УПЛОТНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ИЗМЕНЕНИЯ ШИРИНЫ КОЛЕИ И КОЛЕСНАЯ ПАРА С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ИЗМЕНЕНИЯ ШИРИНЫ КОЛЕИ
SEALING DEVICE FOR WHEEL SET WITH THE POSSIBILITY OF CHANGING TRACK WIDTH AND WHEEL SET WITH THE POSSIBILITY OF CHANGING TRACK WIDTH

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[001] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской заявки № 201910012719X, поданной 7-го января 2019 г. и озаглавленной «Sealing Apparatus for Gauge-Changing Wheelset and Gauge-Changing Wheelset», раскрытие которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[002] Настоящая заявка относится к технической области изменения ширины колеи железнодорожного транспортного средства и, в частности, к уплотняющему устройству для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи, а также колесной паре с возможностью изменения ширины колеи.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] В связи с быстрым развитием мировой экономической интеграции международная перевозка пассажиров и грузов в последние годы стремительно растет. Однако вследствие разных значений ширины рельсовой колеи в разных странах международная перевозка по железной дороге значительно затрудняется. Для решения проблемы, заключающейся в том, что вследствие разной ширины рельсовой колеи в разных странах затрудняется международная перевозка по железной дороге, предлагается колесная пара с возможностью изменения ширины колеи, то есть при движении по железной дороге в другой стране у поезда меняют расстояние между колесами его собственной колесной пары для подгонки к ширине колеи железной дороги другой страны.
[004] Во время процесса изменения ширины колеи механизм скольжения на колесной паре будет скользить относительно корпуса буксы под воздействием толкания наземного направляющего рельса. Традиционная уплотняющая конструкция не может применяться к колесным парам с возможностью изменения ширины колеи. Следовательно, актуальная проблема, которую необходимо решить, заключается в том, как обеспечить уплотнение между механизмом скольжения и корпусом буксы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[005] (I) Технические проблемы, которые необходимо решить
[006] Настоящее изобретение предназначено для решения по меньшей мере одной из технических проблем существующего уровня техники или связанных технологий.
[007] Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении уплотняющего устройства для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи для обеспечения уплотнения между механизмом скольжения и корпусом буксы, тем самым улучшая уплотняющую среду и увеличивая эффекты уплотнения.
[008] (II) Технические решения
[009] Для решения технических проблем, упомянутых выше, в настоящем изобретении представлено уплотняющее устройство для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи. Уплотняющее устройство расположено между механизмом скольжения колесной пары с возможностью изменения ширины колеи и задней крышкой буксы корпуса буксы, при этом механизм скольжения выполнен с возможностью движения в осевом направлении относительно корпуса буксы и выполнен с возможностью вращения относительно корпуса буксы. Уплотняющее устройство содержит скользящее уплотнение и вращающееся уплотнение, при этом скользящее уплотнение содержит скользящее кольцо, надетое снаружи механизма скольжения и герметично соединенное с задней крышкой буксы, внутренняя стенка скользящего кольца снабжена в осевом направлении сквозным пазом, а наружная стенка механизма скольжения снабжена в осевом направлении выступом, который скользящим образом стыкуется со сквозным пазом; вращающееся уплотнение содержит уплотняющую перегородку, прикрепленную к наружной стороне задней крышки буксы, причем наружная стенка скользящего кольца снабжена по окружности кольцевым пазом, и нижний конец уплотняющей перегородки проходит в кольцевой паз.
[0010] В варианте осуществления настоящего изобретения уплотняющее устройство дополнительно содержит первое уплотнительное кольцо, задняя крышка буксы снабжена осевым сквозным отверстием, а также снабжена первым установочным пазом на внутренней окружности осевого сквозного отверстия, наружная окружность первого уплотнительного кольца установлена посредством посадки в первый установочный паз, и внутренняя окружность первого уплотнительного кольца прижата к наружной окружности скользящего кольца.
[0011] В варианте осуществления настоящего изобретения наружная стенка механизма скольжения снабжена в осевом направлении позиционирующим пазом, в котором расположена позиционирующая шпонка, выступающая из позиционирующего паза, с образованием выступа.
[0012] В варианте осуществления настоящего изобретения внутренняя стенка скользящего кольца снабжена по окружности множеством сквозных пазов, а наружная стенка механизма скольжения снабжена по окружности выступами, соответствующими сквозным пазам в отношении один к одному.
[0013] В варианте осуществления настоящего изобретения внутренняя стенка скользящего кольца снабжена по окружности двумя сквозными пазами, и два сквозных паза расположены на двух радиальных сторонах внутренней стенки скользящего кольца.
