БАШМАК ФРИКЦИОННОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам и может использоваться при проектировании и изготовлении тележек грузовых вагонов.
В тележках грузовых вагонов широкое применение получили фрикционные гасители колебаний с рабой сил трения пропорциональной перемещениям, содержащие башмаки в форме клина, расположенные в карманах надрессорной балки и взаимодействующие с наклонными поверхностями карманов, и фрикционными планками, укрепленными на колоннах боковых рам. Конструкция башмака (клина) обеспечивает его равновесное состояние при действии сил трения, возникающих при колебании вагона на рессорном подвешивании, между башмаком и фрикционной планкой, укрепленной на боковой раме тележки, реакции надрессорной балки и усилия пружин, действующих на башмак со стороны рессорного подвешивания [1]. Такие фрикционные гасители колебаний применены на тележках моделей 18-100, 18-101, 18-131, 18-578, 18-597, 18-9836 (Россия), 18-755, 18-7020, 18-4129 (Украина) и др.
Различают три обобщенные группы клиньев. К первой группе относятся клинья пространственной конструкции, наклонные поверхности которых представляют собой плоскости, наклоненные под некоторым углом к горизонтали и взаимодействующие с наклонными поверхностями карманов надрессорных балок. Своим основанием эти клинья опираются на одно или двухрядные подклиновые пружины центрального рессорного подвешивания. Силы реакции от усилий пружин и взаимодействующих наклонных поверхностей надрессорных балках и клиньев, прижимают их к фрикционным планкам, укрепленным на колоннах рам боковых, создавая тем самым силы трения при колебаниях кузовов вагонов на рессорных комплектах. Характерной особенностью этой группы клиньев является одинаковая ширина как наклонной поверхности, обращенной к фрикционной планке, так и поверхности, обращенной к наклонной стенке кармана балки надрессорной. Клиньями этой группы оснащены тележки моделей 18-100, 18-101, 18-131, 18-578 и др. Некоторой разновидностью этой группы клиньев является, например, клин по патенту RU 2428340 С1, боковые грани которого расположены относительно друг друга под некоторым углом и взаимодействуют с боковыми гранями карманов надрессорных балок, распложенных под таким же углом по отношению друг к другу.
Недостатком таких фрикционных гасителей колебаний является повышенный износ трущихся поверхностей, а так же нестабильная работа гашения колебаний при движении вагона, из-за склонности к «заклиниванию» клина. Кроме этого тележки с такими гасителями имеют склонность к относительному «забеганию» одной боковой рамы по отношению к другой, то есть, в кривых участках пути боковая рама со стороны наружного рельса отстает от противоположной боковой рамы, увеличивая угол набегания направляющего колеса тележки. В результате чего возникает повышенный износ самого клина и элементов тележки.
Ко второй группе относятся известные технические решения [2]-[5]. Такие как: Фрикционный гаситель колебаний рельсового транспортного средства, патент RU 99104191 А, 20.014.2001; Фрикционный клин транспортного средства, патент RU 2001110138 А, 20.05.2003; Фрикционный гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона, патент RU 2233759 С1, 10.08.2004; Фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона, патент RU 40039 U1, 20.04.2004. Эти технические решения направлены на уменьшение износов за счет применения упругих и износостойких прокладок в зоне сопряжения наклонных поверхностей надрессорной балки и клина, однако они так же недостаточно препятствуют взаимному «забеганию» боковых рам.
К третьей группе относятся клинья, имеющие увеличенную ширину наклонной поверхности опирания на наклонную поверхность карманов надрессорных балок. Например, клинья тележки по патенту RLJ 67043 U1. Или фрикционный башмак тележки по патенту RU 2 392 146 С 1, являющийся ближайшим аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели. Фрикционный башмак имеет два смещенных друг от друга наклонных сегмента, разделенные средним сегментом увеличенной высоты с отверстием со скругленными углами в средней его части, и заднюю или вертикальную стенку. Башмак расположен между надрессорным брусом и вертикальной поверхностью стойки боковины, причем наклонная его поверхность обращена к дополняющей наклонной поверхности надрессорного бруса. Вертикальная стенка башмака предназначена для контакта с пластиной стойки боковой рамы и, следовательно, для амортизации надрессорного бруса, установленного на рессорном комплекте. Основным недостатком клиньев этой группы является повышенный износ боковых граней наклонных поверхностей клиньев и, взаимодействующих с ним, боковых стен карманов надрессорных балок.
