 3 (нижняя) предназначена для контакта с подпятником (не показано), а поверхность 4 (верхняя) для контакта с пятником (не показано).
В рабочем положении прокладка устанавливается между подпятником на надрессорной балке и пятником, закрепленным на кузове грузового вагона.
Радиальные углубления 5 заполнены смазочным материалом, в качестве которого может использоваться твердый (например железографит, фторопласт, бронза или баббит) или пластичный антифрикционный материал (например ЦИАТИМ 221 изготовленный на основе силиконового масла; ЦИАТИМ- 201, изготовленный на основе очищенного масла нефти; ЛЗ-ЦНИИ, изготовленный на основе маловязкого минерального масла; ВНИИНП-207, изготовленный на основе кремнийорганической жидкости и синтетического углеводородного масла).
На нижней поверхности 3 по внешнему краю выполнена фаска 6 (фиг.1), для исключения закусывания прокладки о подпятник в процессе эксплуатации и исключения повреждения подпятника острой кромкой прокладки.
Радиальные углубления 5 за счет отсутствия сквозного сообщения между поверхностями 3 и 4 удерживают антифрикционный материал на поверхности прокладки подпятника и тем самым создают его достаточный запас на весь период эксплуатации, а количество радиальных углублений 5 выбирается в зависимости от твердости используемого антифрикционного материала.
Количество радиальных углублений 5, на поверхностях 3 и 4, может варьироваться от 4 до 24 (на фиг. 1 и 2, например, изображено по 12 углублений).
При количестве радиальных углублений меньше 4, заявляемый технический эффект не достигается, т.к. в этом случае количество антифрикционного материала не превысит количество в ближайшем аналоге, а его распределение по всей поверхности прокладки будет не равномерное.
При количестве радиальных углублений 5 больше 24 технический эффект не достигается из-за того, что большее количество радиальных углублений 5 уменьшит прочность прокладки, что может привести к ее излому.
Ширина В (фиг. 3) радиальных углублений 5, на поверхностях 3 и 4, может варьироваться от 1 до 20 мм, и может быть как одинаковая для всех, так и переменная.
Ширина В также зависит от количества радиальных углублений 5 на поверхностях прокладки. Так для обеспечения заявляемого технического эффекта, необходимо соблюдать баланс между количеством антифрикционного материала и хрупкостью прокладки. Например, если выполнить четыре радиальных углубления 5, то разумнее всего делать величину В равной 20 мм, а при количестве радиальных углублений 5 равном 24 - разумнее всего делать величину В, равной 1 мм. Также это может зависеть и от диаметра самой прокладки, т.е. для пятников большего размера диаметр прокладки соответственно тоже будет больше и для двадцати четырех радиальных углублений 5 потребуется ширина В не 1 мм, а, к примеру, 2 мм или более.
В зависимости от количества радиальных углублений 5 и их ширины В, угол Т между двумя соседними углублениями 5 может варьироваться от 15 до 90 градусов.
Угол Т, так же как и ширина В, варьируется для обеспечения заявляемого технического эффекта, т.е. необходимо соблюдать баланс между количеством антифрикционного материала и хрупкостью прокладки. Таким образом, например, при наличии В, равной 20 мм, и количестве радиальных углублений равном 4, разумнее всего делать угол Т равным 90 градусов.
При этом радиальные углубления 5 расположены относительно друг друга таким образом, что их угол Т между радиальными углублениями 5 на поверхности 3 смещен относительно угла Т между радиальными углублениями 5 на поверхности 4 на Т/2 (фиг. 1).
Вышеуказанное соотношение необходимо выдерживать для того чтобы не снизить прочность прокладки, т.к. если радиальные углубления 5 будут находиться напротив друг друга, то стенка между углублениями будет очень тонкая и легко поддающаяся излому.
Глубина Н (фиг. 3) углублений 5 составляет 1,5±0,5 мм. Это оптимальная глубина, учитывающая степень износа прокладки и наличия на ней углублений 5. Меньшая величина приведет к недостаточности смазочного материала в углублениях 5, а большая величина к риску излома прокладки, а так же к необходимости замены прокладки в узле после истирания 2 мм с каждой стороны.
Таким образом, значения величин В и Т подбираются в зависимости от количества радиальных углублений 5, которое, в свою очередь, зависит от выбранного антифрикционного материала.
Например, при использовании в качестве антифрикционного материала смазку ЦИАТИМ- 201, количество радиальных углублений 5, разумнее всего сделать равным 12 шириной В=10±1 мм, с углом Т=30±2 градусов, при этом угол Т между радиальными углублениями 5 на поверхности 3 смещен относительно угла Т между радиальными углублениями 5 на поверхности 4 на величину Т/2.
Длина L радиальных углублений 5 может варьироваться от 10 до 100 мм, и выбирается в зависимости от типа антифрикционного материала, размера прокладки и количества углублений, т.е. для пятников большего размера диаметр прокладки соответственно тоже будет больше, и необходимы углубления L большей длины. Длина L и расположение радиальных углублений 5 выбрана таким образом, чтобы они не доходили до края сквозного отверстия 2 и не доходили до внешнего края прокладки.
При использовании в твердого антифрикционного материала, длину L разумнее всего делать равной 10-50 мм, а при использовании пластичного антифрикционного материала, длину L разумнее всего делать равной 50-100 мм. Это связано с текучестью используемого антифрикционного материала. Т.е. более текучий материал быстрее вырабатывается, следовательно, его нужно использовать в большем количестве, по сравнению с менее текучим, соответственно варьируемая длинна L позволяет иметь примерно одинаковый срок службы антифрикционных материалов различной текучести.
То, что длина L радиальных углублений 5 выбрана таким образом, чтобы они не доходили до края сквозного отверстия 2 и не доходили до внешнего края прокладки гарантирует отсутствие вытекания антифрикционного материала за диаметр прокладки.
Например, при использовании в качестве антифрикционного материала смазку ЦИАТИМ- 201, и диаметре прокладки равном 298±2 мм, количестве радиальных углублений 5 равным 18, шириной В=5±1 мм, с углом Т=20±2 градусов, длину L разумнее всего делать равной 85±2 мм, при этом угол Т между радиальными углублениями 5 на поверхности 3 смещен относительно угла Т между радиальными углублениями 5 на поверхности 4 на величину Т/2.
В процессе эксплуатации вагона пятник и подпятник вращаются друг относительно друга на шкворне в пределах поворота тележки вагона в кривых участках пути. Из-за больших нагрузок опорной поверхности пятника на ответную поверхность подпятника возникает большая сила трения между ними и, как следствие, большой износ обеих поверхностей. Чтобы этого избежать между пятником и подпятником грузового вагона расположена прокладка подпятника, на поверхностях 3 и 4 которой расположены радиальные углубления 5, заполненные смазочным материалом. По мере вращения смазочный материал доставляется на место контакта между соответствующей поверхностью прокладки и пятника или подпятника и способствует снижению истирания деталей тележки грузового вагона.
Заявляемая конструкция прокладки подпятника тележки грузового вагона позволяет организовать удержание смазки в пятниковом узле, а также обеспечить постепенную дозированную подачу смазки по всей трущейся поверхности прокладки тележки вагона, тем самым исключая возможность возникновения сухого трения в течение длительного времени и, способствуя увеличению износостойкости детали, что в итоге позволяет повысить надежность работы прокладки в эксплуатации.