[0014] В варианте осуществления настоящего изобретения уплотняющая перегородка содержит первую перегородку и вторую перегородку, примыкающие конец к концу с образованием кольца, и внутренняя окружность кольца, образованная посредством примыкания первой перегородки ко второй перегородке, расположена в кольцевом пазе скользящего кольца.
[0015] В варианте осуществления настоящего изобретения первая перегородка и вторая перегородка имеют поперечные сечения L-образной формы, при этом короткая сторона L-образной формы закреплена на наружной окружности задней крышки буксы крепежными элементами, а длинная сторона L-образной формы расположена вблизи наружной стороны задней крышки буксы.
[0016] В варианте осуществления настоящего изобретения второе уплотнительное кольцо расположено между скользящим кольцом и механизмом скольжения, и второе уплотнительное кольцо неподвижно вставлено во второй установочный паз на наружной окружности механизма скольжения.
[0017] В варианте осуществления настоящего изобретения также представлена колесная пара с возможностью изменения ширины колеи, содержащая механизмы скольжения, корпусы буксы и уплотняющее устройство для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи, при этом уплотняющее устройство расположено между механизмом скольжения и задней крышкой буксы корпуса буксы и выполнено с возможностью обеспечения скользящего в осевом направлении уплотнения и вращающегося уплотнения механизма скольжения.
[0018] В варианте осуществления настоящего изобретения колесная пара с возможностью изменения ширины колеи дополнительно содержит колеса и ось, причем колеса расположены с возможностью скольжения на обоих концах оси, при этом механизмы скольжения соответствующим образом соединены с колесами и расположены в корпусах буксы на обоих концах оси, причем колеса блокируются и разблокируются посредством механизмов скольжения, и при этом механизм скольжения содержит внутреннюю втулку, надетую на ось и находящуюся в посадке с зазором на оси, и уплотняющее устройство расположено между внутренней втулкой и задней крышкой буксы корпуса буксы.
[0019] (III) Положительные эффекты
[0020] По сравнению с существующим уровнем техники настоящее изобретение имеет по меньшей мере следующие преимущества:
в вариантах осуществления настоящего изобретения представлено уплотняющее устройство для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи, причем уплотняющее устройство расположено между механизмом скольжения колесной пары с возможностью изменения ширины колеи и задней крышкой буксы корпуса буксы, при этом уплотняющее устройство содержит скользящее уплотнение и вращающееся уплотнение, при этом скользящее уплотнение содержит скользящее кольцо, надетое снаружи механизма скольжения и герметично соединенное с задней крышкой буксы, внутренняя стенка скользящего кольца снабжена в осевом направлении сквозным пазом, а наружная стенка механизма скольжения снабжена в осевом направлении выступом, который скользящим образом стыкуется со сквозным пазом. Когда механизм скольжения движется, выступ движется вдоль сквозного паза, чтобы обеспечить возможность совместного вращения и скольжения скользящего кольца и механизма скольжения вдоль осевого направления относительно друг друга; вращающееся уплотнение содержит уплотняющую перегородку, прикрепленную к наружной стороне задней крышки буксы, причем наружная стенка скользящего кольца снабжена по окружности кольцевым пазом, и нижний конец уплотняющей перегородки проходит в кольцевой паз для обеспечения расположения в осевом направлении скользящего кольца, таким образом скользящее кольцо не движется в осевом направлении; следовательно, скользящее кольцо может вращаться только по окружности относительно задней крышки буксы и может скользить только в осевом направлении относительно механизма скольжения. Для уплотняющего устройства уплотнение с двумя степенями свободы разделяется на двухступенчатое уплотнение с одной степенью свободы, в котором каждый слой уплотнения предназначен только для относительного сдвига или относительного вращения, чтобы улучшить уплотняющую среду и увеличить эффекты уплотнения. Это также способствует оптимизации уплотнений при единственном факторе воздействия и, наконец, осуществлению уплотнение со сложной конструкцией со степенями свободы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0021] На фиг. 1 показан вид в разрезе в осевом направлении уплотняющего устройства для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
[0022] на фиг. 2 показан частичный увеличенный вид области A на фиг. 1;
[0023] на фиг. 3 показан вид спереди скользящего кольца в уплотняющем устройстве для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
[0024] на фиг. 4 показан вид в разрезе области A–A на фиг. 3.
