ОПОРНЫЙ СКОЛЬЗУН ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)
RAILWAY CAR BOGIE SUPPORT SLIDER

Предпосылки к созданию изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию усовершенствованного опорного скользуна, предназначенного для установки на надрессорном брусе тележки железнодорожного вагона, который обеспечивает улучшенное управление, позволяющее ограничить горизонтальные и вертикальные колебания при движении железнодорожного вагона.
В типичном грузовом (товарном) поезде, таком как показанный на фиг.1, железнодорожные вагоны 212, 214 соединены конец к концу при помощи блоков 216, 218 сцепки. Каждый из блоков 216, 218 сцепки входит (введен) в тяговые балки 220, 222 соответствующего вагона, вместе с узлами амортизации или поглощающими аппаратами (не показаны). Тяговые балки 220, 222 установлены на конце хребтовой балки железнодорожного вагона и содержат подпятники, которые опираются в чашки подпятников тележек железнодорожных вагонов 226, 228.
Как это лучше всего показано на фиг.2, каждая типичная тележка 226 вагона содержит пару боковых рам 230, 232, поддерживаемых колесно-осевыми комплектами 234, 236. Надрессорный брус 238 идет между боковыми рамами 230, 232 и поддерживается установленными на них рессорами (пружинами) 240. Подпятник 224 надрессорного бруса содержит центральное отверстие 242. Подушки 260 опорных скользунов предусмотрены в боковом направлении на каждой стороне от подпятника 224 надрессорного бруса 238. Боковые рамы 230, 232 имеют верхний элемент 244, работающий на сжатие элемент 246, работающий на растяжение элемент 248, стойку 250, буксовый вырез 254, свод 256 буксового выреза, подшипник 258 колесной оси и переходник 262 подшипника. В тележках железнодорожных вагонов обычно используют опорные скользуны. Такие опорные скользуны типично установлены на надрессорном брусе тележки, например, на подушках 260 опорных скользунов, однако они могут быть установлены и в другом месте на надрессорном брусе.
Конструкцию типичного опорного скользуна проектируют так, чтобы контролировать колебания железнодорожного вагона. Когда железнодорожный вагон идет по железнодорожному пути, чрезмерное вертикальное колебание может возникать в тележке железнодорожного вагона. Когда тележка вагона совершает вертикальное колебание, часть опорного скользуна скользит по обратной стороне компенсирующей износ пластины, соединенной болтами с корпусом надрессорного бруса тележки. Результирующее трение создает противодействующий крутящий момент, стремящийся предотвратить такое колебание. Другой задачей опорных скользунов тележки железнодорожного вагона является контроль или ограничение движения вертикальных и горизонтальных колебаний вагона. Большинство известных ранее конструкций опорных скользунов ограничивают вертикальное перемещение опорных скользунов. Максимальное вертикальное перемещение опорных скользунов задано в стандартах Ассоциации железных дорог США (Association of American Railroad).
В связи с изложенным задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного опорного скользуна, который ограничивает вертикальные и горизонтальные колебания железнодорожного грузового вагона.
Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного опорного скользуна, который обеспечивает улучшенный контроль за вертикальными и горизонтальными колебаниями порожнего железнодорожного грузового вагона.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагается опорный скользун с улучшенными характеристиками, что позволяет повысить эксплуатационные качества железнодорожных вагонов, в особенности при перегонах порожних железнодорожных вагонов.
Первый вариант опорного скользуна в соответствии с настоящим изобретением содержит основание, имеющее нижний участок и стенку основания, идущую от него вверх. Стенка основания образует приемную конструкцию основания, которая обычно имеет открытую расположенную в центре верхнюю часть. Комплект сдвоенных пружин расположен в приемной конструкции основания. Первая винтовая пружина расположена внутри второй винтовой пружины. Вторая винтовая пружина имеет больший диаметр и расположена рядом с внутренней поверхностью конструкции стенки основания. Как первая винтовая пружина, так и вторая винтовая пружина имеют заданную высоту в несжатом состоянии. Эластомерная пружина в виде цилиндрического стержня расположена внутри первой винтовой пружины. Эластомерная пружина имеет высоту в несжатом состоянии, которая меньше высоты в несжатом состоянии второй винтовой пружины и в некоторых вариантах настоящего изобретения меньше высоты первой винтовой пружины.
Колпак, который в целом представляет собой конструкцию в виде перевернутой чашки, имеет верхний участок и конструкцию стенки колпака, идущую вниз от верхнего участка. Конструкция стенки колпака образует приемную конструкцию колпака, имеющую открытое дно.
