УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ВАГОНОВ УЗ-220

Предлагаемое устройство относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано для закрепления элементов подвижного состава на путях промежуточных малодеятельных, сортировочных и грузовых станций, грузовых дворов, промышленных предприятий, тупиковых путях пассажирских станций и местах длительного отстоя подвижного состава, путях локомотивных и вагонных депо, путях отстоя специального подвижного состава служб пути, энергетики и связи железнодорожного транспорта.
В настоящее время закрепление отдельных вагонов и групп вагонов осуществляется тормозными башмаками («Башмак тормозной горочный повышенной работоспособности», ТУ 32 ЦНИИ -72-89-1/94, от 12.05.1994 г.)
К недостаткам этих тормозных башмаков следует отнести следующие:
- их сравнительно большой вес (7,5 кг);
- недостаточное тормозное усилие;
- имеющаяся вероятность заклинивания и даже выбивания башмаков;
- при закреплении башмаками нельзя исключить человеческий фактор, когда вместо требуемого по норме, количества башмаков, составитель устанавливает меньше;
- невысокая прочность на стирание полоза и упорной колодки;
- отсутствие возможности крепления к рельсу создает условия для хищения башмака и использование его в преступных целях для схода вагонов и поездов с рельс;
- имеющаяся вероятность перепрыгивания колесной пары через башмак;
- необходимость установки сдвоенных башмаков в тупиках.
Все это снижает надежность закрепления.
Задача предлагаемого технического решения - в устранении перечисленных недостатков известного устройства, что позволяло бы применять его на любых участках станционных и промышленных путей, легко переносить и закреплять на головке рельса.
Устройство закрепления УЗ-220 для решения поставленной задачи содержит колодку 1, которая взаимодействует с поверхностью качения закрепляемого
колеса и устанавливается на головке рельса 6. Запорное устройство, состоящее из левой 2 и правой 3 щек и гайки 4, позволяет надежно крепить колодку 1 с фиксаторами 5, обеспечивающими устойчивое ее положение и направление движения, и исключает снятие упора с головки рельса 6 посторонним лицом. Закрепление вагонов и групп вагонов может производиться с любой их стороны и в любом месте железнодорожного пути, за исключением рельсовых стыков.
Общий вид устройства УЗ-220 (упора) показан на фиг.1 и фиг.2.
При необходимости рабочие поверхности контакта с рельсом колодки и щек могут быть выполнены разъемными с возможностью выбора материала рабочей поверхности с различным коэффициентом трения. Это продиктовано как технологическими, так и экономическими причинами.
Вставки на места рабочих (трущихся) поверхностей (упор колодки и щеки) для закрепления вагонов с опасными грузами могут быть выполнены из материалов, исключающих искрообразование.
В одном из вариантов производится упрочнение трущихся поверхностей напылением, например, карбидами титана, или другими материалами в зависимости от вариантов использования устройства.
Кроме того, поверхность контакта упора колодки с колесом может быть выполнена с кривизной, кореллирующей с кривизной колеса.
Один из вариантов возможного выполнения представлен на фиг.3.
0
0
Высота колодки 1 упора над уровнем головки рельса выбирается равной от 210 до 230 из условия надежного закрепления (с коэффициентом запаса 1,25) группы вагонов массой до 1000 т на уклоне 2‰ при закреплении за колесо порожнего вагона с нагрузкой на ось (q) равной 5,5 тс/ось и группы вагонов массой до 1500 т на уклоне 3,5‰ - при закреплении за колесо груженого вагона с нагрузкой на ось (q) равной 25 тс/ось.
Высота колодки может изменяться по желанию заказчика. Колодка упора может закрепляться на рельсах Р50 и Р65.
Конструкция изделия и его покрытие соответствуют климатическому исполнению У (умеренно) по ГОСТ 15150-69 при значениях температур наружного воздуха ±50°С и относительной влажности 100%.
Работает УЗ-220 следующим образом.
Гайкой 4 увеличивается зазор между щеками 2 и 3 и колодка упора 1 устанавливается на головку рельса перед колесом закрепляемого состава. Далее гаечным ключом (36×32) следует затянуть щеки упора гайкой 4 с усилием 25-30 кГм. Также можно использовать для закрепления и откручивания гайки металлический стержень ⌀14 мм и длиной 0,5 м, в целях лучшей безопасности закрепления гайка 4 имеет левую резьбу.
При накатывании колеса на колодку 1 упора происходит «закусывание» щек упора за головку рельса, и скольжение упора по головке отсутствует.
Тормозной эффект, как показывают предварительные испытания, составляет 7.5 тс для порожнего и достигает 17 тс для груженого вагона с осевой нагрузкой 25 тс.
Превышение указанных нагрузок приводит к скольжению упора по головке рельса до рельсовых накладок на стыках. Отклонение продольной оси щек упора от вертикали на рельсе Р65 составляет α=7÷8°, а на рельсе Р50 α=13÷15°.
Ориентировочные технические характеристики упора УЗ-220 и его внешний вид приведены на фиг.1 и фиг.2.
Пример 1
Сравнительные испытания известного технического решения (Башмак) и УЗ-220.
Оценка эффективности двух устройств проводилась в двух режимах нагрузки с использованием известной зависимости:
где F - удерживающая сила (тормозное усилие), тс;
Q - вес вагона;
n - число осей;
φ - коэффициент трения.
При средней величине φ=0,17 удерживающая сила одного башмака (или двух спаренных башмаков, уложенных под колеса одной оси) будет колебаться
от 0,94 до 3,4 тс в зависимости от веса вагона.
Средняя величина коэффициента трения для УЗ-220 составляет φ=0,62.
Сопоставление удерживающих усилий башмака и устройства УЗ-220 приведено в таблице 1.
Таблица 1
Удерживающая сила (F)
Нагрузка на ось (q<sub>0</sub>)
УЗ-220
Башмак
7.5
0.94
5.5
12.4
3.4
20
Из табл.1 видно, что эффективность одного УЗ-220 значительно выше, что позволяет заменить от 4 до 7 традиционных башмаков при закреплении составов и групп вагонов на станционных и других путях с уклоном, а также заменить спаренные и одиночные башмаки на тупиковых путях.
Таким образом, предложенное устройство имеет сравнительно небольшой вес (учитывая вес 4-х башмаков (7,5 кг × 4=30 кг) и вес 1-го УЗ-220 - 9,5 кг), более высокое тормозное усилие, исключает возможность заклинивания и выбивания упоров, перепрыгивания через него колесной пары, что в конечном итоге повышает надежность и безопасность закрепления подвижного состава в различных вариантах.
За счет уменьшения требуемого количества башмаков (один УЗ-220 заменяет минимум 4 башмака) достигается экономия денежных средств с улучшением условий безопасности движения.
Перечень позиций на фиг.1 и фиг.2
1. Колодка упора
2. Щека левая
3. Щека правая
4. Гайка
5. Фиксатор
6. Рельс