СЪЕМНИК ПЯТНИКА ВАГОНА
CAR CENTRE PLATE REMOVER

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при ремонте вагонов.
В ремонтном производстве грузовых вагонов, особенно полувагонов, одними из основных операций являются демонтаж изношенного пятника и монтаж пригодного (нового или восстановленного). Демонтаж включает в себя два этапа: первый (подготовительный) - удаление головок заклепок, закрепляющих пятник к хребтовой балке вагона, и второй - отрыв пятника с оставшихся частей заклепок. Практика и расчеты показывают, что усилия отрыва могут достигать 40…50 тс. Очевидно, что демонтаж в полном объеме, в условиях стесненного рабочего пространства под вагоном не может выполняться без специальной силовой оснастки.
Известно устройство для отрыва пятников, типичное для нестандартной оснастки, изготавливаемой силами вагонных депо. Оно представляет собой рельсовую тележку, оборудованную вертикально ориентированным силовым штоком, нижний конец которого прикреплен к поршню пневмоцилиндра отрыва, а верхний - снабжен резьбой, на которую наворачивают ограничительную гайку.
2
Рабочим телом является сжатый воздух под давлением 5…6 кг/см. В качестве пневмоцилиндра используют вагонный тормозной цилиндр. Источником сжатого воздуха служит централизованная деповская пневмосеть. Таким образом, устройство доступно в изготовлении, эксплуатационные затраты минимизированы.
Недостатки устройства сводятся к следующему.
2
- Усилие отрыва в данной конструкции ограничено: даже при любом более высоком, чем в деповской пневмосети (5…6 гс/см) давлении или увеличенном диаметре поршня пневмоцилиндра, оно не может превысить силы веса всего устройства (≈1 тс). Отсюда малый процент демонтируемых пятников и, следовательно, низкая эффективность данного устройства.
- Ограниченные возможности центровки (есть продольная центровка путем малых перемещений тележки, нет поперечной) съемника относительно шкворневого отверстия, что при жесткой связи силового штока с платформой тележки приводит к его перекосу или выгибу и, как следствие, заклиниванию силового штока в цилиндре и даже его поломке.
Известна установка для отрыва пятника на вагоне, разработанная и выпускаемая ООО «ИРТРАНС» (см. приложение). Она содержит рельсовую тележку и установленные на ее платформе источник давления рабочей жидкости в виде гидростанции с электроприводом, гидроподъемник, силовой цилиндр для отрыва пятника, упорную раму и захват пятника в виде специального винта для соединения со штоком гидроцилиндра отрыва посредством резьбовой муфты. Силовой цилиндр жестко связан с упорной рамой, которая смонтирована на гидроподъемнике и имеет возможность взаимодействия с хребтовой балкой. Здесь обратное усилие, равное усилию отрыва пятника, действующее на корпус силового цилиндра, уравновешивается через упорную раму силой реакции хребтовой балки.
Однако в данной установке, принятой за прототип, имеются следующие недостатки.
- Ход поршня силового цилиндра вниз под воздействием усилия отрыва уже со снятым пятником ничем не ограничивается. Этим создается угроза выдавливания его нижней крышки и выхода из строя всего устройства. Скорость движения поршня на этом участке чрезвычайно высока, и выключение «давления» на поршень путем организации цепи обратной связи в составе соответствующего сенсора и исполнительного элемента не является эффективным из-за требований высокого быстродействия, усложнения конструкций и, как следствие, потерь в ресурсе надежности съемника.
- Ограниченные возможности центровки из-за отсутствия ее поперечной составляющей, отсюда негативные последствия, отмеченные выше для устройства-аналога. Более того, они усугубляются из-за возможных поперечных перекосов упорной рамы, положение которой не регулируется и не фиксируется на нижней поверхности хребтовой балки при взаимодействии последних.
- Гидростанция - сложный гидроэлектромеханический агрегат, требующий текущего технического обслуживания. Ввод ее в состав установки избыточен, т.к. удорожает эксплуатацию, снижает надежность и уровень безопасности за счет подключения ее привода к электрической сети напряжением 380 В.
- Применение захвата в виде специального винта вместо ограничительной гайки (как в устройстве-аналоге), поместить который в полость пятника, а затем просунуть в шкворневое отверстие для соединения его со штоком силового цилиндра посредством резьбовой муфты в данном случае значительно труднее или вообще невозможно из-за критически малого размера технологического окна в «тумбочке» хребтовой балки.
Целью изобретения является повышение надежности и безопасности съемника пятника вагона путем совершенствования ответственных элементов и центровки съемника.