Верхние участки первой винтовой пружины и второй винтовой пружины входят в открытое дно приемной конструкции колпака, чтобы поддерживать колпак.
Основание обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако основание также может быть выполнено как сборная конструкция. Конструкция колпака также обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, но в некоторых вариантах колпак также может быть выполнен как сборная конструкция.
Первая и вторая винтовые пружины представляют собой типичные стальные винтовые пружины. Эластомерная пружина обычно изготовлена из уретана или из другого подходящего эластомера.
Первая и вторая винтовые пружины имеют такие заданные высоты в несжатом состоянии и номинальные нагрузки, а эластомерная пружина имеет такую заданную высоту в несжатом состоянии, что а) при нормальном движении порожнего железнодорожного вагона колпак не входит в контакт с эластомерной пружиной; б) в случае порожнего железнодорожного вагона, колпак входит в контакт с эластомерной пружиной, когда железнодорожный вагон при движении достигает заданного угла отклонения от вертикали; и в) колпак будет входить в контакт с эластомерной пружиной только тогда, когда первая и вторая винтовые пружины будут сжаты так, что остается зазор около 1,2 см до контакта колпака со стопорной поверхностью основания.
Высота в несжатом состоянии эластомерной пружины ориентировочно на 1,5 мм меньше, чем нормальная высота внутреннего центрального выступа колпака.
Первая винтовая пружина имеет номинальную нагрузку около 270 кг/см, вторая винтовая пружина имеет номинальную нагрузку около 450 кг/см, а эластомерная пружина имеет номинальную нагрузку от 900 до 1620 кг/см.
В соответствии с другим вариантом предлагается опорный скользун, предназначенный для использования в тележке железнодорожного вагона, который содержит основание, имеющее нижний участок и стенку основания, идущую от него вверх. Стенка основания образует приемную конструкцию основания, имеющую открытую верхнюю часть.
Первая винтовая пружина, которая имеет заданную высоту в несжатом состоянии, установлена в приемной конструкции основания. Эластомерная пружина цилиндрической формы, имеющая меньшую заданную высоту в несжатом состоянии, чем высота первой винтовой пружины, расположена внутри первой винтовой пружины. Вторая винтовая пружина, которая имеет заданную высоту в несжатом состоянии, расположена в центральном отверстии цилиндрической эластомерной пружины.
Предусмотрен колпак, который имеет верхний участок и стенку колпака, идущую вниз от верхнего участка, причем стенка колпака образует приемную конструкцию колпака, имеющую открытое дно. Верхние участки первой винтовой пружины и второй винтовой пружины входят в открытое дно приемной конструкции колпака, чтобы поддерживать колпак.
Основание обычно представляет собой единый компонент из литой стали или литейного чугуна, но также может быть выполнено как сборная конструкция. Колпак также обычно представляет собой единый компонент из литой стали или литейного чугуна, но также может быть выполнен как сборная конструкция. Винтовые пружины представляют собой обычные стальные винтовые пружины. Эластомерная пружина обычно изготовлена из уретана.
В том и другом варианте, при стандартной высоте настройки 5-1/16 дюйма, колпак не контактирует с эластомерной пружиной при нормальных режимах работы порожнего или груженого железнодорожного вагона. Соответственно, винтовые пружины будут поддерживать колпак и, следовательно, надрессорный брус тележки железнодорожного грузового вагона, который (вагон) расположен выше надрессорного бруса тележки и имеет нижний структурный участок, который контактирует с верхней частью колпака опорного скользуна. В состоянии колебания вагона за счет прохождения кривой пути или за счет других сил, которые могут воздействовать на грузовой вагон, соответствующие винтовые пружины опорного скользуна будут сжиматься до тех пор, пока колпак не входит в контакт с эластомерной пружиной. Такая эластомерная пружина будет ограничивать колебания железнодорожного грузового вагона, так как эластомер имеет выбранную номинальную нагрузку, позволяющую повышать жесткость пружины во время дальнейшего перемещения колпака вниз относительно основания опорного скользуна. За счет ограничения такого перемещения колпака вниз, колебания железнодорожного грузового вагона, особенно порожнего грузового вагона, будут удерживаться в заданных пределах.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показаны сцепленные концы типичных грузовых
железнодорожных вагонов.
На фиг.2 показан вид в перспективе типичной тележки железнодорожного вагона.
На фиг.3 показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей первого варианта опорного скользуна в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 показано поперечное сечение первого варианта опорного скользуна.
На фиг.4А показано поперечное сечение второго варианта опорного скользуна.
На фиг.5 показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей третьего варианта опорного скользуна.