Техническим результатом настоящей полезной модели является стабильная работа фрикционного гасителя колебаний за счет снижения склонности к «забеганию» боковых рам и уменьшению износов боковых граней наклонных поверхностей клиньев и боковых стен карманов надрессорных балок, что приводит к улучшению ходовых качеств вагона и увеличению его межремонтного срока.
Указанный технический результат достигается тем, что башмак фрикционного гасителя колебаний тележки грузового вагона пространственной конструкции имеет плоскую поверхность 2 (Фиг.1), обращенную к фрикционной планке 19 боковой рамы 20 (Фиг.2), имеющую прямоугольную форму с вырезами 3, предпочтительно прямоугольной формы, по всем четырем углам, и внутреннюю замкнутою полость 1 (Фиг.3) клинообразной формы по ширине среднего сегмента 6 (Фиг.4), а также прямоугольный выступ 4 (Фиг.1) на верхней грани по ширине среднего сегмента 6 наклонной поверхности. Глубина вырезов 3 определяется допустимой величиной износа плоской поверхности башмака при его трении о фрикционную планку гасителя колебаний в процессе эксплуатации.
Наклонная поверхность башмака, обращенная к наклонной поверхности карманов балок надрессорных, состоит из трех сегментов 5, 6 и 7 (Фиг.4), два из которых 5 и 7, равноудалены от вертикальной плоскости симметрии клина и направлены под углом (3 навстречу друг другу (Фиг.5), а их криволинейные поверхности образованы секторами цилиндрической поверхности радиусом R (Фиг.6). При этом угол наклона β крайних сегментов башмака меньше угла наклона φ (Фиг.7) навстречу друг другу крайних сегментов наклонных поверхностей карманов надрессорной балки 21.
Средний сегмент 6 башмака, большей высоты, чем крайние сегменты 5 и 7, имеет плоскую наклонную поверхность и сужен книзу и кверху на величину α и α1 с каждой стороны (Фиг.4). По оси симметрии среднего сегмента выполнено технологическое прямоугольное со округлениями отверстие 8, армированное по периметру буртом 9 высоты h и ширины b (Фиг.3). При этом высота h и ширина b бурта армировки технологического отверстия в среднем сегменте наклонной поверхности клина меньше соответствующих им размеров углубления в среднем сегменте наклонной поверхности кармана надрессорной балки. Выступающие с обеих сторон башмака за пределы боковых стен 10 части 18 (Фиг.1) сегментов 5 и 7 (Фиг.4) со скругленными наружными углами предназначены для ограничения перемещений башмака поперек кармана в надрессорной балке под воздействием сил, действующих поперек вагона. Грани 12 армировки 9 взаимодействуют с соответствующими поверхностями углубления в среднем сегменте наклонной поверхности кармана надрессорной балки и совместно с гранями 11 частей 18 сегментов 5 и 7 башмака увеличивают площадь трения и, следовательно, уменьшают износ соответствующих элементов башмака и боковых стен карманов надрессорной балки.
Боковые стены 10 имеют технологические отверстия 17 прямоугольной со округлениями формы, направленные по нормали к наклонной поверхности сегментов 5 и 7. Во внутренней полости башмака эти отверстия по одной из продольных граней усилены ребрами 13.
Основанием башмака служит пластина 14 прямоугольной формы со округлением 15 (Фиг.8) в сторону наклонной поверхности сегмента 6 башмака. Башмак основанием 14 опирается на подклиновые пружины центрального рессорного комплекта и имеет в средней части бонку 16 для фиксации внутренней пружины двухрядной подклиновой пружины 22 (Фиг.2).