Поставленная цель достигается тем, что съемник пятника вагона, содержащий смонтированные на тележке источник давления рабочего тела и подъемник, несущий укрепленный вертикально на упоре и взаимодействующий посредством последнего с хребтовой балкой вагона силовой цилиндр, шток которого снабжен захватом пятника, имеющего шкворневое отверстие, соединенные между собой трубопроводами, согласно изобретению, дополнен шаровым шарниром с ограничителем наклона между плунжером подъемника и упором и фиксатором положения упора между упором и хребтовой балкой вагона, снабжен механизмом центрирования, и силовой цилиндр в цилиндрической полости на уровне конца хода своего поршня оборудован декомпрессионным элементом, а захват пятника выполнен в виде двух ограничительных гаек, установленных на резьбовой оконечности штока силового цилиндра и имеющих возможность взаимодействия со шкворневым отверстием пятника.
Также выполнены:
декомпрессионный элемент - в виде конусообразной поверхности в полости силового цилиндра на расстоянии от его верхней крышки, соизмеримого с толщиной фланца демонтируемых пятников;
механизм центрирования - в виде рамы, жестко связанной с фланцем подъемника в его верхней части и имеющей возможность перемещения в направляющих, закрепленных на платформе тележки поперек ее движения, посредством винтового привода;
ограничитель наклона штока силового цилиндра - в виде закрепленных на хвостовике упомянутого шарового шарнира упругой поддерживающей прокладки и антифрикционной шайбы с возможностью предварительного их осевого поджатия к крышке данного шарнира;
фиксатор положения упора - в виде закрепленных на упоре консольных стоек, снабженных поворотными пятами, установленными на стойках посредством ходовых винтов и имеющими возможность взаимодействия с нижней поверхностью хребтовой балки вагона.
На фиг.1 изображен предлагаемый съемник - вид фронтальный, на фиг.2 - то же - вид в плане, на фиг.3 - конструкция блока отрыва пятника (т.е. съемника без тележки и подъемника, при этом поршень - в верхнем рабочем положении), на фиг.4 показано в сечении положение поршня силового цилиндра при его ходе в момент прохода уплотнительным кольцом кромки перехода цилиндрической зоны полости силового цилиндра в зону конусообразного уширения, на фиг.5 - конструкция ограничителя наклона штока силового цилиндра.
Съемник пятника вагона (фиг.1 и 2) содержит тележку 1 и размещенные на ее платформе подъемник 2, источник давления рабочего тела 3 и механизм центрирования 4. Тележка 1 - жесткая рамная конструкция на четырех колесах со стандартной рельсовой колеей 1520 мм. Подъемник 2 - гидравлический, плунжерный, как правило, телескопический двухступенчатый. Его корпус в верхней части посредством фланца 5 смонтирован на раме 6 механизма центрирования 4, которая имеет возможность перемещения в направляющих 7, жестко закрепленных на платформе тележки 1 поперек направления ее перемещений по рельсовой колее. На раме 6 закреплена ходовая гайка 8, через которую пропущен снабженный рукояткой ходовой винт 9, установленный в подшипниковом узле на боковине тележки 1. На плунжере 10 подъемника 2 вертикально установлен упор 11, выполненный (фиг.1) в виде трапециевидной балки (в рабочем положении по контуру в анфас - обратная трапеция) коробчатого сечения. К ее верхней плоскости 12 (длинное основание трапеции) (фиг.3) изнутри прикреплен своей верхней крышкой 13 силовой цилиндр 14 со штоком 15, и центральным отверстием данная плоскость 12 подвижно посажена на нижнюю оконечность штока 15. Верхняя резьбовая оконечность последнего снабжена захватом 16 демонтируемого пятника 17, выполненного в виде навернутых двух ограничительных гаек: верхней 18 - с возможностью взаимодействия своим нижним торцом с верхним (внутренним) торцом шкворневого отверстия 19, и нижней 20 - с возможностью взаимодействия своим верхним торцом с нижней наружной поверхностью пятника 17. Кроме того, трапециевидная балка-упор 11 оборудована на своей верхней плоскости фиксатором положения 21 в виде двух консольных стоек 22, содержащих винтовые опоры 23 и поворотные пяты 24 и имеющих возможность взаимодействия с нижней поверхностью хребтовой балки 25 вагона (показан на фиг.3 одним своим фрагментом). Первые позволяют регулировать положение пят 24 по высоте, сами же пяты 24 имеют возможность поворота вокруг своих вертикальных осей.
Источник давления рабочего тела 3 выполнен в виде связанных трубопроводами (фиг.1) гидроаккумулятора 26 и пневмогидроусилителя 27, подключенных к деповской питающей сети сжатого воздуха через типовую вагонную головку 28. Пневмогидроусилитель 27 и гидроаккумулятор 26 преобразуют энергию сжатого воздуха в энергию жидкости под давлением, которая затем в силовом цилиндре 14 и подъемнике 2 переходит в механическую. Это позволило убрать из состава съемника гидростанцию и тем самым повысить надежность съемника и уровень безопасности его в эксплуатации.