[0025] Ссылочные позиции:
1: корпус буксы; 2: задняя крышка буксы; 3: механизм скольжения; 31: внутренняя втулка; 32: роликовый подшипник; 33: внешняя втулка; 34: позиционирующая шпонка; 4: скользящее кольцо; 41: сквозной паз; 42: кольцевой паз; 5: уплотняющая перегородка; 6: первое уплотнительное кольцо; 7: второе уплотнительное кольцо; 8: ось.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0026] Конкретные варианты осуществления настоящей заявки дополнительно подробно описаны ниже в связи с графическими материалами и вариантами осуществления. Представленные ниже варианты осуществления предназначены для иллюстрации настоящей заявки, но не предназначены для ограничения объема настоящей заявки.
[0027] В описании настоящей заявки следует отметить, что ориентация или взаимные расположения, обозначенные такими терминами, как «центральный», «продольный», «боковой», «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «внутри», «снаружи» и т. п., основаны на ориентации или взаимных расположениях, показанных на графических материалах, и используются только для удобства описания настоящей заявки, упрощая описание, а не указывая или подразумевая, что указанные устройство или компоненты должны иметь конкретную ориентацию, быть выполнены или работать в конкретной ориентации и, следовательно, не должны считаться ограничивающими настоящую заявку. Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т. п. используются только для целей описания и не должны считаться указывающими или подразумевающими относительную важность.
[0028] В описании настоящей заявки следует отметить, что, пока явным образом не утверждено и обозначено иное, термины «установленный», «соединенный с» и «соединенный» следует понимать в широком смысле, например, можно либо соединять неподвижно, либо с возможностью отделения, или можно соединять как одно целое; можно соединять механически или соединять электрически; можно соединять непосредственно или соединять опосредованно с помощью промежуточного элемента или связи между внутренним пространством двух элементов. Специалист в данной области техники может понимать конкретные значения терминов, представленных выше в настоящей заявке, в соответствии с конкретными условиями.
[0029] В дополнение, в описании настоящей заявки термины «несколько», «множество» и «несколько групп» обозначают два или более, если не указано иное.
[0030] Как показано на фиг. 1–4, в варианте осуществления настоящего изобретения представлено уплотняющее устройство для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи. Колесная пара с возможностью изменения ширины колеи содержит механизм 3 скольжения и корпус 1 буксы. Механизм 3 скольжения может двигаться вперед и назад относительно осевого направления корпуса 1 буксы для удовлетворения требований изменения ширины колеи. Для соответствия основным требованиям уплотнения корпуса 1 буксы один конец корпуса 1 буксы снабжен передней крышкой буксы, а другой конец корпуса 1 буксы снабжен задней крышкой 2 буксы. Механизм 3 скольжения расположен в корпусе 1 буксы, выходит из задней крышки 2 буксы и соединен с колесом. Во время нормальной работы колесной пары с возможностью изменения ширины колеи механизм 3 скольжения вращается с колесом, и корпус 1 буксы закреплен напротив него, таким образом механизм 3 скольжения может вращаться относительно корпуса 1 буксы, то есть механизм 3 скольжения имеет вращательную степень свободы и поступательную степень свободы для движения вдоль буксы 1. Уплотняющее устройство расположено между механизмом 3 скольжения колесной пары с возможностью изменения ширины колеи и задней крышкой 2 буксы корпуса 1 буксы; в варианте осуществления уплотняющее устройство содержит скользящее уплотнение и вращающееся уплотнение, при этом скользящее уплотнение содержит скользящее кольцо 4, надетое снаружи механизма 3 скольжения и герметично соединенное с задней крышкой 2 буксы. Как показано на фиг. 3, внутренняя стенка скользящего кольца 4 снабжена в осевом направлении сквозным пазом 41, а наружная стенка механизма 3 скольжения снабжена в осевом направлении выступом, который скользящим образом стыкуется со сквозным пазом 41. Когда механизм 3 скольжения движется, выступ перемещается вдоль сквозного паза 41, чтобы обеспечить возможность совместного вращения и скольжения скользящего кольца 4 и механизма 3 скольжения относительно друг друга вдоль осевого направления; вращающееся уплотнение содержит уплотняющую перегородку 5, прикрепленную к наружной стороне задней крышки 2 буксы. Как показано на фиг. 4, наружная стенка скользящего кольца 4 снабжена по окружности кольцевым пазом 42, и нижний конец уплотняющей перегородки 5 проходит в кольцевой паз 42 для обеспечения расположения в осевом направлении скользящего кольца 4, таким образом скользящее кольцо 4 не движется в осевом направлении, в результате чего скользящее кольцо 4 может вращаться только по окружности относительно задней крышки 2 буксы и может скользить только в осевом направлении относительно механизма 3 скольжения. В настоящем изобретении уплотнение с двумя степенями свободы разделяется на двухступенчатое уплотнение с одной степенью свободы, при которой каждый слой уплотнения предназначен только для относительного сдвига или относительного вращения, чтобы улучшить уплотняющую среду и увеличить эффекты уплотнения. Это также способствует оптимизации уплотнений при факторе единственного воздействия, чтобы наконец уплотнить сложную конструкцию со степенями свободы.
