Устройство сочленения

Полезная модель относится к сцепным устройствам подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности к конструктивным элементам устройства сочленения.
Из уровня техники известен подвижной узел сочленения для железнодорожных вагонов (US 4867071 A, МПК B61G 5/02, B61G 5/00, B61G 1/00, опубл. 19.09.1989), используемый для соединения двух вагонов полупостоянным способом. Узел сочленения содержит пятниковую и поводковую части, которые имеют хвостовики коробчатой формы с одной стороны и соединительные концы с другой стороны, и соединены шарнирно посредством штифта, пропущенного через вертикальные отверстия, выполненные в соединительных концах частей узла сочленения. Соединительный конец поводковой части содержит высокоэластичную втулку с центральным сквозным отверстием для прохождения через него штифта. Высокоэластичная втулка набрана из трёх соосно собранных втулок: первая внешняя металлическая втулка, вторая внутренняя металлическая втулка и третья средняя втулка, выполненная из высокоэластичного материала, при этом высота первой втулки больше высоты других втулок.
Техническими проблемами, присущими данному техническому решению, являются ограничение относительной подвижности соединённых между собой частей устройства сочленения относительно друг друга, в частности в плоскости устройства сочленения, перпендикулярной оси штифта, и низкая ремонтопригодность, присущая данному устройству, так как при износе высокоэластичной втулки или даже одной из металлических втулок замене подлежит вся высокоэластичная втулка в целом.
Известен шарнирный узел соединения грузовых вагонов (RU 161501 U1, МПК B61G 5/02, B61D 03/10, опубл. 20.04.2016, прототип), содержащий пятниковую часть, которая на одном конце имеет хвостовик коробчатой формы, а на другом конце соединительный конец, включающий пятник в нижней части, и размещенные во внутренней полости над пятником опорное кольцо и кольцевое седло, и поводковую часть, которая имеет хвостовик коробчатой формы с одной стороны и соединительный конец с другой стороны, которым опирается на опорное кольцо, шарнирно соединенные посредством штифта, пропущенного через вертикальные отверстия, выполненные на соединительных концах указанных частей. В соединительном конце установлен опорный промежуточный вкладыш со сферической наружной поверхностью, контактно взаимодействующий с ответной сферической поверхностью, выполненной на внутренней боковой поверхности вертикального отверстия поводковой части.
Технической проблемой, присущей данному техническому решению, является отсутствие обеспечения необходимых углов поворота частей устройства сочленения относительно друг друга при эксплуатации вагонов сочлененного типа (грузовых вагонов, вагонов-цистерн и др.), например, при прохождении поворотов малого радиуса или сортировочных горок, без увеличений габаритов устройства сочленения, что снижает надёжность устройств сочленения.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности и эффективности эксплуатации устройства сочленения в различных вагонах сочлененного типа при сохранении габаритов устройства сочленения за счёт повышения относительной подвижности соединенных между собой частей устройства сочленения относительно друг друга.
Повышение относительной подвижности соединенных между собой частей устройства сочленения заключается в увеличении углов поворота относительно друг друга и обеспечения взаимной подвижности деталей устройства при прохождении сочлененных вагонов поворотов малого радиуса, спусков и подъемов (сортировочные горки) и кривых участков пути, когда вагоны имеют разный наклон кузовов.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве сочленения железнодорожных вагонов, включающем поводковую и пятниковую части, содержащие хвостовики для соединения с хребтовыми балками рамных конструкций вагонов, соединительные концы, выполненные с отверстиями для пропуска штифта, соединяющего их, при этом в отверстии для размещения штифта соединительного конца поводковой части установлен опорный промежуточный вкладыш с наружной сферической контактной поверхностью, согласно настоящей полезной модели, опорный промежуточный вкладыш выполнен с вырезом для размещения штифта по радиусу «R» в диапазоне размеров от 25 до 100 мм и имеет длину «L», равную радиусу наружной сферической контактной поверхности «R1», в диапазоне размеров от 60 до 170 мм. Вырез для размещения штифта в опорном промежуточном вкладыше может быть выполнен цилиндрической формы по радиусу «R» или переменного радиуса «R» в диапазоне размеров от 25 до 100 мм. Наружная сферическая контактная поверхность опорного промежуточного вкладыша может быть выполнена с радиусом «R1» в диапазоне размеров от 60 до 170 мм. На боковых сторонах опорного промежуточного вкладыша могут быть выполнены выступы сферической формы с радиусом «R2» в диапазоне размеров от 50 до 125 мм. Опорный промежуточный вкладыш может быть выполнен высотой «H» в диапазоне размеров от 100 до 230 мм. Опорный промежуточный вкладыш может быть выполнен с шириной «W» в диапазоне размеров от 100 до 250 мм. Все поверхности опорного промежуточного вкладыша могут быть сопряжены по радиусу «R3», выдержанному в диапазоне от 5 до 15 мм. Опорный промежуточный вкладыш может быть выполнен со скругленными поверхностями перехода.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что опорный промежуточный вкладыш выполнен с вырезом для размещения штифта по радиусу «R» и имеет длину «L», равную радиусу наружной сферической контактной поверхности «R1», вырез для размещения штифта в опорном промежуточном вкладыше может быть выполнен цилиндрической формы по радиусу «R» или переменного радиуса «R», кроме того, на боковых сторонах опорного промежуточного вкладыша могут быть выполнены выступы сферической формы с радиусом «R2», а также все поверхности опорного промежуточного вкладыша могут быть сопряжены и опорный промежуточный вкладыш может быть выполнен со скругленными поверхностями перехода.