На фиг.6 показано поперечное сечение третьего варианта опорного скользуна.
На фиг.6А показано поперечное сечение четвертого варианта опорного скользуна.
Подробное описание изобретения
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.3 и 4, на которых показан первый вариант опорного скользуна в соответствии с настоящим изобретением. Опорный скользун 10 содержит основание 12, которое содержит нижний участок 22 и стенку 24 основания, обычно идущую от него вертикально вверх. Основание 12 обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция. Форма основания 12 может быть круговой, иногда прямоугольной, овальной или ромбовидной, в зависимости от условий использования.
Колпак 14 содержит верхний участок 26 и стенку 28, обычно идущую вниз от внешней кромки колпака 14. Колпак 14 также обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция.
Основание 12 также имеет верхнюю стопорную (ограничительную) поверхность 38 стенки 24 основания. Аналогично, колпак 14 имеет внутреннюю стопорную поверхность 30, образованную за счет внутренней поверхности внутри колпака 14, которая является смежной с верхней стопорной поверхностью 38. Эластомерная пружина 20 обычно представляет собой конструкцию в виде цилиндрического стержня, нижняя часть которой установлена на подушке 260 опорного скользуна надрессорного бруса 238. Первая винтовая пружина 16 расположена снаружи от эластомерной пружины 20. Вторая винтовая пружина 18 расположена радиально снаружи от первой винтовой пружины 16. Таким образом, вторая винтовая пружина 18 расположена рядом с внутренней поверхностью стенки 24 основания. Внутренний центральный выступ 32 колпака расположен рядом с верхней частью 21 эластомерной пружины 20, как это показано на фиг.4. Первая винтовая пружина 16 и вторая винтовая пружина 18 будут сжиматься при движении вниз колпака 14, до того момента, когда внутренний центральный выступ 32 колпака входит в контакт с эластомерной пружиной 20. Такой контакт может происходить при движении порожних грузовых вагонов 212 или 214. Такой контакт внутреннего центрального выступа 32 колпака и верхней части 21 эластомерной пружины 20 будет ограничивать колебания железнодорожного грузового вагона 212 или 214.
Следует иметь в виду, что при нормальной работе железнодорожных грузовых вагонов 212 и 214 в незагруженном (порожнем) состоянии внутренний центральный выступ 32 колпака не входит в контакт с верхней частью 21 эластомерной пружины 20. Таким образом, при нормальной работе железнодорожных грузовых вагонов 212 и 214, колпак 14 будет поддерживаться при помощи первой винтовой пружины 16 и второй винтовой пружины 18.
Первая винтовая пружина 16 имеет типичную длину около 5,63 дюйма и номинальную нагрузку около 1500 lb/in (фунтов/дюйм). Вторая винтовая пружина 18 имеет типичную длину около 5,78 дюйма и номинальную нагрузку около 2500 lb/in. Такие винтовые пружины представляют собой типичные стальные винтовые пружины, которые могут быть закуплены, например, на фирме ASF-Keystone, Inc.
Эластомерная пружина 20 типично изготовлена из эластомера, который может быть закуплен, например, на фирме Pennsy Corporation, и представляет собой конструкцию в виде цилиндрического стержня. Само собой разумеется, что в этом варианте могут быть использованы эластомерные пружины 20 с другими конфигурациями поперечного сечения, такими как квадратная конфигурация или многоугольная, например восьмиугольная, конфигурация, однако так как эластомерная пружина 20 расположена внутри первой винтовой пружины 16, то конструкция в виде цилиндрического стержня является предпочтительной.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.4А, на которой показан второй вариант опорного скользуна в соответствии с настоящим изобретением. Опорный скользун 310 содержит основание 311, которое имеет нижний участок 322 и стенку 324 основания, обычно идущую вертикально вверх от него. Основание 311 обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция. Форма основания 322 может быть круговой, иногда прямоугольной, овальной или ромбовидной, в зависимости от условий использования.
Колпак 314 содержит верхний участок 326 и стенку 328, обычно идущую вниз от внешней кромки колпака 314. Колпак 314 также обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция. Колпак имеет нижнюю кромку 330.
Нижний участок основания 322 также имеет внутреннюю поверхность 334 основания, которая расположена внутри стенки 324 основания.