[0031] В варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 1, для обеспечения уплотняющего соединения между задней крышкой 2 буксы и скользящим кольцом 4 также предусмотрено первое уплотнительное кольцо 6. Первое уплотнительное кольцо 6 может представлять собой резиновое уплотнительное кольцо, задняя крышка 2 буксы снабжена осевым сквозным отверстием, а также снабжена первым установочным пазом на внутренней окружности осевого сквозного отверстия. Первое установочное отверстие является круглым, наружная окружность первого уплотнительного кольца 6 установлена посредством посадки в первый установочный паз, и внутренняя окружность первого уплотнительного кольца 6 прижата к наружной окружности скользящего кольца 4. Когда скользящее кольцо 4 вращается, наружная окружность скользящего кольца 4 герметично соединена с возможностью вращения с первым уплотнительным кольцом 6.
[0032] В варианте осуществления настоящего изобретения для упрощения образования выступа наружная стенка механизма 3 скольжения снабжена в осевом направлении позиционирующим пазом, в котором расположена позиционирующая шпонка 34, выступающая из позиционирующего паза, причем длина позиционирующей шпонки 34 совпадает с длиной позиционирующего паза, а толщина позиционирующей шпонки 34 больше глубины позиционирующего паза, таким образом после установки позиционирующей шпонки 34 в позиционирующем пазе верхняя поверхность позиционирующей шпонки 34 находится выше позиционирующего паза для образования выступа, посредством которого скользящее кольцо 4 и механизм 3 скольжения могут вращаться вместе, и выступ не ограничивает осевое движение механизма 3 скольжения.
[0033] В варианте осуществления настоящего изобретения один сквозной паз 41 может быть расположен в направлении по окружности внутренней стенки скользящего кольца 4, но для равномерного распределения силы на скользящем кольце 4 несколько сквозных пазов 41 предпочтительно расположены в направлении по окружности внутренней стенки скользящего кольца 4. Несколько сквозных пазов 41 могут быть равномерно распределены на внутренней стенке скользящего кольца 4 вдоль направления по окружности, а выступы, соответствующие сквозным пазам 41 в отношении один к одному, предусмотрены на наружной стенке механизма 3 скольжения вдоль направления по окружности.
[0034] В варианте осуществления настоящего изобретения для упрощения конструкции внутренняя стенка скользящего кольца 4 снабжена по окружности двумя сквозными пазами 41, которые расположены на двух радиальных сторонах внутренней стенки скользящего кольца 4.
[0035] В варианте осуществления настоящего изобретения для состыковки с кольцевым пазом 42 снаружи скользящего кольца 4 и полного уплотнения кольцевого паза 42 в направлении по окружности уплотняющая перегородка 5 содержит первую перегородку и вторую перегородку, примыкающие конец к концу с образованием кольца. Уплотняющая перегородка 5 разделена на первую перегородку и вторую перегородку, чтобы упростить установку сверху вниз, и внутренняя окружность кольца, образованная посредством примыкания первой перегородки ко второй перегородке, расположена в кольцевом пазе 42 скользящего кольца 4. Когда скользящее кольцо 4 вращается, внутренняя окружность первой перегородки и второй перегородки уплотнена с возможностью вращения с кольцевым пазом 42.
[0036] В варианте осуществления настоящего изобретения первая перегородка и вторая перегородка имеют поперечные сечения L-образной формы в радиальном направлении, при этом короткая сторона L-образной формы закреплена на наружной окружности задней крышки 2 буксы крепежными элементами, такими как болты, а длинная сторона L-образной формы расположена вблизи наружной стороны задней крышки 2 буксы и проходит в кольцевой паз 42.