Силовой цилиндр 14 выполнен (фиг.3) в виде цилиндра одностороннего действия. Его поршень 29, подпираемый снизу возвратной пружиной 30, жестко прикреплен к нижнему торцу штока 15, а его верхняя крышка 13 с гильзой 31 - к внутренней стороне верхней плоскости 12 балки-упора 11. Рабочая полость 32 силового цилиндра 14, а именно, внутренняя поверхность гильзы 31 в нижней ее половине на уровне конца хода поршня 29 снабжена декомпрессионным элементом 33 (фиг.4), выполненным в виде конусообразного уширения 34, образующего переходную поверхность от верхней зоны цилиндрической полости 32 гильзы 31 в ее нижнюю зону, также цилиндрической, но с небольшим увеличением диаметра. При этом кромка перехода 35 цилиндрической полости 32 в ее конусообразное уширение 34 выполнена в направлении рабочего хода поршня 29 от крышки 13 на расстоянии, соизмеримым при небольшом превышении с толщиной фланца демонтируемого пятника 17.
Силовой цилиндр 14 со своим поршнем 29, сочлененным со штоком 15, возвратная пружина 30 и трапециевидная балка-упор 11 образуют блок отрыва пятника - основной силовой узел съемника.
Плунжер 10 подъемника 2 на торце (фиг.5) снабжен шаровым шарниром 36, хвостовик 37 которого в сборе со стаканом 38, опорной платформой 39, болтами 40, упругой поддерживающей прокладкой 41 и антифрикционной шайбой 42 образует ограничитель наклона 43 блока отрыва. Опорная платформа 39, являясь составной частью ограничителя наклона 43, образует нижнее (короткое) основание трапециевидной балки-упора 11. Упругая поддерживающая прокладка 41 имеет значительную толщину, выполнена, например, из полиуретана. Тонкая антифрикционная шайба 42 выполнена из фторопласта, чем в паре с металлом опорной платформы 39 обеспечивается малый коэффициент трения, позволяя последней и, следовательно, балке-упору 11 проворачиваться при регулировочных манипуляциях для ее установки вдоль хребтовой балки 25. Болты 40 ввернуты в торец хвостовика 37 с опорой головками на стакан 38, который плоской кромкой уперт в выточку на опорной платформе 39, тем самым прижимая упругую прокладку 41 и антифрикционную шайбу 42 к крышке 44 шарового шарнира 36, закрепленной к торцу плунжера 10. Сжатая в осевом направлении прокладка 41 упруго плотно охватывает хвостовик 37, который, к тому же, с высоким квалитетом (f9) посажен в отверстие опорной платформы 39. Сформированный таким образом конгломерат, содержащий шаровой шарнир 36 и ограничитель наклона 43 блока отрыва, образует упруго-жесткое соединение силового цилиндра 14 и штока 15 с плунжером 10 гидроподъемника 2. Это создает, с одной стороны, устойчивое, с достаточной жесткостью вертикальное рабочее положение штока 15 с цилиндром 14, и, с другой, обеспечивает возможность наклона шток 15 относительно оси плунжера 10, не передавая изгибающие моменты на последний. Полученная жесткость этой связи одновременно с ее гибкостью позволяет ограничить углы наклона в пределах 3…5 градусов, что исключает заклинивание плунжера 10 в цилиндре подъемника 2, например, при неудачной центровке штока 15 в шкворневом отверстии или появлении каких-либо других случайных отклонений в их относительном положении.
Съемник пятника вагона работает следующим образом.