Технологическое отверстия 8 в сегменте 6 наклонной поверхности башмака и отверстия 17 в боковых стенах 10 башмака обеспечивают установку литейного стержня, формирующего внутреннюю полость 1 башмака таким образом, что стены имеют различную, заданную толщину. Наибольшую толщину имеет стенка, обращенная к фрикционной планке на вертикальной колонне рамы боковой, так как в процессе эксплуатации допускается фрикционный износ поверхности 2 башмака на величину, контролируемую глубиной вырезов 3.
Таким образом, осуществление заявляемых качеств полезной модели (повышенная стабильность работы фрикционного гасителя колебаний, уменьшение износов боковых граней наклонных поверхностей башмака и боковых стен карманов надрессорных балок, приводящих к улучшению ходовых качеств вагона и увеличению его межремонтного срока) обеспечивается конструктивными особенностями башмака. Так, например, введение армировки по периметру технологического отверстия в среднем сегменте наклонной поверхности башмака увеличивает площадь контакта боковых граней башмака с боковыми стенами карманов надрессорных балок, что обеспечивает меньший суммарный износ контактных поверхностей. Высота армировки по периметру отверстия в среднем сегменте наклонной поверхности башмака, меньшая, чем углубление в среднем сегменте наклонной поверхности кармана надрессорной балки, а так же криволинейная поверхность крайних сегментов башмака в совокупности с тем, что угол наклона их навстречу друг другу меньше угла наклона навстречу друг другу крайних сегментов наклонных поверхностей карманов надрессорной балки, обеспечивает ускоренную «приработку» трущихся поверхностей «башмак - надрессорная балка» и, как следствие, создается повышенное сопротивление смещению боковой рамы одна относительно другой. Наличие технологических отверстий в среднем сегменте наклонной поверхности башмака и в боковых его стенах и их форма обеспечивают заданную толщину стен. Наибольшую толщину имеет стенка, обращенная к фрикционной планке на вертикальной колонне рамы боковой. А наличие вырезов по углам этой стенки обеспечивает эффективный контроль за ее износом в эксплуатации, что позволяет своевременно произвести замену башмака и, таким образом, обеспечить его надежную работу, а так же сохранить первоначальное качество хода вагона.
Для минимизации сил трения между контактирующими поверхностями надрессорной балки и башмака может вводиться «третье тело», обеспечивающее повышенное скольжение криволинейной поверхности карманов надрессорной балки относительно контактирующей с нею поверхностью башмака, а так же эффективно и надежно обеспечивает защиту контактирующих поверхностей от истирания. В качестве «третьего тела» может быть использован как твердый, так и консистентный материал, в зависимости от нагруженное™ разделяемых им поверхностей и необходимого увеличения степени скольжения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - башмак клинового гасителя колебаний, общий вид.
Фиг.2 - башмак клинового гасителя колебаний в составе тележки сечение в вертикальной продольной плоскости симметрии башмака.
Фиг.3 - башмак клинового гасителя колебаний, сечение в вертикальной продольной плоскости симметрии башмака.
Фиг.4 - вид А по фиг.3.
Фиг.5 - сечение Б-Б башмака клинового гасителя колебаний по фигуре 3.
Фиг.6 - сечение Г-Г башмака клинового гасителя колебаний по фигуре 5
Фиг.7 - сечение Д-Д по фиг.2 (башмак фрикционного гасителя колебаний, планка фрикционная и рама боковая условно не показаны).
Фиг.8 - вид В по фиг.3.
Источники информации
1. Вагоны. Под ред. Л.А.Шадура. М., Транспорт.1973. Стр. 166-176.
2. Фрикционный гаситель колебаний рельсового транспортного средства. Заявка на изобретение RU 99104191 А, 01.03.1999.
3. Фрикционный клин транспортного средства. Заявка на изобретение RU 2001110138 А.17.04.2001.
4. Фрикционный гаситель колебаний тележки железнодорожного вагона. Патент RU 2233759 С1, 09.12.2002.
5. Фрикционный гаситель колебаний тележки грузового вагона. Патент RU 40039 U1, 27.08.2004.
6. Двухосная тележка с клиновым гасителем колебаний для грузового вагона. Патент RU 67043 U1, 19.02.2007.
7. Тележка товарного вагона. Патент RU 2 392 146 С1, 20.04.2009.