Контактные поверхности элементов устройства сочленения могут быть выполнены с износостойким покрытием и/или между ними могут быть установлены дополнительные смазывающие вкладыши, состоящие в том числе из нескольких частей, с целью снижения силы трения и увеличения времени эксплуатации.
Внутренние элементы частей устройства сочленения, опорный промежуточный вкладыш и соединительные концы частей взаимодействуют по ответным друг другу сферическим поверхностям, с которыми выполнены элементы, для обеспечения поворотов элементов устройства относительно друг друга, необходимых в условиях эксплуатации вагонов сочлененного типа, соединенных посредством устройства сочленения.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 – устройство сочленения с местным вырезом, фиг. 2 – опорный промежуточный вкладыш (изометрический вид), фиг. 3 – опорный промежуточный вкладыш (вид сверху), фиг. 4 – опорный промежуточный вкладыш (вид сбоку).
Устройство сочленения, представленное на фиг. 1, содержит поводковую часть 1, имеющую хвостовик 2 и соединительный конец 3, соединенную шарнирно посредством штифта 4 с пятниковой частью 5, имеющей хвостовик 6 и соединительный конец 7. Соединительный конец 3 поводковой части 1 устройства сочленения выполнен с отверстием 3.1 для размещения штифта 4. В отверстии 3.1 для размещения штифта установлен опорный промежуточный вкладыш 8 с наружной сферической контактной поверхностью 8.1 для взаимодействия с внутренней поверхностью 3.2 соединительного конца 3 поводковой части 2, также выполненной сферической.
Опорный промежуточный вкладыш 8, представленный на фиг. 2, 3 и 4, выполнен высотой «H», шириной «W» и длиной «L», равной радиусу «R1» наружной сферической контактной поверхности 8.1. Опорный промежуточный вкладыш 8 выполнен с вырезом 8.2 для размещения штифта 4, в представленном варианте вырез 8.2 выполнен цилиндрической формы. В представленном варианте, на боковых поверхностях 8.3 выполнены сферические выступы 8.4 радиуса «R2». Опорный промежуточный вкладыш 8, в представленном варианте, выполнен с сопряжением наружной сферической контактной поверхности 8.1, боковых опорных поверхностей 8.3 и цилиндрической поверхности 8.5 выреза 8.2 по радиусу «R3». Кроме того, опорный промежуточный вкладыш 8 выполнен со скругленными поверхностями перехода от боковых опорных поверхностей 8.3 к поверхностям сферических выступов 8.4.
Технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в повышение надежности и эффективности эксплуатации устройства сочленения в различных вагонах сочлененного типа при сохранении габаритов устройства сочленения, достигается следующим образом:
Опорный промежуточный вкладыш представляет собой сегмент сферы, усеченный с четырех сторон, длина «L» которого равна его радиусу или радиусу его наружной сферической контактной поверхности «R1» от 60 до 170 мм, выполненный высотой «H» от 100 до 230 мм, шириной «W» от 100 до 250 мм, и с вырезом для размещения штифта по радиусу «R», обеспечивает повышение относительной подвижности частей устройства сочленения, соединенных между собой относительно друг друга при сохранении габаритов устройства сочленения в целом согласно действующим стандартам, чем повышается надёжность и эффективность эксплуатации устройства сочленения в вагонах сочленённого типа.
Соблюдение указанных размерных ограничений выполнения опорного промежуточного вкладыша позволяет:
- увеличить угол поворота частей устройства сочленения вокруг оси устройства сочленения, проходящей по центральным осям его штифта и соединительных концов его частей, до 20° в обе стороны;
- угол поворота частей устройства сочленения вокруг продольной оси устройства сочленения в горизонтальной плоскости до 8° в обе стороны;
- угол поворота частей устройства сочленения вокруг поперечной оси устройства сочленения в горизонтальной плоскости до 10° в обе стороны;
- а также обеспечить поворот частей устройства сочленения относительно двух осей одновременно, например поворот относительно центральной оси штифта и соединительных концов и продольной оси устройства сочленения в горизонтальной плоскости.
Выход за пределы указанных размерных ограничений в большую сторону повлечет за собой увеличение размеров опорного промежуточного вкладыша устройства сочленения и увеличению площади контактной поверхности сопрягаемых элементов устройства сочленения, что при интенсивной эксплуатации приведет к повышению износа деталей и повышению температурного расширения деталей, и, как следствие, к последующему короблению и возможному заклиниванию устройства сочленения в целом, что повлечет за собой отсутствие обеспечения зазоров между элементами устройства, обеспечения углов поворота частей относительно друг друга, а также к выходу за регламентируемые действующие стандарты и требования, предъявляемые к данным устройствам сочленения.
Выход за пределы указанных размерных ограничений в меньшую сторону повлечет образование больших зазоров между элементами устройства сочленения, а также увеличение контактных напряжений, возникающих между элементами устройства, что приведет к снижению прочности и работоспособности устройства сочленения в целом.
Таким образом, заявляемая полезная модель всей своей совокупностью существенных признаков позволяет достичь повышения надежности и эффективности эксплуатации устройства сочленения в различных вагонах сочлененного типа при сохранении габаритов устройства сочленения.