Тележку 1 подкатывают на рабочую позицию с подготовленным к съему пятником 17 (головки заклепок срезаны, на фиг.3 показана одна из них), и съемник подключают к деповской сети сжатого воздуха с помощью гибкого рукава с головкой 28. Поворотные пяты 24 и нижняя ограничительная гайка 20 должны быть в нижнем положении, а верхняя ограничительная гайка 18 снята (фиг.1). Шток 15 выставляют под шкворневым отверстием 19 демонтируемого пятника 17, а балка-упор 11 - параллельно оси хребтовой балки 25 вагона. Осуществляют подъем балки-упора 11 с помощью подъемника 2 (фиг.3) до положения, при котором зазор от торца штока 15 до нижней поверхности пятника 17 станет равным 5…10 мм. Подъем балки-упора 11 прекращают и производят центровку штока 15 относительно шкворневого отверстия 19 в пятнике 17 малыми движениями тележки 1 по рельсовой колее (продольная центровка) и перемещениями подъемника 2 посредством поворотов рукоятки ходового винта 9 (поперечная центровка). Включая подъемник 2, вводят шток 15 через шкворневое отверстие 19 в полость 45, образованную поднутрением пятника 17 и «тумбочкой» хребтовой балки 25, до упора в верхний торец нижней ограничительной гайки 20. Затем гайку 18 заводят в полость 45 через технологическое окно в «тумбочке» хребтовой балки 25 и накручивают на шток 15. Выключая подъемник 2, опускают балку-упор 11 до контакта нижнего торца гайки 18 с верхним (внутренним) торцом отверстия 19 пятника 17 (фиг.3). Производят окончательный этап центровки. Для этого, вращая винтовые опоры 23, подводят поворотные пяты 24 до контакта с нижней поверхностью хребтовой балки 25 и выставляют их поперек ее оси, контролируя и обеспечивая при этом вышеприведенными манипуляциями соосность штока 15 со шкворневым отверстием 19. Закрепляют это положение надежным поджатием нижней гайки 20 с помощью ее рукояток. Этим обеспечивают гарантированный захват пятника 17 для отрыва. Такое регулирование поджатия и фиксирование положения пят 24 позволяет компенсировать разброс в положении балки-упора 11 относительно хребтовой балки 25 вагона, способствует более точному выставлению штока 15 соосно со шкворневым отверстием 19 и равномерному распределению нагрузки со стороны гайки 18 на внутренний торец шкворневого отверстия 19 в процессе отрыва пятника 17.
Затем подают масло через рукав высокого давления 46 с выхода пневмогидроусилителя 27 (на фиг. не показано) в рабочую полость 32 между верхней крышкой 13 силового цилиндра 14 и его поршнем 29. Последний, развивая усилие, отрывает пятник 17 с хребтовой балки 25 и перемещает его вниз вместе со штоком 15. Как только оставшиеся части заклепок, закрепляющих пятник 17 к хребтовой балке 25, покидают ее, то уплотнительное кольцо 47, проходя уровень кромки 35 на внутренней поверхности полости 32 гильзы 31 и попадая в конусообразное уширение 34, теряет уплотнительный эффект. Масло, находящееся под давлением над поршнем 29, просачиваясь между стенками гильзы 31, кольцом 47 и манжетой (она не является идеальным уплотнителем), свободно проходит в полость под поршнем 29. В результате автоматически, «практически мгновенно» давление масла и усилие на поршне 29 падает, и он останавливается, не доходя 6…8 мм до нижней крышки 48 силового цилиндра 14, что предотвращает ее выдавливание. При этом сближение витков возвратной пружины 30 не должно быть меньше допустимого 3 мм.
После окончания хода штока 15 пневмогидроусилитель 27 выключают, шток 15 с пятником 17 и трапециевидной балкой-упором 11 опускают. Тележку 1 выкатывают с рабочей позиции, отпускают верхнюю гайку 18 и освобождают нижнюю 20. Пятник 17 снимают со штока 15. Съемник готов для подачи на следующую рабочую позицию.
Таким образом, предлагаемый съемник выгодно отличается от прототипа.
Здесь шток 15, воспринимая усилие, развиваемое поршнем 29 в силовом цилиндре 14, захватывает зажатый гайками 18 и 20 пятник 17 и, упираясь через жидкость в рабочей полости 32, балку-упор 11 и ее стойки 22 в хребтовую балку 25 вагона, срывает с нее пятник 17 с оставшимися частями заклепок. Захват 16 пятника 17 прост, выполнен в виде двух ограничительных гаек 18 и 20, навернутых на верхнюю оконечность штока 15. Также видно, что в этом силовом взаимодействии узлов съемника подъемник 2 и тележка 1 «не участвуют», что снимает ограничение на величину усилия отрыва в данной конструкции.
Предотвращены поломки ответственных элементов съемника и, следовательно, его отказы от развиваемых больших усилий на штоке 15, в частности, выдавливание нижней крышки 48 силового цилиндра 14. Это достигается выполнением конусообразного уширения 34 его полости, доступного и дешевого в изготовлении. Тем самым повышена надежность съемника и безопасность работы на нем.
Съемник, как это видно из описания, оборудован продольной и поперечной центровкой. Для ее достаточности в устройстве введены шарнирно-упругая развязка (шаровой шарнир 36 с ограничителем наклона 43) между подъемником 2 и трапециевидной балкой-упором 11, а также фиксатор положения 21 последней.
Шток 15 является наиболее ответственным и сложным в изготовлении элементом, влияющим в наибольшей степени на надежность устройства. Реализованная в данном устройстве «полная» центровка сводит нагружение штока 15 только лишь к продольному (осевому), что минимизирует отказы его в эксплуатации и, в конечном счете, повышает надежность всего устройства и обеспечивает безопасный характер эксплуатации.