Колпак 314 может перемещаться вниз внутри стенки 324 основания до тех пор, пока нижняя кромка 330 стенки 328 колпака не войдет в контакт с внутренней поверхностью 334 основания. Эластомерная пружина 320 обычно представляет собой конструкцию в виде цилиндрического стержня, нижняя часть которой установлена на подушке 260 опорного скользуна надрессорного бруса 238. Опорный элемент 321 эластомерной пружины 320 типично представляет собой конструкцию в виде металлического колпака. Первая винтовая пружина 316 расположена снаружи от эластомерной пружины 320. Вторая винтовая пружина 318 расположена радиально снаружи от первой винтовой пружины 316. Таким образом, вторая винтовая пружина 318 расположена рядом с внутренней поверхностью стенки 324 основания. Внутренний центральный выступ 332 колпака расположен рядом с верхней частью 321 эластомерной пружины 320, как это показано на фиг.4А. Первая винтовая пружина 316 и вторая винтовая пружина 318 будут сжиматься при движении вниз колпака 314, до того момента, когда внутренний центральный выступ 332 колпака входит в контакт с эластомерной пружиной 320. Такой контакт может происходить при колебаниях порожних грузовых вагонов 212 или 214. Такой контакт внутреннего центрального выступа 332 колпака и верхней части 321 эластомерной пружины 320 будет ограничивать колебания железнодорожного грузового вагона 212 или 214.
Следует иметь в виду, что при нормальной работе железнодорожных грузовых вагонов 212 и 214 в незагруженном состоянии внутренний центральный выступ 332 колпака не входит в контакт с верхней частью 321 эластомерной пружины 320. Таким образом, при нормальной работе железнодорожных грузовых вагонов 212 и 214, колпак 314 будет поддерживаться при помощи первой винтовой пружины 316 и второй винтовой пружины 318.
Первая винтовая пружина 316 имеет типичную длину около 5,63 дюйма и номинальную нагрузку около 1500 lb/in (фунтов/дюйм). Вторая винтовая пружина 318 имеет типичную длину около 5,78 дюйма и номинальную нагрузку около 2500 lb/in. Такие винтовые пружины представляют собой типичные стальные винтовые пружины, которые могут быть закуплены, например, на фирме ASF-Keystone, Inc.
Эластомерная пружина 320 типично изготовлена из эластомера, который может быть закуплен, например, на фирме Pennsy Corporation, и представляет собой конструкцию в виде цилиндрического стержня. Само собой разумеется, что в этом варианте могут быть использованы эластомерные пружины 320 с другими конфигурациями поперечного сечения, такими как квадратная конфигурация или многоугольная, например восьмиугольная, конфигурация, однако так как эластомерная пружина 320 расположена внутри первой винтовой пружины 316, то конструкция в виде цилиндрического стержня является предпочтительной.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.5 и 6, на которых показан третий вариант осуществления настоящего изобретения. Опорный скользун 110 содержит основание 112, которое имеет нижний участок 122 и стенку 124 основания, обычно идущую вертикально вверх от него. Основание 112 обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция. Основание 112 также имеет верхнюю стопорную поверхность 138, смежную с внутренней поверхностью стенки 124 основания.
Колпак 114 содержит верхний участок 126, который имеет внутренний центральный выступ 132, идущий вниз от его центрального участка. Колпак 114 также имеет стенку 128, обычно идущую вниз от внешней кромки колпака 114. Колпак 114 обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция.
Стенка 128 колпака 114 заходит внутрь в основание 112. Внутренняя стопорная поверхность 130 колпака расположена на нижней кромке стенки 128 колпака. Можно видеть, что внутренняя стопорная поверхность 130 колпака ограничивает движение вниз колпака 114 за счет контакта с верхней стопорной поверхностью 138 основания. Несмотря на то что в этом варианте колпак 114 перемещается вниз так, что стенка 128 колпака заходит в открытую конструкцию, образованную стенкой 124 основания, в других вариантах настоящего изобретения стенка 128 колпака может двигаться снаружи от стенки 124 основания.
Первая винтовая пружина 116 идет вверх от опоры 121 пружины в виде чашки, обычно изготовленной из стали. Верхний участок первой винтовой пружины 116 идет вверх и поддерживает нижнюю внутреннюю поверхность верхней части 126 колпака. Внутренний центральный выступ 132 колпака заходит в верхнее отверстие первой винтовой пружины 116. Эластомерная пружина 120 обычно представляет собой открытую цилиндрическую конструкцию, которая расположена радиально снаружи от первой винтовой пружины 116. Другими словами, первая винтовая пружина 116 расположена внутри центрального отверстия цилиндрической эластомерной пружины 120. Верхняя часть эластомерной пружины 123 входит в контакт с обратной стороной 131 колпака при колебаниях железнодорожных грузовых вагонов 212 или 214.