[0037] В варианте осуществления настоящего изобретения между скользящим кольцом 4 и механизмом 3 скольжения предусмотрен узкий промежуток, который выполняет функцию лабиринтного уплотнения. Как показано на фиг. 2, второе уплотнительное кольцо 7, такое как резиновое уплотнительное кольцо круглого сечения, расположено между скользящим кольцом 4 и механизмом 3 скольжения, и второе уплотнительное кольцо 7 неподвижно вставлено во второй установочный паз на наружной окружности механизма 3 скольжения. Когда скользящее кольцо 4 движется, внутренняя окружность скользящего кольца 4 находится в плотном контакте со вторым уплотнительным кольцом 7 для дополнительного увеличения эффектов уплотнения.
[0038] В варианте осуществления настоящего изобретения также представлена колесная пара с возможностью изменения ширины колеи, которая содержит механизмы 3 скольжения, корпусы 1 буксы и вышеупомянутое уплотняющее устройство для колесной пары с возможностью изменения ширины колеи. Уплотняющее устройство расположено между механизмом 3 скольжения и задней крышкой 2 буксы корпуса 1 буксы и выполнено с возможностью обеспечения осевого скользящего уплотнения и вращающегося уплотнения механизма скольжения. В настоящем изобретении уплотнение выполнено для каждой одной степени свободы отдельно посредством разделения степеней свободы, тем самым снижая сложность обеспечения уплотнения и обеспечивая характеристику высокоскоростной работы колесной пары с возможностью изменения ширины колеи, в то же время обеспечивая уплотняющую характеристику для движения с несколькими степенями свободы.
[0039] В варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 1, колесная пара с возможностью изменения ширины колеи дополнительно содержит колеса и ось 8, и колеса расположены с возможностью скольжения на обоих концах оси 8. В варианте осуществления колесо снабжено внутренними шлицами на его внутренней окружности, ось 8 снабжена наружными шлицами на обоих ее концах, и колеса стыкуются и соединены с двумя концами оси 8 посредством внутренних шлицев и наружных шлицев, что является удобным как для передачи крутящего момента, так и для движения колес. Механизмы 3 скольжения соответствующим образом соединены с колесами и расположены в корпусах 1 буксы на обоих концах оси 8. Колесо блокируется и разблокируется посредством механизма 3 скольжения. Механизм 3 скольжения содержит внутреннюю втулку 31, надетую на ось 8 и находящуюся в посадке с зазором на оси 8, и уплотняющее устройство расположено между внутренней втулкой 31 и задней крышкой 2 буксы, таким образом, выступ расположен снаружи внутренней втулки 31, а позиционирующий паз расположен на внутренней втулке 31; конец внутренней втулки 31, направленный к колесу, проходит за пределы корпуса 1 буксы и неподвижно соединен с колесом посредством крепежных элементов, и пространство для изменения ширины колеи оставлено между проходящим концом внутренней втулки 31 и осью 8, чтобы обеспечить, чтобы внутренняя втулка 31 имела достаточно расстояния для движения вдоль оси 8 без задевания оси 8 при изменении ширины колеи. Механизм 3 скольжения дополнительно содержит роликовый подшипник 32 и внешнюю втулку 33, и при этом внутренняя втулка 31, роликовый подшипник 32 и внешняя втулка 33 плотно соединены в последовательности от внутренней стороны к внешней стороне. Когда колесо вращается, внутренняя втулка 31 и внутреннее кольцо роликового подшипника 32 поворачиваются с колесом, тогда как внешняя втулка 33 и наружное кольцо роликового подшипника 32 остаются относительно неподвижными. Внешняя втулка 33 и внутренняя поверхность корпуса 1 буксы находятся в посадке с зазором, таким образом внешняя втулка 33, внутренняя втулка 31 и роликовый подшипник 32 могут двигаться вдоль корпуса 1 буксы как одно целое. Вследствие расположения уплотняющего устройства между внутренней втулкой 31 и задней крышкой 2 буксы корпуса 1 буксы, можно достичь качественного уплотнения, когда внутренняя втулка 31 движется или вращается, и каждый слой уплотнения предусмотрен только для относительного сдвига или относительного вращения, тем самым улучшая уплотняющую среду и увеличивая эффекты уплотнения.
[0040] Как можно увидеть из представленных выше вариантов осуществления в настоящем изобретении уплотнение выполнено для каждой одной степени свободы отдельно посредством разделения степеней свободы, таким образом снижая сложность обеспечения уплотнения и обеспечивая высокоскоростную характеристику колесной пары с возможностью изменения ширины колеи, в то же время обеспечивая уплотняющую характеристику для движения с несколькими степенями свободы.
[0041] Представленные выше описания являются лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения и не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Любое изменение, эквивалентная замена или улучшение, выполненные в пределах сущности и принципа настоящего изобретения, должны быть включены в объем защиты настоящего изобретения.