Вторая винтовая пружина 118 расположена снаружи от эластомерной пружины 120. Другими словами, вторая винтовая пружина 118 расположена радиально внутри относительно стенки 124 основания и стенки 128 колпака.
Первая винтовая пружина 116 и вторая винтовая пружина 118 представляют собой типичные стальные винтовые пружины, которые могут быть закуплены, например, на фирме ASF-Keystone, Inc. Первая винтовая пружина 116 имеет типичную длину около 5,63 дюйма и типичную номинальную нагрузку около 805 lb/in. Вторая винтовая пружина 118 имеет типичную длину около 5,65 дюйма и типичную номинальную нагрузку около 2500 lb/in.
Эластомерная пружина 120 типично изготовлена из эластомера, который может быть закуплен, например, на фирме Pennsy Corporation.
Следует иметь в виду, что при нормальной работе железнодорожных грузовых вагонов 212 и 214 в порожнем или загруженном состоянии внутренняя поверхность 131 колпака не будет входить в контакт с верхней частью 123 эластомерной пружины 120. Таким образом, при нормальной работе железнодорожных вагонов 212 и 214, колпак 114 будет поддерживаться при помощи первой винтовой пружины 116 и второй винтовой пружины 118.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.6А, на которой показан четвертый вариант осуществления настоящего изобретения. Опорный скользун 410 содержит основание 412, которое имеет нижний участок 422 и стенку 424 основания, обычно идущую вертикально вверх от него. Основание 112 обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция. Стенка 424 основания также имеет верхнюю стопорную поверхность 434.
Колпак 414 содержит верхний участок 426, который имеет внутренний центральный выступ 432, идущий вниз от его центрального участка. Колпак 414 также имеет стенку 428, обычно идущую вниз от внешней кромки колпака 414. Колпак 114 обычно представляет собой единую конструкцию из литой стали или литейного чугуна, однако это может быть и сборная конструкция.
Стенка 428 колпака 414 идет снаружи от стенки 424 основания. Внутренняя стопорная поверхность 429 колпака расположена на внутренней верхней кромке у стенки 428 колпака. Можно видеть, что внутренняя стопорная поверхность 429 колпака ограничивает движение вниз колпака 414 за счет контакта с верхней стопорной поверхностью 434 стенки основания. Несмотря на то что в этом варианте колпак 414 перемещается вниз так, что стенка 428 колпака идет снаружи от стенки 424 основания, в других вариантах настоящего изобретения стенка 428 колпака может двигаться внутри стенки 424 основания.
Первая винтовая пружина 416 идет вверх от подушки 260 опорного скользуна надрессорного бруса тележки. Верхний участок первой винтовой пружины 416 идет вверх и поддерживает нижнюю внутреннюю поверхность верхней части 426 колпака. Внутренний центральный выступ 432 колпака заходит в пространство между первой винтовой пружиной 416 и второй винтовой пружиной 418 и расположен рядом с верхней частью эластомерной пружины 420.
Эластомерная пружина 420 выполнена в виде цилиндрической открытой конструкции и расположена радиально снаружи от первой винтовой пружины 416. Другими словами, первая винтовая пружина 416 расположена внутри центрального отверстия цилиндрической эластомерной пружины 420. Верхняя часть эластомерной пружины 420 входит в контакт с внутренним выступом 432 колпака при колебаниях железнодорожных грузовых вагонов 212 или 214.
Вторая винтовая пружина 418 расположена снаружи от эластомерной пружины 420. Другими словами, вторая винтовая пружина 418 расположена радиально внутри относительно стенки 424 основания и относительно стенки 428 колпака.
Первая винтовая пружина 416 и вторая винтовая пружина 418 представляют собой типичные стальные винтовые пружины, которые могут быть закуплены, например, на фирме ASF-Keystone, Inc. Первая винтовая пружина 416 имеет типичную длину около 5,63 дюйма и типичную номинальную нагрузку около 805 lb/in. Вторая винтовая пружина 418 имеет типичную длину около 5,65 дюйма и типичную номинальную нагрузку около 2500 lb/in.
Эластомерная пружина 420 типично изготовлена из эластомера, который может быть закуплен, например, на фирме Pennsy Corporation.
Следует иметь в виду, что при нормальной работе железнодорожных грузовых вагонов 212 и 214 в порожнем или загруженном состоянии внутренний выступ 433 колпака не входит в контакт с верхней частью эластомерной пружины 421. Таким образом, при нормальной работе железнодорожных вагонов 212 и 214, колпак 414 будет поддерживаться при помощи первой винтовой пружины 416 и второй винтовой пружины 418.